從1G到4G,,移動(dòng)通信的核心是人與人之間的通信,,個(gè)人的通信是移動(dòng)通信的核心業(yè)務(wù)。但是5G的通信不僅僅是人的通信,,而是物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化,、無(wú)人駕駛被引入,,通信從人與人之間通信開(kāi)始轉(zhuǎn)向人與物的通信,直至機(jī)器與機(jī)器的通信,。
第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)是目前移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的最高峰,,也是人類希望不僅改變生活,更要改變社會(huì)的重要力量,。
5G是在4G基礎(chǔ)上,,對(duì)于移動(dòng)通信提出更高的要求,它不僅在速度而且還在功耗,、時(shí)延等多個(gè)方面有了全新的提升,。由此業(yè)務(wù)也會(huì)有巨大提升,互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也將從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入智能互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,。
5G的三大場(chǎng)景
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP定義了5G的三大場(chǎng)景,。其中,eMBB指3D/超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù),,mMTC指大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),,URLLC指如無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延,、高可靠連接的業(yè)務(wù),。
通過(guò)3GPP的三大場(chǎng)景定義我們可以看出,對(duì)于5G,,世界通信業(yè)的普遍看法是它不僅應(yīng)具備高速度,,還應(yīng)滿足低時(shí)延這樣更高的要求,盡管高速度依然是它的一個(gè)組成部分,。從1G到4G,,移動(dòng)通信的核心是人與人之間的通信,個(gè)人的通信是移動(dòng)通信的核心業(yè)務(wù),。但是5G的通信不僅僅是人的通信,,而且是物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化,、無(wú)人駕駛等業(yè)務(wù)被引入,,通信從人與人之間通信,開(kāi)始轉(zhuǎn)向人與物的通信,,直至機(jī)器與機(jī)器之間的通信,。
5G的三大場(chǎng)景顯然對(duì)通信提出了更高的要求,,不僅要解決一直需要解決的速度問(wèn)題,把更高的速率提供給用戶,;而且對(duì)功耗,、時(shí)延等提出了更高的要求,一些方面已經(jīng)完全超出了我們對(duì)傳統(tǒng)通信的理解,,把更多的應(yīng)用能力整合到5G中,。這就對(duì)通信技術(shù)提出了更高要求。在這三大場(chǎng)景下,,5G具有6大基本特點(diǎn),。
5G的六大基本特點(diǎn)
高速度
相對(duì)于4G,5G要解決的第一個(gè)問(wèn)題就是高速度,。網(wǎng)絡(luò)速度提升,,用戶體驗(yàn)與感受才會(huì)有較大提高,網(wǎng)絡(luò)才能面對(duì)VR/超高清業(yè)務(wù)時(shí)不受限制,,對(duì)網(wǎng)絡(luò)速度要求很高的業(yè)務(wù)才能被廣泛推廣和使用,。因此,5G第一個(gè)特點(diǎn)就定義了速度的提升,。
其實(shí)和每一代通信技術(shù)一樣,,確切說(shuō)5G的速度到底是多少是很難的,一方面峰值速度和用戶的實(shí)際體驗(yàn)速度不一樣,,不同的技術(shù)不同的時(shí)期速率也會(huì)不同,。對(duì)于5G的基站峰值要求不低于20Gb/s,當(dāng)然這個(gè)速度是峰值速度,,不是每一個(gè)用戶的體驗(yàn),。隨著新技術(shù)使用,這個(gè)速度還有提升的空間,。
這樣一個(gè)速度,,意味著用戶可以每秒鐘下載一部高清電影,也可能支持VR視頻,。這樣的高速度給未來(lái)對(duì)速度有很高要求的業(yè)務(wù)提供了機(jī)會(huì)和可能,。
泛在網(wǎng)
隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需要無(wú)所不包,,廣泛存在,。只有這樣才能支持更加豐富的業(yè)務(wù),才能在復(fù)雜的場(chǎng)景上使用,。泛在網(wǎng)有兩個(gè)層面的含義,。一是廣泛覆蓋,一是縱深覆蓋。
廣泛是指我們社會(huì)生活的各個(gè)地方,,需要廣覆蓋,,以前高山峽谷就不一定需要網(wǎng)絡(luò)覆蓋,因?yàn)樯畹娜撕苌?,但是如果能覆蓋5G,,可以大量部署傳感器,進(jìn)行環(huán)境,、空氣質(zhì)量甚至地貌變化,、地震的監(jiān)測(cè),,這就非常有價(jià)值,。5G可以為更多這類應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)。
