因此,5G的网络架构需要更加灵活,根据业务的实际需要,来定义每个网元的功能,控制权可下放给每一个层次的网元。还是以车联网为例,在5G网络中,为了满足自动驾驶汽车对超短时延的需求,基站将集数据传输、处理、转发和业务控制于一身,车辆的状态信息和行驶指令都集中到基站进行处理,并形成闭环,将时延缩短到低于1ms,使车辆能及时接收到指令并做出相对应的操作。
但基站集成的功能太多,对基站资源的消耗会很大,而且并非所有业务都有超短时延的需求。如智能传感器就只需定期将收集到的状态数据进行上传,该种应用对网络带宽和传输时延的要求都不高。在这种情况下,基站只需要负责数据传输和转发,数据将被直接传送到中央控制器进行集中处理,这样可有效降低基站的负荷,以连接更多的传感器,并将宝贵的资源分配给其他的业务。
未来5G网络架构将集连接管理、移动性管理、安全性管理和路由管理于一体,以业务为中心,以用户为中心,支撑海量垂直行业应用。同时5G网络应该是一个机动性更强的组织,这个组织中每一个成员的角色不是固定的,即使是最普通的员工,在业务需要时也可以被授权成为拥有最高权力的领导人,当即立断做出正确的决策,而无需层层汇报和审批。只有这样更加扁平化的组织架构,才能最高效的完成千奇百怪任务,才能帮助运营商完成从单纯的管道运营向业务运营的蜕变。
同样的道理也适用于空口侧。空口就像一条空中的管道,连接着终端和无线网络。在4G网络的空口技术中(OFDM,OFDMA和半双工FDD/TDD),波形和多址技术等都是固定不变的,这也就意味着管道中传输的时频资源块大小和每个资源块中承载的用户数量都是固定的。这就像是一条高速公路,只允许宽2米,高4米的车通过,且每个车上只能承载4个不同用户的货物。如果某项业务需要更大块的货物,只能对货物进行切割以适配车的大小;当某些用户需要承载的业务模块很小时,一辆车也不能承载超过4个用户的货物,否则到达目的地后每个用户将不能区分哪一块是自己的货物,即每个用户的终端将无法解调出自己所需要的数据。另外,由于4G是半双工模式(FDD或TDD),所以4G的高速公路是单向的,在FDD模式下同一条路上的车只能向同一方向行驶,在TDD模式上同一条路上的车在同一时间上也只能向着相同的方向行驶,这就造成了部分资源的浪费。因此现有的空口技术无法达到频谱资源的最大化利用,同时也无法更好的适应不同的业务需求。
5G如果要达到对移动互联网体验的突破性进展,并支持物联网的发展,需要在空口技术上突破4G空口的这些限制。华为本次展示的空口技术集包括了新的波形Filtered-OFDM,新的多址方式SCMA,新的信道编码PolarCode及全双工模式等。这些新的空口技术在提升频谱效率的同时能更灵活的适配业务对空口传输的需求。应用Filtered-OFDM技术,使过空口波形可动态调整,即高速公路是可变的,如果用户需承载的货物体积很大,就用更大的车来运输,高速公路可根据车的宽度和高度对自身进行相应的调整,以达到最大的车辆通行速度。而SCMA技术则是通过给货物增加编码的方式,使每辆车承载的用户数达到了6个,等货物到达时,用户(终端)可根据分配给自己的编码来领取货物。PolarCode的应用保证了货物在运输途中道路的安全性和可靠性,使每一车的货物都能顺利到达,减少了误码率。而在全双工模式下同一条高速公路在同一时间可以有不同方向的车在行驶,大大提高了资源的利用效率。