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摘要：随着移动网络的发展，移动网络的接入用户越来越多，这些海量的用户同时会产生海量的数据需求，随之而来的是对移动网络能耗的剧增。所以，本文对5G新型网络架构无线接入与资源优化进行分析。
关键词：5G；无线接入；资源优化；本质
1 关于5G网络架构无线接入
1.1 5G无线接入的要求
从现在的研究方向来看，5G的演进也是在4G的基础上进行扩展提高性能，但从应用场景的角度来说，5G必须要具备热点高容量、高可靠性、低功耗以及广覆盖、大连接的特性。所以一般来说，要求将控制平面和用户平面分开，进行独立部署，同时网络架构上要立足网络的功能，网络功能要实现模块化，实现更加高效灵活地调度。进一步来说要根据网络的服务情况来实现对网络资源的优化配置。当然必不可少的是为后续的技术发展提供演进的基础，并且还要具备向下的兼容能力，支持多网络协调。
1.2 无线接入的本质
一个典型的无线接入网络（RAN）实际上就是把所有的无线终端均接入到通信网络当中的一个网络，5G的无线接入网一定程度上从4G演进而来，实际4G也是从1G开始，经历了2G、3G的演进，从中我们看到的是技术飞速演进的表象，但是如果深入地去分析技术的演进方案，实际上整个通信网络演进的逻辑框架始终都是没有变化的，简化一下就是终端到接入网到承载网再到核心网然后核心网向另一端的承载网分发进入接入网最终接入另一端的终端。整个过程的本质就是编码解码、调制解调和加密解密的一个过程。无论标准如何变化，设备如何变化，实际上这个本质都没有变化。
2 无线接入技术演进与超密集虚拟化网络架构
随着5G网络的普及以及市场化的过程之中可以预见的是将来的海量无线终端的接入，为了应对这些海量的无线终端接入到5G网络之中来，5G网络建设的一个重点肯定对于5G无线接入点的增加，也就是说会建设更加密集的5G无线
网络接入点，通过增加5G无线网络接入点的方法固然可以缓解系统的压力，提升系统的性能，提升用户的体验。但是，其中不可忽视的一点是会增加系统的能源消耗，增加移动运营企业的经济负担。据可靠数据显示，在移动运营商的运营
成本中占据一大半的就是移动运营企业所运营的移动运营系统。如果不解决5G网络系统的能耗问题，将会给移动运营企业带来沉重的经济负担。如何在有效的保证系统的性能的前提下降低系统的能耗是一个值得解决的问题，其中的资源优化方法就是通过提高系统的资源利用率减少资源的浪费啦减少系统资源的消耗。
2.1 5G网络架构无线接入的演进
从当前的LTE来说，LTE接入网BBU和RRU两级架构，那么对于5G而言则将演进为CU、DU、AAU三级结构，相应地就是把网络架构分解成了前传网、中传网和回传网三个部分。从无线接入的角度来说实际上还是终端到基站的一个连接。基站是无线接入或者移动通信当中非常重要的部分，一个基站通常都包括了BBU、RRU、馈线、天线几个部分，传统的基站在设计上BBU、RRU都是在基站机房内部的，通过馈线与天线连接。在5G网络的技术演进当中最大的变化就是RRU拉远，也就是从传统的基站一体化，转变成分布式基站，即把RRU放在室外靠近天线的位置。这样RAN就变成了D-RAN———分布式无线接入网。这样大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以比较有效地降低信号的衰耗，并且也可以降低馈线成本。同时网络规划更加灵活，毕竟RRU比较小，可以灵活地部署。
