5G移动通信系统关键技术与标准进展及6G展望

总结了第5代移动通信系统(5th generation mobile communication system,5G)标准研究中的需求分析、工作计划和工作进展,对5G新型无线空口(5G new radio,5G NR)系统的关键技术、空口协议栈过程、接入网架构与接口设计、以及核心网的关键技术进行分析,全面地概括了5G技术的整体设计思路、方案及特点,展望了未来第6代移动通信系统(6th generation mobile communication system,6G)的发展方向。     

5G中多接入边缘计算的联合部署架构设计

提出了多接入边缘计算（MEC）在接入侧和核心网中的联合部署架构.利用容器和微服务模式设计MEC的敏捷部署方案,通过修改基站的数据面协议栈,完成MEC流量高效地分辨和调度,并基于智能域名解析,实现接入网、核心网中MEC业务的智能联合调度.实验测试结果表明,该架构能够根据业务特性合理地分配分布式的MEC处理节点,降低了完成任务的时延,提升了可扩展性.相较于独立部署架构和传统的业务分配方式,本架构在第5代移动通信系统（5G）的网络低时延场景下具有更好的性能.     

5G网络新技术与网络架构问题研究

5G是第五代移动通信网络的简称,其产生在海量移动数据剧增的社会背景下.目前,世界范围内的国家普遍都表明了对5G的需求和愿景.据此背景,笔者首先介绍5G网络新技术,然后再重点探究其核心网络架构.     

面向5G无缝连接的云无线接入网系统及实现

基于云无线接入网（C-RAN）灵活的无线功能部署模式,提出了面向第5代移动通信系统（5G）无缝连接的C-RAN架构,继而基于开源虚拟化的软件无线电系统OpenAirInterface搭建了C-RAN演示平台.面向5G无缝连接的C-RAN演示平台实现了完整的蜂窝通信功能,既可以对接虚拟化的核心网,也支持用户设备的高效无缝接入,并且具备较高的可扩展性,可以面向5G新型需求和场景进行持续更新.     

5G多接入网络TCP研究与展望

为了对第5代移动通信系统（5G）中的传输控制协议（TCP）进行优化,针对5G多接入网络中TCP协议的优化机制展开综述.分析了无线接入网络中TCP协议的局限性和面临的挑战;将无线TCP优化方案分为单路径TCP优化和多路径TCP优化方案,并对多种优化方案进行了对比分析;最后提出了TCP协议优化的发展方向.     

服务化的5G核心网切片管理系统研究与实现

提出了一种服务化的第5代移动通信系统（5G）核心网切片架构,设计和实现了服务化的5G核心网切片管理系统原型验证平台.该平台基于软件定义网络和网络功能虚拟化技术,能够支持多设备厂商、多运营商共享基础网络设施和核心网切片的动态管理,并能为不同场景的用户提供可靠和定制化的网络服务.     

基于异构计算加速的开源5G架构

针对通用处理器下开源第5代移动通信系统（5G）处理性能差的问题,研究了开源5G的处理特性并提出了基于异构计算加速的架构。该架构将空口协议栈上层与物理层进行分离,并模块化开源5G物理层功能。在保留通用处理器对于上层协议栈流程处理优势的基础上,引入异构硬件对计算资源需求大的物理层功能模块进行加速。提出异构物理层的概念并设计了计算资源适应性分配的算法。其次,首次实现了基于OpenAirInterface平台的异构加速开源5G软件化平台。对信道编解码和调制模块进行实际测试的结果显示,相比于仅在通用处理器下测试结果,异构计算加速架构能够显著地提升物理层模块的处理性能。     

5G移动通信发展趋势与相关技术研究

随着科学技术的不断进步,通信技术近年来得到迅猛发展.5G移动通信作为当前最为先进的技术之一,其发展趋势和技术十分重要.5G移动通信与4G通信技术相比传输速率更快、覆盖面更广,具有广阔的发展潜力.本文主要针对5G移动通信进行深入研究,阐述其未来发展趋势和相关技术,希望能推动5G移动通信的发展.     

第三代移动通信系统进展

本文介绍了第三代移动通信的发展过程,重点介绍了第三代移动通信中主流的两种体制WCDMA与CDMA2000的技术规范和特点,还从整体上介绍了第三代移动通信系统的新技术特征,最后介绍了第三代移动通信系统的市场需求。     

5G新空口eMBB业务外场试验最新进展

结合第3代移动通信合作伙伴计划（3GPP）标准的最新进展,围绕第5代移动通信系统（5G）面向商用的产品研发、设计和选择了5G新空口（NR）系统的基站样机,并在典型的城区外场环境开展了5G增强移动宽带（eMBB）业务的外场试验,针对5G系统的峰值速率、小区吞吐量、覆盖能力、空口时延等性能进行了测试验证.测试结果充分证明,5G NR系统可以满足标准最初设立的性能需求指标.     

