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讲解:20大5G重要技术性

日期:2021-04-24
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讲解:20大5G重要技术性


关键网

关键网重要技术性关键包含:互联网作用虚似化(NFV)、手机软件界定互联网(SDN)、互联网切成片和多接入边沿测算(MEC)。

1 互联网作用虚似化(NFV)

NFV,便是根据IT虚似化技术性将互联网作用手机软件化,并运作于通用性硬件配置机器设备之上,以取代传统式专用互联网硬件配置机器设备。NFV将互联网作用以虚似机的方式运作于通用性硬件配置机器设备或白盒之上,以完成配备灵便性、可拓展性和挪动性,并以此期待减少互联网CAPEX和OPEX。

NFV要虚似化的互联网机器设备关键包含:互换机(例如Open vSwitch)、路由器器、HLR(归属部位寄放器)、SGSN、GGSN、CGSN、RNC(无线网络互联网操纵器)、SGW(服务网关)、PGW(排序数据信息互联网网关)、RGW(接入网关)、BRAS(光纤宽带远程控制接入服务器)、CGNAT(经营商级互联网详细地址变换器)、DPI(深层包检验)、PE路由器器、MME(挪动管理方法实体线)等。

NFV单独于SDN,可独立应用或与SDN融合应用。

2 手机软件界定互联网(SDN)

手机软件界定互联网(SDN),是1种将互联网基本设备层(同样成为数据信息面)与操纵层(也称为操纵面)分离出来的互联网设计方案计划方案。互联网基本设备层与操纵层根据规范插口联接,例如OpenFLow(首个用于互连数据信息和操纵面的对外开放协议书)。

SDN将互联网操纵面解耦至通用性硬件配置机器设备上,并根据手机软件化集中化操纵互联网資源。操纵层一般由SDN操纵器完成,基本设备层一般被觉得是互换机,SDN根据南向API(例如OpenFLow)联接SDN操纵器和互换机,根据北向API联接SDN操纵器和运用程序流程。

SDN可完成集中化管理方法,提高了设计方案灵便性,还可引进开源系统专用工具,具有减少CAPEX和OPEX和激起自主创新的优点。

3 互联网切成片(Network Slicing)

5G互联网将朝向不一样的运用情景,例如,超高清视頻、VR、大经营规模物连接网络、车连接网络等,不一样的情景对互联网的挪动性、安全性性、延迟、靠谱性,乃至是计费方法的规定是不1样的,因而,必须将1张物理学互联网分为好几个虚似互联网,每一个虚似互联网朝向不一样的运用情景要求。虚似互联网间是逻辑性单独的,互不危害。

仅有完成NFV/SDN以后,才可以完成互联网切成片,不一样的切成片借助NFV和SDN根据共享资源的物理学/虚似資源池来建立。互联网切成片还包括MEC資源和作用。

4 多接入边沿测算(MEC)

多接入边沿测算(MEC),便是坐落于互联网边沿的、根据云的IT测算和储存自然环境。它使数据信息储存和测算工作能力布署于更挨近客户的边沿,从而减少了互联网延迟,可更好的出示低延迟、高光纤宽带运用。

MEC可根据对外开放绿色生态系统软件引进新运用,从而协助经营商出示更丰富多彩的升值服务,例如数据信息剖析、精准定位服务、AR和数据信息缓存文件等。

前传和回传

5 前传和回传技术性

回传(Backhaul)指无线网络接入网联接到关键网的一部分,光纤是回传互联网的理想化挑选,但在光纤无法布署或布署成本费太高的自然环境下,无线网络回传是取代计划方案,例如点对点微波加热、毫米波回传等,另外,无线网络mesh互联网也是5G回传的1个选项,在R16里,5G无线网络自身将被设计方案为无线网络回传技术性,即IAB(5G NR集成化无线网络接入和回传)。

