5G了解与未来发展

5G了解与未来发展

​1、移动通信的发展历程

2、5G技术的指标和三大应用场景

1、技术指标

2、三大应用场景​

3、5G关键技术

​1、超密集组网

​ 2、大规模天线阵列

3、动态自组织网络（SON）

4、网络功能虚拟化（NFV）

5、SDN与NFV的深度融合​​​​

4、5G面临的挑战

一、移动通信的发展历程

​ 1、移动通信技术具有代际演进规律。

“G”代表一代

每10年一个周期

​ CMA 联通

CDMA2000电信

TD——SCDMA移动

EMBB增强的移动宽带​​​

二、5G的技术指标和应用场景

1、技术指标

​流量密度：单位面积内的总流量数。

连接密度数：指单位面积内可以支持的在线设备总和时延：发送端到接收端接收数据之间的间隔。

移动性：支持用户终端的最大移动速度。

能源效率：每耗单位能量可以传送的数据量。

用户体验速率：单位时间内用户获得MAC层用户面数据传送量。

频谱效率：每小区或单位面积内，单位频谱资源提供的吞吐量。

峰值速率：用户可以获得的最大业务速率。​

​中国的5G之花

​

2、应用场景

​3GPP定义了5G应用场景的三大方向——eMBB（ 移动 宽带增强）、mMTC（大规模物联网）、uRLLC（超高可靠超低时延通信）。

根据​​未来移动通信论坛​​发布的《5G白皮书》，从信息交互对象不同的角度划分，未来5G应用将涵盖三大类场景：增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超可靠低时延（eMTC）。其中，eMBB场景是指在现有移动宽带业务场景的基础上，对于用户体验等性能的进一步提升，主要还是追求人与人之间极致的通信体验。mMTC和eMTC则是物联网的应用场景，但各自侧重点不同：mMTC主要是人与物之间的信息交互，eMTC主要体现物与物之间的通信需求。

其中增强移动宽带（eMBB）最直接的表现就是网速翻倍提升，低时延（eMTC）高可靠主要应用在车联网、工业控制、远程医疗等特殊行业，海量机器类通信（mMTC）也就是海量物联网，能够促进垂直行业融合。​

​

​

三、5G的关键技术

1、超密集组网

​ 1.5G需要满足热点高容量场景.

2.超密集组网：大量增加小基站，以空间换性能。

基站一般包括：宏基站和小基站

宏基站：即“铁塔站”一般覆盖范围数千米

小基站：一般覆盖范围在100—200M，

小基站分为

家庭基站(Femto cell)

微基站(Micro cell)

微微基站(pico cell,又称皮基站)

室内基站

两​个基站的特点

​微基站：体积小，成本低，安装容易，适合深度覆盖，功率小，干扰小，更小的范围内实现频率复用，提升容量

用户距离近,提升信号质量和高速率。

部署架构

1.宏基站+微基站

2.微基站+微基站​​

​

​两个基站的原理及区别

基站都有自己的频点，频率范围，有用户数，网络好，便于规划，但费用也较高 ；直放站是借用基站的资源，它的下挂用户是占用基站资源的，它的价格便宜，便于覆盖，但网络不好规划困难，信号如果泄露范围会对其造成影响。网络初期会用超大宏基站和直放站覆盖，后期优化会换成基站，在城市角落盲区和高层基站覆盖不到的地方用直放站覆盖。

2、大规模天线阵列

​传统天线2.4.8根   Massive MIMO可达64.128.256个天线

优点

1.提升了信号的可靠性

2.提升了基站的吞吐率

3.大幅降低对周边基站的干扰

4.服务更多的移动终端​​

​

3、动态自组织网络（SON）

​

​  ​

​动态自组织网络用于满足5G两方面的性能要求：低时延，高可靠场景下降低端到端时延，提高传输可靠性：在低功耗，大连接场景下延伸网络覆盖和接入能力 在传统蜂窝网络架构下，终端必须通过基站和蜂窝网网关才能与目标端进行通信。在这种架构下，终端在获得数据传输服务前必须首先选择一个服务基站，与服务基站建立并保持连接 在动态自组织网络中，任何接入网节点，都具备数据存储和转发功能，动态自组网中的每个节点，都具备无线信号收发能力，并且每个节点，都可以与上一个或多个相邻节点进行无线通信，整个自组网呈网状结构。 在动态自组织网络中，任何节点间（终端与终端，终端与基站，基站与基站等）均通过无线通信，无需任何布线，并具有支持分布式网络的冗余机制和重新路由功能。任何节点（如终端或基站）的添加，只需要简单的接上电源即可，节点自动配置，并确定最佳多跳传输路径。 动态自组织网络：用于满足低时延高可靠场景 动态自组网有如下优点： 部署灵活

部署方面，动态自组织网络节点（终端或微型基站），只要处于目标区域，就可以进行自动的配置，自动建立并维护网络的拓扑，并确定最佳传输路径，大大降低网络部署成本，加快部署速度

