一. 5G之花
流量密度 | 连接数密度 | 时延 | 移动性 | 能效 | 用户体验效率 | 频谱效率 | 峰值速率 | |
4G | 0.1Tbps/k㎡ | 10万/k㎡ | 10ms | 350km/h | 1倍 | 10Mbps | 1倍 | 1Gbps |
5G | 10Tbps/k㎡ | 100万/k㎡ | 1ms | 500km/h | 100倍 | 0.1-1Mbps | 3倍 | 20Gbps |
二. 5G的发展历程
三. 5G关键技术
1.动态自组织网络(SON)
动态自组织网络网络用于满足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,终端在获取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,无须任何布线,并具有支持分布式网络的冗余机制和重新路由 功 能。任何新节点(如终端或基站)的添加,只需要简单的接上电源即可,节 点可自动配置,并确定最佳多跳传输路径。
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拓扑,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,直至到达目的终端。动态自组织 网 络通过多跳方式传输,大大扩展了应用领取和覆盖范围。
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输蜂窝网络更可靠,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。
支持超高宽带
无线通信领域传输距离越短,越容易获得搞宽带。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的获得高宽带。
也因为传输距离小,需要的功率也小,因此更加绿色节能。
2.软件定义网络(SDN)
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网络结构的实现,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
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,使用户能通过 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,更有力于网络 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。
3.网络功能虚拟化(NFV)
NFV(Network Funtion Virtualization)是采用虚拟技术,将传统电信设备软 件与软件解耦,基于通用计算、存储、网络设备实现电信网络功能,提升管理 和 维护效率,增强系统灵活性。
4.SDN与NFV的深度融合
二者都有将传统的一体化网络设备进行软硬件解耦的特点,从封闭走向开放, 从独享的硬件发展到共享的软件,二者有很轻的互补性,但它们又相互独立, 没 有必然的依赖性。
SDN侧重于控制与转发的分离、网络集中控制(逻辑上)和网络虚拟化,主要 影响的是网络结构;而NFV侧重的是软件与硬件的分离、硬件通用化和网络功 能 虚拟化,主要影响的是设备形态。因此,SDN是面向网络架构的创新;EFV 是面向设备形态的创新。
SDN的关键特征:
集中控制、优化全局效率;
开放接口、加快业务上线;
网络抽象、屏蔽底层差异。
NFV的关键特征:
上层业务云化,底层硬件标准化;
分层运营,加快业务上线与创新。
三. 5G面临的挑战
1.新业务
围绕业务体验进行网络建设已成为行业共识,体验建网以达成用户体验需求作 为网络建设的目标,规划方法涉及的关键能力包括:业务识别、体验评估、 GAP分析、规划仿真等。
根据业务类型的体验需求特征,不同的5G业务要求不同。
uRLLC:对时延(1ms) 和可靠性(99. 9998)的要求很高
mMTC:对连接数量和耗电/待机的要求较高
eMBB:要求移动网络为AR/VR等新业务提供良好的用户体验
针对5G:新业务在待机、时延、可靠性等方面的体验需求,当前在评估方 法、仿真预测、以及规划方案等领域均处于空白或刚起步的阶段,面临非常 大的挑战
2.频谱资源
我国的频段划分属于行政划分,和相对比的市场主导有区别。
在欧美国家,频段是用来拍卖的,比如在3G时代,对于相应的频段,我国三 大运营商都已经行政划分好了,剩下的就是比拼服务。而欧美是采用拍卖的 方式,他们首先要拍的此频段的牌照,比如英国的3G频谱就拍卖了220亿英 镑,德国的则高达450亿美元。
频谱之所以这么贵,是因为日前可用的频谱资源是有限的。
3.安全挑战
5G带来了三大应用场景:增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类通信(mMTC)、 高可靠低时延通信(uRLLC)。
5G三大应用场景面临的安全挑战
这三大应田场昌中,对恒强移动宽带来说。
一、它需更审高的宝仝外理性能,保障用户获得良好的体验速率;
二、是它需要支持外部网络二次认证,能够更好与业务结合在一起;
三、是需要解决目前发现的已知漏洞的问题。
对于低功耗的大规模机器类通信来说,需要轻量化的安全机制,以适应功耗受限、时延受 限 的物联网设备的需求;需要通过群组认证机制,解决海量物联网设备认证时所带来的 信 令风暴的问题需要抗DDOS攻击机制,应对由于设备安全能力不足被攻击者利用,而对 网络基础设施发起 攻击的危险。对于高可靠低时延通信来说,需要提供低时延的安全算法 和协议,要简化和优 化原有安全上下文的交换、密钥管理等流程,支持边缘计算结构,支 持隐私和关键数据的保 护。
4.终端设备
随着移动互联网和物联网的兴起,终端不断向便携式、智能化、多元化方向发展,未来联网终端数量将呈爆发式增长,互联网时代的用户长尾化需求、移动互联网时代的用户碎片化需求,将在终端设备形态上得到充分体现。对用户而言,友好的用户体验和应用的多样化成为服务类终端的核心竞争力。因此,要实现低成本多模终端的研发,对终端设备的芯片和工艺、射频技术以及器件、电池寿命等技术研发带来了挑战
四. 总结
1.5G的发展历程
2.5G的核心技术
3.5G面临的问题
版权声明:本文为qq_61657394原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。