对于运营商来说，推动无线接入网络的进步最关键的就是性能和成本这两个驱动力，性能高，但成本也高，汇报少，那么这个技术就很难大规模应用，而在D-RAN模式上运营商的成本压力是非常大的，因为为了摆放BBU，需要大量地新建或者是租赁更多的机房，并且从现在的角度来说，想新建机房都可能不能成行。于是为了解决机房问题，于是推出了C-RAN，即集中化、云化、协作化、清洁化的4C集中化无线接入网。当然还有一个方案是H-CRAN（异构云集中无线接入），结合HETNET和C-RAN的优点，将BBU池和大功率的节点HPN连接，然后利用LTE的宏基站实现无缝覆盖，这当中把BBU池的集中控制功能剥离出来，且接入网是通过HPN来实现与核心网的连接的。C-RAN和H-CRAN相比，D-RAN做得更加彻底，不仅仅是将RRU拉远，还将BBU直接集成在一个机房当中，也就是中心机房（CO）变成一个所谓的BBU基带池，这样就有效地控制了成本。但是机房空间有限，BBU基带池终归要耗尽，所以演变出了一个全新的网络架构F-RAN。当然从C-RAN和H-CRAN开始有一个非常重要的东西值得关注，也就是SDN———软件定义光网络。
2.2 F-RAN
F-RAN实际上也是从H-CRAN的基础上发展而来，重点是实现了HPN和集中式存储与通信云的连接构建出与核心网多向连接的方式。即将BBU池和HPN集成，HPN用来实现控制平面，为所有用户终端UE提供控制信令和小区特定信号，BBU池集成所有的信号处理单元，共享整体信令、数据和信道状态信息，如果网络负载升高，只需要升级BBU池即可。RRH结合存储和CRSP、CRRM功能演进为接入点F-AP，通过前传链路实现与BBU池的连接，临近的UE之间通过D2D模式或者中继模式直接通信，BBU池集中大规模协同多点传输，实现联合处理与调度，控制F-AP和HPN之间的跨层干扰，因为CRSP和CRRM下沉到F-AP和F-UE当中，用户通过边缘设备受限缓存获得数据业务，所以并不需要BBU池的集中式缓存，这样降低了前传链路和BBU池的负担，有效控制时延。
2.3 超密集虚拟化网络架构与资源优化
实际上按照上文的分析，突出了5G无线接入网的一个本质就是超密集虚拟化网络，就是将5G网络架构在云端上，实现核心虚拟化，基站和终端虚拟化以及中继转发虚拟化。也就是规划“三朵云”，即控制云核心是SDN，接入云灵活的无线接入，转发云高性能低成本的中继转发。控制云，现阶段核心思路是SDN，其在数据中心网络虚拟化、流量优化以及管理方面具备天然优势。具体是要实现网络控制功能集中、网元功能虚拟化、软件化、可重构以及支撑网络能力开放。
接入云，则是实现通过分离接入控制与承载，支持多种部署场景，并实现接入资源协同管理以及灵活的网络功能与拓扑。转发云，现阶段的SDN采取集中控制手段，实现控制与转发的解耦。转发功能靠近基站，并使业务能力与转发能力融合。SDN有两个重点分别是SDNcontroller和可编程的SDN传送层。SDNcontroller在SDN当中相当于大脑，可编程的SDN传送层，突出的特征就是可编程，基于SDO以及FlexGrid器件来实现。为了实现集中化，SDN往往和现有的OTN、PTN融合来实现更加高效的配置。比如SDN+PTN本质上基于IP/MPLS/SR/SE（SlicingEthernet）/波分复用技术的端到端分层交换网络，把网络分成L0/L1/L2/L3。其中L0位物理层基于WDM技术，L1对应链路层基于的是FlexE（网络切片），L2和L3对应分组转发层，这个层级使用SDN控制的MPLS-TP+SR（即SR-TP）来组网，支持L3实现VPN，满足灵活调度要求。2017年华为公布并演示了这种方案，在演示当中用两台PTN990实现100GE的链路通信，并将链路划分出两个大小不同的带宽分片，其中1Gbit/s的分片网络稳定，表明分片的重要性以及可行性。
结束语
综上所述，5G时代即将到来，但挡在5G商用道路上的技术难题还是比较多的，其中无线接入网络架构是比较重要的一环，就目前来说，各大运营商已经确定了网络的演进方向，并且开始了试点工作，从试点的经验来说，现有的网络架构方案是可行的，而且满足小规模应用的要求，但真正要实现大规模应用还需要持续研究。
参考文献：
[1]曹亘，李佳俊，李轶群，等.5G网络架构的标准研究进展[J].移动通信，2017，41（2）：32-37.
[2]王海军，王光全，郑波，等.5G网络架构及其对承载网的影响[J].移动通信，2018，42（1）：33-38.