文献综述
摘要：作为5G无线接入网解决方案雾无线接入网络（fog computing based radio access，F-RAN），能够获得良好的频谱效率和能量利用率。与传统云无线接入网不同，雾无线接入网络（fog computing based radio access，F-RAN）中更多功能可以在边缘设备实现，降低了前传链路开销，避免了传统云无线接入网基带单元池中无线信号处理大规模、高实时的要求，实现了更优的网络性能增益。本文阐述了雾无线接入网的架构、原理以及相关技术，并针对缓存的关键技术进行了研究。
关键词：5G; 雾无线接入网；缓存；雾计算
一、背景概述
市场需求为5G的发展提供了巨大的驱动力。面向2020年及未来，移动数据流量将会出现爆发式增长。预计2010年-2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，2010-2030年全球移动数据流量增长接近2万倍。我国的移动数据流量增速预计高于全球平均水平，2010-2020年将增长300倍以上，2010-2030年流量增长将超过4万倍[1]。移动互联网和物联网的迅猛发展，给移动通信带来了新的要求，而这些要求原有的4G技术是远远无法满足的，而5G的发展离不开新的技术支持。
近年来，产业界陆续提出了云无线接入网（C-RAN）和异构云(H-CRAN)无线接入网等先进网络架构，作为5G的接入网方案。移动设备的概念已经从以用户为中心的智能多媒体通信媒介转变成一种可以提供剩余能力的简单化的“资源”。移动云计算的概念最初特指将计算密集型任务分流到云端，然而这一概念设定欠缺了在时间和空间上广泛分布的移动节点之间相互提供服务的情况。分布式部署在不同地理位置的数据中心的云资源增加了冗余度，增加了额外的服务扩展能力。“雾计算”的概念最初由思科公司提出，雾计算是指充分开发利用更靠近用户的网络边缘设备的计算、存储、通信、控制和管理功能，将云计算模式扩展到网络边缘。基于雾计算的概念，逐步建立了雾无线接入网架构，使得更多的功能能在边缘设备实现，克服了H-CRAN中非理想前传链路受限的影响，实现了更优的网络增益。文献[12]给出的网络系统架构的演进如下图所示：
图1：网络系统架构演进图 图（a）C-RAN 图（b）H-CRAN 图（c）F-RAN
图2给出了F-RAN的系统架构。在F-RAN中，所有的信号处理单元集中在BBU池中以共享整体的命令、数据及信道状态信息。HPN主要被用来实现控制平面的功能，为所有的F-UE提供控制信令和小区特定参考信号，并为高速移动用户提供基本比特速率的无缝覆盖。传统的RRH结合了存储和CRSP和CRRM，演进为雾计算接入点，通过前传链路与BBU池相连。领近的F-UE之间通过D2D模式或中继模式直接通信。BBU池通过集中式大规模协同多点传输技术进行联合处理与调度，从而抑制雾计算接入点与HPN之间的跨层干扰。F-RAN通过异构网和C-RAN演进而来，一些5G先进技术，包括大规模MIMO、认知无线电、毫米波通信和非正交多址技术都可以直接应用到F-RAN中。
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