简析5g通信的结构和OSI模型

随着通信网络的El益发展及3G与4G技术的推广与应用，后4G时代的通信技术被命名为5G。5G通信技术作为概念性的技术在2001年由日本NTT公司提出，而我国5G概念则是于2012年8月在中国国际通信大会上被提出。目前，5G通信技术还没有统一的制式标准。前不久，报道称韩国三星公司已研发出5G通信技术，该技术被命名为Nomadic Local Area Wjreless Access(简称NoLA)。手机在利用该技术后无线下载速度可以达到3.6G/s。本文将简要阐述5G通信技术的概念，并结合目前通信领域先进的技术(如云计算等)及概念性产品(如光场相机、比特币等)来阐述该技术在未来的发展和应用前景。

1. 引言

5G无线通信技术实际上就是无线互联网网络(见图1)，这个技术将支持OFDM(正交频分复用)、MC．CDMA(多载波码分多址)、LAS-CDMA(大区域同步码分多址)、UWB(超宽带)、NETWORK．LMDS(区域多点传输服务)和IPv6(互联网协议)。事实上，IPv6是4G和5G技术的基础协议。5G技术是一个完整的无线通信系统，没有任何限制，所以我们将5G称为真正无线世界或者Wwww (WorldwideWireless Web，世界级无线网)。

 

图1 5G网络拓扑图

2. 5G移动网络

对于不同的RAN(Radio Access Network，无线电接入网)，利用扁平化IP概念更容易使5G网络升级至一个单纳米核心网络。由于扁平化IP，我们要更关注网络安全，因此5G网络运用纳米技术作为防护工具来保障网络安全。不可否认的是，扁平化IP网络的关键概念就是使5G可以兼容所有的网络。为了满足使用者对即时数据应用的要求，无线运营商要试图转型到扁平化IP建设中去。扁平化IP构架提供了一个能够通过象征性的名称来识别终端的方法，这种方法不像分层架构那样运用正常的IP地址，这种做法给移动网络运营商带来更多的利益。随着向扁平化IP架构的转型，移动运营商可以做到：

●减少数据通道中的网络元素，从而减少运营成本和资本支出。

●在运用新型的应用中，一定程度上减少数据在传输过程中的损耗。

●将整个通信系统中的延迟最小化，如果无线链路中的延迟被增强，也会在系统中得到完整的识别。

●分别独立改善无线网与核心网，使之相比从前的网络，拥有更好的拓展性，也可以建立更灵活的网络结构。

●发展一个更灵活的核心网络，这个核心网可以作为基站，在移动终端与通用IP接入网中提供更新颖的服务。

●创建一个更具有竞争力的平台，对于有线网络来说，具有价格和性能表现上的优势。

扁平化的网络结构在网络中去除了语音功能导向中的分层。为了取代覆盖在语音网络中的数据包，可以构造更简化的数据结构，这样即可去除网络链条中多样的元素。

图2所示是5G移动系统中的网络结构设计方案的系统模型，这是一个无线与移动网络互用的全IP网络模型。这个模型中包括了一个用户终端(这在整个全新的构造中起到至关重要的作用)和一些独立、自主的无线电接入技术。对于每一个终端来说，每一个无线电接人技术都可以被看做是一条IP链接，可以连通外部的Internet网络。但是，在移动终端中，不同的无线电接人技术需要不同的无线电接口。例如，若我们有4种不同的无线电接入技术，我们就需要4种对应的接口植入到移动终端中，而且要求可以同时问激活这4种无线电接入。

 

图2 5G移动网络

3. 5G结构—— 纳米核心

所谓的5G纳米核心实际上包括纳米技术、云计算、全IP平台(见图3)，而这3种技术对于现今的无线网络来说，也发挥着各自的作用。

3.1. 纳米技术

纳米技术作为纳米科学的重要应用之一，主要应用于纳米范围内的操作控制，纳米范围一般为0．1～lOOnm。这个领域中也包括分子纳米技术(MNT_Molecule Nanotechnology)，分子纳米技术主要应用于原子工程与分子工程中的结构控制。纳米技术于1 974年在东京制造业国际会议上被提出，它作为下一次工业革命中的重要部分，将促使通信行业迅速地转向至下一代的通信标准。

 

图3 5G网络结构——纳米核心

3.2. 纳米终端(NE．Nano Equipment)