支持多跳

动态自组织网络支持多跳传输，与发射端有直接视距的接收端先接收到无线信号，然后接收端无线信号转发到与它直接视距的下一跳终端。因此数据包在自组网络中传输，能够这样一跳一跳传递下去，直至到达目标终端。动态自组织网络通过多跳方式传输，大大扩展了应用领域和覆盖范围

高可靠性

动态自组织网络支持空口中多路冗余传输提高传输可靠性，还通过支持多路由传输提高端到端传输可靠性，如果传输中某节点故障，可通过备用路径切换到另一节点。因此，动态自组织网络比传统蜂窝网络更可靠，因为它不依赖于单一节点的性能。在传统蜂窝网络中，如果某一基站故障，该基站覆盖的区域也将瘫痪。

支持超高带宽

无线通信领域传输距离越短，越容易获得高带宽。因为传输距离越长，干扰因素也会大大增加。而自组织网络的多跳传输 可以有力地获得高带宽。也因为传输距离小，需要的功率也小，因此更加绿色节​能​

4、网络功能虚拟化（NFV）​​

通用硬件现实网络功能

5、SDN与NFV的深度融合

SDN是面向网络架构的创新

NFV是面向设备形态的创新

SDNFVS使整个网络可编程，可灵活性

​

6、软件定义网络（SDN）

软件定义网络（SDN）物理上分离控制平面和转发平面 控制器集中管理多台转发设备 服务和程序部署在控制器上 在5G的网络架构设计上要遵循智能、开放、灵活、高效的原则。IT新技术给了5G网络架构的实现，提供了新的技术支持。其中软件定义网络(SDN）和网络功能虚拟化了技术 （NFV，可以有效满足这些需求。）

SDN起源 SDN起源于2008年美国斯坦福大学教授Nick McKeown等人的Ethane项目研究。其主要思想是将传统网络设备的数据平面和控制平面分离，是用户能通过标准化的接口对各种网络转发设备进行统一管理和配置。 这种架构具有可编程可定义的特性，对网络资源的设计、管理和使用提供了更多的灵活性，更有利于网络的革新与发展。 传统网络设备向SDN的演变，正像大型机与PC机的类比。

IT技术的发张，是由大型机的软硬件一体化，向PC机的：硬件、操作系统、应用软件，这样的分层结构转变的过程。大型机采用的专业的硬件、专业的操作系统、专业的应用软件，不能自由定义软件的功能。而PC机则是一个由软件定义功能的产品：安装windows系统的时候，他就是一台windows计算机：安装Linux操作系统的时候，他就是一台Linux 计算机：安装游戏软件的时候，他就是一台游戏机：安装翻译软件的时候，他就是一台翻译机器......。 当下的网络设备，厂商出场时封装了什么功能，你就只能用什么功能。定义权牢牢把控在厂商手里，无法通过软件自行定义它的功能。而SDN的研究者们，除了希望针对软件设备实现软件定义（可编程可定义）功能外 还要实现数据平面与控制平面的分离，即将原有网络设备的控制功能抽离出来，将网络设备的数据转发与控制能力分开部署。达到更加灵活高效的管理效果。 传统网络设备由原来的软硬件一体化，像网络分层级虚拟化的方向发展：基础设施层、控制层、应用层。SDN的定义 SDN的核心技术是通过网络设备控制平面与数据平面区分开来，从而实现网络流量的灵活控制，为核心网络及上层应用的创新提供良好的平台。        SDN逻辑架构软件定义网络是一种新的网络方法，在物理上分离网络控制平面和转发平面： 路由器=专用路由器硬件+对应的ISo软件组成 电脑=CPU+操作系统 总结SDN---软件定义网络 SDN的核心思想---转发和控制分离，从而实现网络流量的灵活控制 SDN网络的新角色---控制器 承上：对上层应用提供网络编程的接口 启下：对下提供对实际物理网络网元的管理​

四、5G面临的挑战

1、新业务挑战

uRLLC:对时延，可靠性要求很高

mMTC:对连接数量，耗电、待机要求较高

eMBB:AR/VR等传输率要求高

2、 频谱资源挑战

5GHz以下的频段已非常拥挤

解决方向：高频段和超高频段

3、  终端设备挑战

联网终端爆发式增长

终端多模研发、工艺、电池寿命等挑战

如5G智能垃圾桶，5G无人驾驶驳车，5G无人机，5G送货机器人

4、  三大场景安全挑战

eMBB:安全处理性能，二次认证，已知漏洞

mMTC：轻量化安全，海量连接信令风暴

uRLLC：低延时的安全算法，边缘计算，隐私保护，新架构安全挑战

SDN,NFC 等新安全挑战

​

六、总结​

通过本次学习，了解了移动通信历程：语音到数据、低带宽到高带宽，知道了5G应用的三大应用场景eMBB、uRLLC、mMTC，了解了5G新技术：Massive MIMO、SON、SDN等 (NFV)，也看到了5G面临的频谱资源、新业务、安全场景等全新挑战。

​

​

​

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。