面向5G的定位技术研究综述

连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠是第5代移动通信系统（5G）四大主要技术场景.移动台的位置信息不仅是新业务的需求,更能有效应对5G新业务在流量密度、连接数量、超低时延、高可靠性、高移动性上面临的挑战.针对面向5G的定位技术研究展开综述,并对定位技术涉及的主要方向进行了分析;从5G主要技术场景的需求分析入手,介绍了现有定位技术面向5G需求的研究进展;通过对定位技术的分类,归纳总结了有助于定位的5G技术;分析了5G移动台定位面临的挑战,给出了未来的研究方向.     

6G移动通信网络: 愿景、挑战与关键技术

空中接入网(aerial access network, AAN)具有抗毁性强、覆盖范围广、视距传播概率高的特点,与地面网络相结合能够缓解流量负载压力,提供全时空的连接与服务,可有效助力第六代移动通信网络(6th generation mobile networks, 6G)“万物智联”愿景的实现. 因此,在分析AAN中的卫星通信和高空平台(high altitude platform station, HAPS)技术研究进展的基础上,研究了卫星通信在数据接入方面的应用以及HAPS在一体化网络架构中的作用,探究了卫星与HAPS两种技术对未来网络的影响以及进一步优化二者的潜在方法. 最后,对卫星接入的数据碰撞问题和HAPS的缓存问题进行讨论分析,并从上述问题出发展望了卫星通信和HAPS技术的未来发展方向.

     

4G移动通信系统及其与3G系统的比较研究

首先介绍了第四代移动通信系统(4G)的定义、技术特征,探讨了4G与超3G、WiMax的关系,然后对4G和3G的体系结构、系统参数、关键技术、移动性管理和安全策略等进行了比较研究,对4G的研究和建设具有一定的参考价值。     

面向5G的递增冗余HARQ传输方案研究

针对原有固定重传起始位置方案所存在的问题,基于第5代移动通信系统（5G）的混合自动重传请求（HARQ）传输策略,提出了一种重传位置灵活可变的动态低密度校验码递增冗余HARQ传输方案.与5G标准中的现有方案相比,在每次传输长度相同的情况下,该方案具有较低的译码复杂度和译码时延.仿真结果表明,所提出的方案在不同初传码率和不同调制方式下比5G现有方案均有一定的性能提升.     

从5G到6G的思考:需求、挑战与技术发展趋势

面向第5代移动通信系统（5G）到第6代移动通信系统（6G）的演进,从5G指标增强、混合场景多目标优化、新业务场景的新需求和网络运营4个方面,探讨了6G网络的需求和挑战.通过对5G性能满足度及条件分析,给出了现有5G标准潜在性能可提升之处,并据此提出了6G需求指标建议,探讨了相应的技术发展趋势和初步解决思路.     

基于VPP的高性能UPF原型

为满足未来应用多样化的需求,需要更加灵活的移动通信系统网络架构,在软件定义网络/网络功能虚拟化的支持下,第5代移动通信系统(5G)的网络功能可以是运行在通用服务器上的一组软件,但运行于通用服务器的用户面网元(UPF)性能低于传统专用转发硬件的性能. 为了提高UPF软件化后数据处理的性能,设计并实现了一个基于矢量包处理(VPP)的UPF原型系统. 该系统由包转发控制协议、VPP以及相应的接口组成. 设计了2个实验以验证其功能和性能. 实验结果表明,所提出的UPF可与商用基站、商用终端以及开源5G核心网互联互通,同时,其吞吐量相比于基于Linux内核的方法有显著提升.     

Beyond 3G移动通信系统关键技术

分析了移动通信的发展趋势和组成未来先进移动通信系统的关键技术.简要介绍了北京邮电大学无线新技术研究室在这些方面所做的研究工作,对未来先进移动通信系统做了展望.     

3G智能天线算法优化

为了解决大量用户间相互作用使移动通信质量受到影响等问题,通过研究智能天线的工作原理和主要功能,给出智能天线能自适应地跟踪用户信号等技术特点,着重讨论了智能天线中波束形成的算法。根据算法解决了对信号处理方式的不同进行分类等问题,并对算法进行了优化。优化算法具有没有任何遗漏等3个优点,为前面问题提供了解决方案,其在第3代移动通信系统中占有重要的地位。     

移动通信技术及发展

介绍了模拟蜂窝移动通信网和数字蜂窝移动通信系统的发展状况,分析了不同移动通信系统的网络结构和接口协议分层,讨论了WCDMA的系统结构和组成形式,并对其中的用户终端设备及核心网络等关键技术进行了分析,对未来移动通信发展的趋势和采用的关键技术作了探讨。