縱深是指我們生活中,,雖然已經(jīng)有網(wǎng)絡(luò)部署,,但是需要進(jìn)入更高品質(zhì)的深度覆蓋。我們今天家中已經(jīng)有了4G網(wǎng)絡(luò),,但是家中的衛(wèi)生間可能網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不是太好,,地下停車庫(kù)基本沒(méi)信號(hào),現(xiàn)在是可以接受的狀態(tài),。5G的到來(lái),,可把以前網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)不好的衛(wèi)生間、地下停車庫(kù)等都用很好的5G網(wǎng)絡(luò)廣泛覆蓋,。
一定程度上,,泛在網(wǎng)比高速度還重要,只是建一個(gè)少數(shù)地方覆蓋,、速度很高的網(wǎng)絡(luò),,并不能保證5G的服務(wù)與體驗(yàn),而泛在網(wǎng)才是5G體驗(yàn)的一個(gè)根本保證,。在3GPP的三大場(chǎng)景沒(méi)有講泛在網(wǎng),,但是泛在的要求是隱含在所有場(chǎng)景中的。
低功耗
5G要支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,,就必須要有功耗的要求,。這些年,可穿戴產(chǎn)品有一定發(fā)展,,但是遇到很多瓶頸,,最大的瓶頸是體驗(yàn)較差。以智能手表為例,,每天充電,,甚至不到一天就需要充電。所有物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都需要通信與能源,雖然今天通信可以通過(guò)多種手段實(shí)現(xiàn),,但是能源的供應(yīng)只能靠電池,。通信過(guò)程若消耗大量的能量,就很難讓物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品被用戶廣泛接受,。
如果能把功耗降下來(lái),,讓大部分物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品一周充一次電,甚或一個(gè)月充一次電,,就能大大改善用戶體驗(yàn),,促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的快速普及。eMTC基于LTE協(xié)議演進(jìn)而來(lái),,為了更加適合物與物之間的通信,,也為了更低的成本,對(duì)LTE協(xié)議進(jìn)行了裁剪和優(yōu)化,。eMTC基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部署,,其用戶設(shè)備通過(guò)支持1.4MHz的射頻和基帶帶寬,可以直接接入現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò),。eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率,。而NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò),只消耗大約180kHz的帶寬,,可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò),、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò),以降低部署成本,、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí),。
NB-IoT其實(shí)基于GSM網(wǎng)絡(luò)和UMTS網(wǎng)絡(luò)就可以進(jìn)行部署,它不需要和5G的核心技術(shù)那樣需重新建設(shè)網(wǎng)絡(luò),,但是,,雖然它部署在GSM和UMTS的網(wǎng)絡(luò)上,還是一個(gè)重新建設(shè)的網(wǎng)絡(luò),,而它的能力是大大降低功耗,,也是為了滿足5G對(duì)于低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的需要,和eMTC一樣,,是5G網(wǎng)絡(luò)體系的一個(gè)組成部分,。
低時(shí)延
5G的一個(gè)新場(chǎng)景是無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化的高可靠連接,。人與人之間進(jìn)行信息交流,,140毫秒的時(shí)延是可以接受的,但是如果這個(gè)時(shí)延用于無(wú)人駕駛,、工業(yè)自動(dòng)化就無(wú)法接受,。5G對(duì)于時(shí)延的最低要求是1毫秒,,甚至更低。這就對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出嚴(yán)酷的要求,。而5G是這些新領(lǐng)域應(yīng)用的必然要求,。
無(wú)人駕駛汽車,需要中央控制中心和汽車進(jìn)行互聯(lián),,車與車之間也應(yīng)進(jìn)行互聯(lián),,在高速度行動(dòng)中,一個(gè)制動(dòng),,需要瞬間把信息送到車上做出反應(yīng),,100毫秒左右的時(shí)間,車就會(huì)沖出幾十米,,這就需要在最短的時(shí)延中,,把信息送到車上,進(jìn)行制動(dòng)與車控反應(yīng),。
