極簡系統控制面
5G 系統的控制信令必須重新設計來容納三個典型 5G 服務要求，實作必要的頻譜靈活性和能耗性能。極簡系統控制面（LSCP）的作用如下：
- 提供公共系統接入；
- 提供特定業務信令；
- 支援控制面（C- 平面）和使用者面（U- 平面）分離；
- 不同頻譜和不同站間距離資源內建（特别是對于 xMBB 業務）；
- 確定能耗性能。
最後，LSCP 必須具有足夠的靈活性，容納任何未知的新業務。
10.1 公共系統接入
初始 5G 系統接入通過廣播的方式進行，第一個信令對于所有服務是相同的，見圖 2.8。不斷發送的廣播信令應當在滿足系統檢測要求的條件下，降到最低程度。通過 LSCP 的公共系統接入發送，既要內建一般 5G 業務，也要允許選擇原有技術接入。
10.2 特定業務信令
新增的特定業務信令，僅用于某使用者 / 終端裝置需要使用該業務發送資料的時候， 而且需要避免特定業務參考信号在空白域發送的情況，見圖2.8。為了支援極高資料速率，xMBB 需要特定業務信令來獲得精确的信道狀态資訊，提高頻譜使用率。特定業務的實 現取決于 xMBB 的頻段。mMTC 對終端電池的使用需要優化，例如引入休眠模式、最簡化移動性信令和測量過程。uMTC需要確定低延遲時間和高可靠性，并且這裡的“簡化信令” 應當考慮影響發送給定資料包的全部時延預算。對于關鍵 uMTC 應用，信令設計應當确 保在各種條件下的快速連接配接恢複能力。
10.3 控制和使用者面分離
5G 典型業務可以采用不同的控制面和使用者面分離技術。對于 xMBB，控制面和使用者面的分離，應當允許在不同的頻率發送，例如控制面（C 面）在覆寫好的較低的頻 段發送，而使用者面（U 面）在較高的頻率高速發送。在網絡控制的 D2D 負載分流場景， 使用者面（U 面）在 D2D 連結上傳送。對于 mMTC，內建 C 面和 U 面的方案較好 [12]，參見第4章。從信令開銷、能耗性能和覆寫的因素來看，目前 LTE 的方案還不夠完善。潛 在的 uMTC 雙連接配接意味着更多的 C 面和 U 面的組合。
10.4 支援不同頻段
為了實作 xMBB，5G系統需要內建覆寫範圍大小不同的節點，他們工作在不同的頻段，例如宏蜂窩工作在 6GHz 以下，而固定站點和 / 或遊牧的站點采用厘米波和 / 或者毫米波。LSCP 提供在不同的頻段無縫操作的機制。
10.5 能耗性能
能耗性能可以通過采用分離獨立的信令方案來達到覆寫和容量的要求。覆寫信令通 過上述公共系統接入實作。容量信令必須比目前的方案更具适應性，因為不同的業務在 不同的時間和地點使用。這可以通過特定業務信令來實作。分離的C面和U面最小化“不 斷”發送的信令，支援資料面非連續發送和接收，這樣可以提升系統能耗性能。激活和 關閉網絡站點也可以提高能量性能，參見9.5章節。
10.6 本地内容和資料流
降低延遲時間是 5G 面對的重要挑戰之一。端到端通信中最大的時延來自核心網和互聯 網的部分。資料流量分流、聚合、緩存和本地路由可以加以利用來達到時延的要求 [13]。 通過把應用伺服器向無線邊緣移動也能夠降低延遲時間并提升可靠性。增長的資料流量不僅 給無線接入帶來挑戰，也給回傳和傳輸網絡帶來挑戰。而有些資訊隻在本地使用，例如 流量安全資訊和鄰近區域廣告。通過識别這些内容并把他們保留在無線邊緣，可以最小化傳輸網絡的壓力。本地内容和資料流具有降低延遲時間和傳輸網絡分流的功能。
10.6.1 反過渡使用
過渡使用是指在相鄰區域内，兩個終端之間互動資料流量被路由到網絡中心的位置， 又反向回到網絡邊緣的過程 [14]。反過渡使用技術允許流量在網絡中盡早“回路”，進而 降低延遲時間和傳輸負載，見圖 2.9。除了識别資料流量流向附近節點的技術的挑戰，還存 在管制和法律的問題，因為網絡中發送的資料需要進行必要的檢查和分析。
10.6.2 終端到終端分流
反過渡使用技術之一是将資料分流到 D2D 通信連結，見圖 2.9。U 面直接在 D2D 連接配接發送，C 面由網絡保持（例如確定幹擾協同、鑒權和安全性等功能）。因為使用者面流 量完全沒有進入網絡，是以 D2D 通信實作了本地流量最大化。終端發現方法可以在有 覆寫和沒有覆寫的條件下，用來識别适用于 D2D 分流的配對，參見第 5 章。
在V2X應用中，為了減少時延，資訊不用經過發現過程就被廣播出去。在mMTC中， 集中器作為本地網關，允許在一個局部區域内的傳感器之間進行通信，而不需要接入核 心網網關，參見圖 2.4。對于 MTC，本地化的資料流允許低功耗接入網絡。mMTC 操作 的必要資訊也可以在本地存儲。