前传(Fronthaul)指BBU池联接拉远RRU一部分,如C-RAN章节所述。前传路由协议容量关键取决于无线网络空口速度和MIMO天线数量,4G前传路由协议选用CPRI(通用性公共性无线网络插口)协议书,但因为5G无线网络速度大幅提高、MIMO天线数量成倍提升,CPRI没法考虑5G时期的前传容量和延迟要求,为此,规范机构正在积极主动科学研究和制订新的前传技术性,包含将1些解决工作能力从BBU下沉到RRU模块,以减小延迟和前传容量等。

无线网络接入网

以便提高容量、频谱高效率,减少延迟,提高能效,以考虑5G重要KPI,5G无线网络接入网包括的重要技术性包含:C-RAN、SDR(手机软件界定无线网络电)、CR(认知能力无线网络电)、Small Cells、自机构互联网、D2D通讯、Massive MIMO、毫米波、高級调制和接入技术性、带内全双工、载波汇聚、低延迟和低功耗技术性等。

6 云无线网络接入网(C-RAN)

云无线网络接入网(C-RAN),将无线网络接入的互联网作用手机软件化为虚似化作用,并布署于规范的云自然环境中。C-RAN定义由集中化式RAN发展趋势而来,总体目标是以便提高设计方案灵便性和测算可拓展性,提高能效和降低集成化成本费。在C-RAN架构下,BBU作用是虚似化的,且集中化化、池化布署,RRU与天线遍布式布署,RRU根据前传互联网联接BBU池, BBU池可共享资源資源、灵便分派解决来自各个RRU的数据信号。

C-RAN的优点是,能够提高测算高效率和能效,易于完成CoMP(协作多一点传送)、多RAT、动态性住宅小区配备等更优秀的协同提升计划方案,但C-RAN的挑戰是前传互联网设计方案和布署的繁杂性。

7 手机软件界定无线网络电(SDR)

手机软件界定无线网络电(SDR),可完成一部分或所有物理学层作用在手机软件中界定。必须留意手机软件界定无线网络电和手机软件操纵无线网络电的差别,后者仅指物理学层作用由手机软件操纵。

在SDR中可完成调制、解调、滤波、信道增益和频率挑选等1些传统式的物理学层作用,这些手机软件测算可在通用性芯片、GPU、DSP、FPGA和别的专用途理芯片上进行。

8 认知能力无线网络电(CR)

认知能力无线网络电(CR),根据掌握无线网络內部和外界自然环境情况即时做出个人行为管理决策。SDR被觉得是CR的使能技术性,但CR包含和可以使能多种多样技术性运用,例如动态性频谱接入、自机构互联网、认知能力无线网络电抗影响系统软件、认知能力网关、认知能力路由器、即时频谱管理方法、合作MIMO等。

9 Small Cells

Small Cells,便是小基站(小小的区),相较于传统式宏基站,Small Cells的发射输出功率更低,遮盖范畴更小,一般遮盖10米到几百米的范畴,一般Small Cells依据遮盖范畴的尺寸先后分成微蜂窝状、Picocell和家中Femtocell。

Small Cells的重任是持续填补宏站的遮盖盲点和容量,以更低成本费的方法提升互联网服务品质。考虑到5G无线网络频段愈来愈高,将来还将布署5G毫米波频段,无线网络数据信号频段更高,遮盖范畴越小,加上将来多情景下的客户总流量要求持续爬升,后5G时期势必布署很多Small Cells,这些Small Cells将与宏站构成非常聚集的混和对映异构(HetNet)互联网,这将为互联网管理方法、频率影响等带来空前的繁杂性挑戰。

10 自机构互联网(SON)

自机构互联网(SON),指可全自动融洽邻近住宅小区、全自动配备和自提升的互联网,以降低互联网影响,提高互联网运作高效率。

SON其实不是新鮮定义,早在3G时期就提出,但进到5G时期,SON将是1项相当关键的技术性。如上所述,5G时期互联网致密化给互联网影响和管理方法提出了空前的繁杂性挑戰,更必须SON来最少化互联网影响和管理方法,但就算是SON恐怕也无法应对非常聚集的5G互联网,因而,还必须上文提到的CR(认知能力无线网络电)技术性来帮忙。