無(wú)人駕駛飛機(jī)更是如此,。如數(shù)百架無(wú)人駕駛編隊(duì)飛行,極小的偏差就會(huì)導(dǎo)致碰撞和事故,,這就需要在極小的時(shí)延中,把信息傳遞給飛行中的無(wú)人駕駛飛機(jī),。工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程中,,一個(gè)機(jī)械臂的操作,如果要做到極精細(xì)化,,保證工作的高品質(zhì)與精準(zhǔn)性,,也是需要極小的時(shí)延,最及時(shí)地做出反應(yīng),。這些特征,,在傳統(tǒng)的人與人通信,甚至人與機(jī)器通信時(shí),,要求都不那么高,,因?yàn)槿说姆磻?yīng)是較慢的,也不需要機(jī)器那么高的效率與精細(xì)化,。而無(wú)論是無(wú)人駕駛飛機(jī),、無(wú)人駕駛汽車還是工業(yè)自動(dòng)化,都是高速度運(yùn)行,,還需要在高速中保證及時(shí)信息傳遞和及時(shí)反應(yīng),,這就對(duì)時(shí)延提出了極高要求。
要滿足低時(shí)延的要求,,需要在5G網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)中找到各種辦法,,減少時(shí)延。邊緣計(jì)算這樣的技術(shù)也會(huì)被采用到5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。
萬(wàn)物互聯(lián)
傳統(tǒng)通信中,,終端是非常有限的,,固定電話時(shí)代,電話是以人群為定義的,。而手機(jī)時(shí)代,,終端數(shù)量有了巨大爆發(fā),手機(jī)是按個(gè)人應(yīng)用來(lái)定義的,。到了5G時(shí)代,,終端不是按人來(lái)定義,因?yàn)槊咳丝赡軗碛袛?shù)個(gè),,每個(gè)家庭可能擁有數(shù)個(gè)終端,。
2018年,中國(guó)移動(dòng)終端用戶已經(jīng)達(dá)到14億,,這其中以手機(jī)為主,。而通信業(yè)對(duì)5G的愿景是每一平方公里,可以支撐100萬(wàn)個(gè)移動(dòng)終端,。未來(lái)接入到網(wǎng)絡(luò)中的終端,,不僅是我們今天的手機(jī),還會(huì)有更多千奇百怪的產(chǎn)品,??梢哉f(shuō),我們生活中每一個(gè)產(chǎn)品都有可能通過(guò)5G接入網(wǎng)絡(luò),。我們的眼鏡,、手機(jī)、衣服,、腰帶,、鞋子都有可能接入網(wǎng)絡(luò),成為智能產(chǎn)品,。家中的門窗,、門鎖、空氣凈化器,、新風(fēng)機(jī),、加濕器、空調(diào),、冰箱,、洗衣機(jī)都可能進(jìn)入智能時(shí)代,也通過(guò)5G接入網(wǎng)絡(luò),,我們的家庭成為智慧家庭,。
而社會(huì)生活中大量以前不可能聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備也會(huì)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)工作,,更加智能。汽車,、井蓋,、電線桿、垃圾桶這些公共設(shè)施,,以前管理起來(lái)非常難,,也很難做到智能化。而5G可以讓這些設(shè)備都成為智能設(shè)備,。
重構(gòu)安全
安全問(wèn)題似乎并不是3GPP討論的基本問(wèn)題,,但是它也應(yīng)該成為5G的一個(gè)基本特點(diǎn)。
傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)要解決的是信息速度,、無(wú)障礙的傳輸,,自由、開(kāi)放,、共享是互聯(lián)網(wǎng)的基本精神,,但是在5G基礎(chǔ)上建立的是智能互聯(lián)網(wǎng)。智能互聯(lián)網(wǎng)不僅是要實(shí)現(xiàn)信息傳輸,,還要建立起一個(gè)社會(huì)和生活的新機(jī)制與新體系,。智能互聯(lián)網(wǎng)的基本精神是安全、管理,、高效,、方便。安全是5G之后的智能互聯(lián)網(wǎng)第一位的要求,。假設(shè)5G建設(shè)起來(lái)卻無(wú)法重新構(gòu)建安全體系,那么會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞力,。
如果我們的無(wú)人駕駛系統(tǒng)很容易攻破,,就會(huì)像電影上展現(xiàn)的那樣,道路上汽車被黑客控制,,智能健康系統(tǒng)被攻破,,大量用戶的健康信息被泄露,智慧家庭被攻破,,家中安全根本無(wú)保障,。這種情況不應(yīng)該出現(xiàn),出了問(wèn)題也不是修修補(bǔ)補(bǔ)可以解決的,。