10.6.3 伺服器和内容部署在無線網絡邊緣
為了滿足某些時延敏感業務的要求，如自動車輛控制，有必要将應用伺服器移動到 無線接入網絡邊緣，使關鍵運算靠近使用者。這和 C-RAN 集中化是相反的政策，同時影 響到系統架構，參見第 3 章。将應用伺服器布置到無線邊緣，不僅需要終端移動性管理， 也需要無線邊緣伺服器上運作的相關應用的移動性管理。内容的分發和緩存也可以放置 在（包括接入節點的）無線邊緣。當終端記憶體儲存有需要的内容時，也可以作為代理， 将内容存儲于終端裝置，允許在時間域變換通信的時間（預先下載下傳需要的内容），但是 電子版權管理的問題需要加以探讨。
10.7 頻譜工具箱
5G 典型業務需要在可用頻譜上支援大量需求各異的用例，例如頻譜帶寬、信号帶 寬和鑒權機制。此外，5G 業務的組合也會變化，是以需要在以小時計算的周期内進行 頻譜再配置設定。而且，除了能夠接入不同的頻譜，5G 頻譜的使用需要非常靈活，具備在不同頻段不同授權模式使用的能力。頻譜工具箱提供了滿足這些要求的工具。本節介紹 5G 三個典型應用（xMBB、mMTC 和 uMTC）的頻譜需求，同時對頻譜工具箱做了簡要 介紹，更多細節參見第 12 章。
10.7.1 xMBB 所需頻譜
xMBB 要滿足流量增長和資料速率增長需求，以及可靠适中的速率要求，是以需要 新增的頻譜，尤其是 6GHz 以上較寬的連續頻段。在厘米波頻段，希望獲得幾百兆赫茲 的連續頻段，而毫米波頻段希望獲得超過 1GHz 的可用頻段。為了滿足适中速率的要求， 低頻段是不可或缺的。是以，xMBB 需要低頻段滿足覆寫要求和高頻段滿足容量要求， 以及回傳解決方案中的混合頻譜搭配方案。
專有的頻譜用于接入，來保證覆寫和QoS。同時配合使用其他的授權方式來提升頻譜 可用性和容量，例如LAA，LSA或者非授權接入（比如Wi-Fi分流） 。在無線回傳中，相同 的頻率資源可以用于接入和回傳。同時，需要足夠的頻譜資源來滿足高速率接入和回傳需求。
10.7.2 mMTC
所需頻譜 mMTC 需要良好的覆寫和穿透能力，對帶寬的要求相對較低。從覆寫和傳播的角度 來說，6GHz 以下的頻譜較為适合，而低于 1GHz 的頻譜則是必要的。這一部分的頻譜 是充足的，因為 mMTC 需要的頻譜較少，1 ～ 2MHz 被認為是足夠使用的 [1]。但是，為了滿足未來 mMTC 的需要，應當能夠配置設定給 mMTC 更多的頻譜。是以，不應當采取固 定的頻譜配置設定。傳感器是簡單的裝置，幾乎不會在部署後的漫長生命周期内進行更新。 是以，需要穩定的（頻譜）管理架構，專有授權頻譜是理想選擇。其他的授權方式應當 基于特别應用的要求和是否期望國際協同等因素靈活采用。
10.7.3 uMTC 所需頻譜
uMTC 需要高可靠性和低延遲時間。為了實作低延遲時間，提高信号帶寬可以縮短傳輸的時 間。頻率分集技術可以增加可靠性。專有的頻譜或者極高的頻譜接入權限是可靠性的必 要條件。對于V2X通信，即智能交通系統（ITS），存在可用的統一的頻段 [15]，參見第2章。
10.7.4 頻譜工具箱的特點
頻譜工具箱提供了可以靈活使用的頻譜資源，進而提升了頻譜利用效率。是以，它是運作多種業務和實作頻譜靈活使用的空中接口的基礎賦能工具。
這個工具箱提供的功能如下。
- 賦予系統在廣闊的頻譜工作的能力，包括高頻譜和低頻譜。同時考慮了基于應 用的不同頻譜适用性； - 通過應用不同的獨享或者組合的機制，提供了不同的頻譜分享方式；
- 為了支援高資料速率，提供了能夠實作靈活頻譜使用的空中接口所需要的小帶 寬和大帶寬的操作能力； - 對于不同的服務采用不同的規則，例如，某一頻譜僅用于特定的服務。
頻譜工具箱的功能被分為三個方面：管理機構架構、頻譜使用和賦能工具，參見 第 12 章。
10.8 小結
本章總結了重要的 5G 用例和需求，以及 5G 總體概念。被認可的 5G 用例可以按照 5G 極限要求，歸納為三個主要的類别：極限移動寬帶服務（xMBB），其中重點是無所 不在的高速率；海量的機器類通信（mMTC），其中覆寫和終端側成本和功率限制是主 要挑戰；還有超可靠機器類通信（uMTC），其特點是嚴格的時延和可靠性需求。 本章進一步描述了 4 個基本系統概念，通過提供效率、延展性和多樣性來滿足上述 用例的廣泛的要求。這些概念是動态無線接入網絡、極簡系統控制面、内容本地化和數 據流以及頻譜工具箱。 盡管ITU-R 5G需求還沒有最終完成，目前看到的5G用例和系統概念也許需要更新， 但是可以預見上述對于用例的分類和主要系統概念應該是有效的。
第十一節：5G架構之NFV和SDN