5G 的關鍵技術筆記分享——三大關鍵革新

5G的關鍵技術可以分為三大關鍵革新，它們分別是新架構，新空口，全頻譜。接下來本文會對上述三個技術革新逐個進行分析。首先是5G的新架構，5G的這張網絡，是一張網絡，承載了千百行業。在5G網絡當中，實際的應用場景是復雜多變的，某些應用場景對于網絡的需求是多種多樣的，這就要求運營商對時延、帶寬等等需求進行組合來形成多個具備不同能力的切片。所以如果要做切片，這就要求網絡是一個靈活的網絡。

1.新架構

（1）網絡切片

首先在5G核心網當中使用到了NFV ( Network Function Virtualization )的技術，NFV即網絡功能虛擬化,通過使用x86等通用性硬件以及虛擬化技術，來承載很多功能的軟件處理。從而降低網絡昂貴的設備成本。可以通過軟硬件解耦及功能抽象，使網絡設備功能不再依賴于專用硬件，資源可以充分靈活共享，實現新業務的快速開發和部署，并基于實際業務需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。

通俗一點講就是網絡設備功能不再受到硬件的限制了，像在以前，內存是內存，CPU是CPU，買了這些硬件之后用戶的使用上限就只有這么多，但是通常會多買非常多的資源來保證資源的充足。那么這種結構，就很容易造成資源的浪費，因為平常使用過程當中并不會需要這么多的資源。虛擬化的架構就擺脫了這些硬件的束縛，它可以把同一個硬件劃分給很多不同的用戶去使用，它是一個彈性的架構，你用多少就占用多少，其他的部分可以讓別人來使用。這樣一個網絡，可以根據分片的需求來處理不同的業務。SDN ( Software Defined Network )也是一樣，指的是用軟件來對網絡進行定義，以此來做到一個更加智能、彈性的網絡。其核心技術OpenFlow通過將網絡設備的控制面與數據面分離開來，從而實現了網絡流量的靈活控制，使網絡作為管道變得更加智能，為核心網絡及應用的創新提供了良好的平臺。

由此可以看出，網絡切片技術在5G網絡當中的使用。它是通過切片技術在一個通用硬件基礎上虛擬出多個端到端的網絡，每個網絡具有不同網絡功能，適配不同類型服務需求。

（2）NSA&SA 組網方式

5G的組網方式可以被分為非獨立組網NSA和獨立組網SA兩種方式。從圖中可以看到,NSA的架構主要是由4G核心網EPC，4G基站eNodeB，5G基站 gNodeB這幾個部分組成。在這種架構下，4G和5G的基站都是由4G的核心網來控制的。但是SA組網方式就不一樣了，它主要是由4G基站eNodeB、5G基站gNodeB、4G核心網EPC和5G核心網NGC這四個部分組成。

（3）5G 核心網 NGC

5G核心網有四大技術特征︰首先，控制承載分離，這樣有一個什么好處呢?首先在這里需要知道控制面和用戶面之間的區別，控制面是負責傳輸控制信令的，而用戶面所傳輸的就是用戶實際使用的數據。當控制面和用戶面分開后，這樣當運營商在進行軟件管理、升級的時候，哪邊出問題就處理哪邊，這樣子就簡單，方便了很多。

第二個，移動邊緣計算，移動邊緣計算就是一個運行在移動網絡邊緣的，運行特定任務的云服務器。它的主要作用就是將核心網的一部分業務交給這個位于移動網絡邊緣的云服務器機房來做。這樣子做，可以有效降低來回網絡傳輸的時間，這樣子可以有效降低時延也可以節省帶寬的使用。

第三個，網絡功能重構，由于這個網絡都放在云端來進行計算了，而且網絡的架構和各部分的功能都進行了重新規劃，所以它的特征就是功能重構。

第四個，網絡切片，切片網絡是一個端到端的網絡，它是一個非常彈性的網絡。它會根據具體的需求來進行一個端到端的劃分。

2.新空口

5G新空口（5G N）是一種正在為5G開發的全新空中無線接口，這種技術是從零開始全新開發的，目的是在不同頻譜下為5G即將包含的多種服務、設備和部署提供支持，但它仍以既有的技術為開發基礎，確保自身的向下和向上兼容性。

3.全頻譜

3G的頻段是1800M，4G是2600M。5G直接跳到了C頻段也就是3.4-3.6GHz。4G所使用的頻段雖然也不低，2600M就是2.6G。但是，它通過基站的信號放大還是可以達到兩公里左右的覆蓋范圍。但是5G就不行，除了C頻段，頻段再往上還有毫米波，也就是6GHz以上的這一部分，所以說5G最大的問題是什么?一個是它的能耗比較大，另一個就是它的覆蓋范圍和穿透力都太弱了。

所以對于5G來講，C頻段這一部分相對于毫米波，它的頻率還是比較低的，所以會被用在基站的全面覆蓋上，也就是運營商在建造的5G基站室外所使用的頻段就處于這一部分當中。之后其余部分的頻段會被用在容量和自回傳上。關于容量，比方說像交通樞紐、體育場這些室內面積比較大、人口密度大并且阻擋物少的地方，有的時候人比較多的情況下，普通C頻段的基站由于覆蓋面積有限，每個基站可承載的用戶數量也是有限的，所以就很容易會出現速率降低的情況，這說明基站的用戶數量過多，只能犧牲速率來保證每個用戶都能接入網絡。在這個時候就需要使用6GHz以上的頻段的小基站來進行擴容，因為高頻信號雖然穿透性不好，但是相對的反射性就比較好，所以比較適合用在這些場景之下。

關于自回傳，在現如今家里的網絡，比方說光纖入戶，它用的還是有線的方式將光纖線接到小區里面。在之后，運營商就會用無線的方式，比方說上文中提到過的CPE，來進行無線的回傳。一方面它可以作為基站來為終端提供服務，另一方面，它可以替代光纖來做到無線的自回傳，也就是下一小節要講到的FWA，fixed wireless access。所以說5G的部署方式是高低頻混合組網的方式，它聚合了所有的頻段和頻譜，并將不同的頻段頻譜用在了不同的方向上，以此來使5G達到更好的效果。

5G IoT 網絡

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