11 机器设备到机器设备通讯(D2D)

机器设备到机器设备通讯(D2D),指数值据传送堵塞过基站,而是容许1个挪动终端设备机器设备与另外一个挪动终端设备机器设备立即通讯。D2D源于4G时期,被称为LTE Proximity Services (ProSe)技术性,是1种根据3GPP通讯系统软件的近间距通讯技术性,关键包含两大作用:

Direct discovery,直连发现作用,终端设备发现周边有能够直连的终端设备;

Direct munication,直连接信,与周边的终端设备开展数据信息互动。

在4G时期D2D通讯关键仅运用于公共性安全性行业,进到5G时期,因为车连接网络、全自动驾驶、可配戴机器设备等物连接网络运用将很多盛行,D2D通讯的运用范畴势必大大拓展,但见面临安全性性和資源分派公平公正性挑戰。

13 Massive MIMO

要提高无线网络网速,关键的方法之1是选用多天线技术性,即在基站和终端设备侧选用好几个天线,构成MIMO系统软件。MIMO系统软件被叙述为M N,在其中M是发射天线的数量,N是接受天线的数量(例如4 2 MIMO)。

假如MIMO系统软件仅用于提升1个客户的速度,即占有同样时频資源的好几个并行处理的数据信息流发给同1个客户,称之为单客户MIMO(SU-MIMO);假如MIMO系统软件用于好几个客户,好几个终端设备另外应用同样的时频資源开展传送,称之为多客户MIMO(MU-MIMO),MU-MIMO可大幅提高频谱高效率。

多天线还运用于波束赋形技术性,即根据调剂每一个天线的力度和相位,授予天线辐射源图特殊的样子和方位,使无线网络数据信号动能集中化于更窄的波束上,并完成方位可控性,从而提高遮盖范畴和降低影响。

Massive MIMO便是选用更大经营规模数量的天线,现阶段5G关键选用的64x64 MIMO。Massive MIMO可提高大幅无线网络容量和遮盖范畴,但遭遇信道估算精确性(特别是高速挪动情景)、多终端设备同歩、功耗和数据信号解决的测算繁杂性等挑戰。

14 毫米波(mmWave)

毫米波(mmWave),指RF频率在30GHz和300GHz之间的无线网络电波,波长范畴从1mm到10mm。5G与2/3/4G最大的差别之1是引进了毫米波。毫米波的缺陷是散播消耗大,穿透工作能力弱,毫米波的优势是带宽敞、速度高,Massive MIMO天线体积小,因而合适Small Cells、房间内、固定不动无线网络和回传等情景布署。

15 波形和多址接入技术性

4G时期选用OFDM技术性,OFDM具备降低住宅小区间影响、抗多径影响、可减少发射机和接受机的完成繁杂度,和与多天线MIMO技术性适配等优势。但到了5G时期,因为界定了提高型挪动光纤宽带(eMBB)、大经营规模设备种类通讯(mMTC)和超靠谱低延迟时间通讯(uRLLC)3大运用情景,这些情景不仅要考虑到抗多径影响、与MIMO的适配性等难题,还对频谱高效率、系统软件吞吐量量、延迟时间、靠谱性、可另外接入的终端设备数量、信令花销、完成繁杂度等提出了新的规定。为此,5G R15应用了CP-OFDM波形并能兼容灵便可变的主要参数集,以灵便适用不一样的子载波间距,复用不一样级别和延迟的5G业务流程。针对5G mMTC情景,因为正交和多址(OMA)将会没法考虑其所需的联接密度,非正交和多址(NOMA)计划方案变成普遍探讨的目标。

16 带内全双工(IBFD)

带内全双工(IBFD),将会是5G时期最期待获得提升的技术性之1。无论是FDD還是TDD都并不是全双工,由于都不可以完成在同1频率信道下另外开展发射和接受数据信号,而带内全双工则能够在同样的频段中完成另外推送和接受,这与半双工计划方案相比能够将传送速度提升两倍。

但是,带内全双公会带来强劲的自影响,要完成这1技术性重要是要清除自影响,但值得1提的是,自影响清除技术性在持续发展,全新的1些科学研究和试验結果已让业界看到了期待,但最大的挑戰是完成繁杂度和成本费太高。

17 载波汇聚和双联接技术性

载波汇聚(CA),根据组成好几个单独的载波信道来提高带宽,来完成提高数据信息速度和容量。载波汇聚分成带内持续、带内非持续和带间不持续3种组成方法,完成繁杂度先后提升。

载波汇聚已在4G LTE中选用,而且将变成5G的重要技术性之1。5G物理学层可适用汇聚多达16个载波,以完成更高速传送。

双联接(DC),便是手机上在联接态下可另外应用最少两个不一样基站的无线网络資源(分成主站和从站)。双联接引进了 分流承载 的定义,即在PDCP层将数据信息分流到两个基站,主站客户面的PDCP层负责PDU序号、主从关系站之间的数据信息分流和汇聚等作用。

双联接不一样于载波汇聚,关键主要表现在数据信息分流和汇聚所属的层不1样。

将来,4G与5G将长期性共存,4G无线网络接入网与5G NR的双联接(EN-DC)、5G NR与4G无线网络接入网的双联接(NE-DC)、5G关键网下的4G无线网络接入网与5G NR的双联接(NGEN-DC)、5G NR与5G NR的双联接等不一样的双联接方式将在5G互联网演进中长期性存在。

18 低延迟技术性

以便考虑5G URLLC情景,例如全自动驾驶、远程控制操纵等运用,低延迟是5G重要技术性之1。以便减少互联网数据信息包传送延迟,5G关键从无线网络空口和有线回传两层面来完成。在无线网络空口侧,5G关键根据减少TTI时长、提高生产调度优化算法等来减低空口延迟;在有线回传层面,根据MEC布署,使数据信息和测算更贴近客户侧,从而降低互联网回传带来的物理学延迟。

19 低功耗广域互联网技术性(LPWA)

mMTC是5G的1大情景,5G的总体目标是万物互联,考虑到将来物连接网络机器设备数量指数值级提高,LPWA(低功耗广域互联网)技术性在5G时期相当关键。

1些LPWA(低功耗广域互联网)技术性正在普遍布署,例如LTE-M(也称为CAT-M1)、NB-IoT(CAT-NB1)、Lora、Sigfox等,功耗低、遮盖广、成本费低和联接数量大,是这些技术性共有的特性,但这些技术性特性之间自身是互相分歧的:1层面,大家根据减少功耗的方法,例如让物连接网络终端设备推送完数据信息后就进到休眠状态情况,例如变小遮盖范畴,来增加电池使用寿命(一般几年到10年);另外一层面,大家又迫不得已提升每bit的传送输出功率和减少数据信息速度来提高遮盖范畴,因而,依据不一样的运用情景衡量利与弊,在这些分歧中寻找最好的均衡点,是LPWA技术性的长期性课题。

在4G时期已界定了NB-IoT和LTE-M两大蜂窝状物连接网络技术性,NB-IoT和LTE-M将再次从4G R13、R141路演进到5G R15、R16、R17,它们属于将来5G mMTC情景,是5G万物互联的关键构成一部分。

20 卫星通讯

卫星通讯接入已被列入5G规范。与2/3/4G互联网相比,5G是 互联网的互联网 ,卫星通讯将整合到5G架构中,以完成由卫星、路面无线网络和别的电信基本设备构成乾坤1体的无缝拼接互联网技术络,将来5G总流量将依据带宽、延迟、互联网自然环境和运用要求等在无缝拼接互联的互联网中动态性流动性。

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