在5G的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中,,在底層就應(yīng)該解決安全問(wèn)題,從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之初,,就應(yīng)該加入安全機(jī)制,,信息應(yīng)該加密,,網(wǎng)絡(luò)并不應(yīng)該是開(kāi)放的,對(duì)于特殊的服務(wù)需要建立起專門的安全機(jī)制,。網(wǎng)絡(luò)不是完全中立,、公平的。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子:網(wǎng)絡(luò)保證上,,普通用戶上網(wǎng),,可能只有一套系統(tǒng)保證其網(wǎng)絡(luò)暢通,用戶可能會(huì)面臨擁堵,。但是智能交通體系,,需要多套系統(tǒng)保證其安全運(yùn)行,保證其網(wǎng)絡(luò)品質(zhì),,在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁堵時(shí),,必須保證智能交通體系的網(wǎng)絡(luò)暢通。而這個(gè)體系也不是一般終端可以接入實(shí)現(xiàn)管理與控制的,。
5G的關(guān)鍵技術(shù)
5G作為新一代的移動(dòng)通信技術(shù),,它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)能力和要求都與過(guò)去有很大不同,,有大量技術(shù)被整合在其中,。其核心技術(shù)簡(jiǎn)述如下:
基于OFDM優(yōu)化的波形和多址接入
5G采用基于OFDM化的波形和多址接入技術(shù),因?yàn)镺FDM技術(shù)被當(dāng)今的 4G LTE 和 Wi-Fi 系統(tǒng)廣泛采用,,因其可擴(kuò)展至大帶寬應(yīng)用,,而具有高頻譜效率和較低的數(shù)據(jù)復(fù)雜性,能夠很好地滿足 5G 要求,。OFDM 技術(shù)家族可實(shí)現(xiàn)多種增強(qiáng)功能,,例如通過(guò)加窗或?yàn)V波增強(qiáng)頻率本地化、在不同用戶與服務(wù)間提高多路傳輸效率,,以及創(chuàng)建單載波OFDM波形,,實(shí)現(xiàn)高能效上行鏈路傳輸。
實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的OFDM間隔參數(shù)配置
通過(guò)OFDM子載波之間的15kHz間隔(固定的OFDM參數(shù)配置),,LTE最高可支持20 MHz的載波帶寬,。為了支持更豐富的頻譜類型/帶(為了連接盡可能豐富的設(shè)備,5G將利用所有能利用的頻譜,,如毫米微波,、非授權(quán)頻段)和部署方式。5G NR將引入可擴(kuò)展的OFDM間隔參數(shù)配置,。這一點(diǎn)至關(guān)重要,,因?yàn)楫?dāng)FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里葉變換)為更大帶寬擴(kuò)展尺寸時(shí),,必須保證不會(huì)增加處理的復(fù)雜性,。而為了支持多種部署模式的不同信道寬度,, 5G NR必須適應(yīng)同一部署下不同的參數(shù)配置,在統(tǒng)一的框架下提高多路傳輸效率,。另外,,5G NR也能跨參數(shù)實(shí)現(xiàn)載波聚合,比如聚合毫米波和6GHz以下頻段的載波,。
OFDM加窗提高多路傳輸效率
5G將被應(yīng)用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng),,這意味著會(huì)有數(shù)十億設(shè)備在相互連接,5G勢(shì)必要提高多路傳輸?shù)男?,以?yīng)對(duì)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn),。為了相鄰頻帶不相互干擾,頻帶內(nèi)和頻帶外信號(hào)輻射必須盡可能小,。OFDM能實(shí)現(xiàn)波形后處理(post-processing),,如時(shí)域加窗或頻域?yàn)V波,來(lái)提升頻率局域化,。
靈活的框架設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)5G NR的同時(shí),,采用靈活的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),進(jìn)一步提高5G服務(wù)多路傳輸?shù)男?。這種靈活性既體現(xiàn)在頻域,,更體現(xiàn)在時(shí)域上,5G NR的框架能充分滿足5G的不同服務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景,。這包括可擴(kuò)展的時(shí)間間隔(STTI,,Scalable Transmission Time Interval ),自包含集成子幀(Self-contained integrated subframe),。
先進(jìn)的新型無(wú)線技術(shù)
5G演進(jìn)的同時(shí),,LTE本身也還在不斷進(jìn)化(比如最近實(shí)現(xiàn)的千兆級(jí)4G+),5G不可避免地要利用目前用在4G LTE上的先進(jìn)技術(shù),,如載波聚合,、MIMO、非共享頻譜等,。這包括眾多成熟的通信技術(shù):
大規(guī)模MIMO:從2×2提高到了目前4×4 MIMO。更多的天線也意味著占用更多的空間,,要在空間有限的設(shè)備中容納進(jìn)更多天線顯然不現(xiàn)實(shí),,只能在基站端疊加更多MIMO。從目前的理論來(lái)看,,5G NR 可以在基站端使用最多256根天線,,而通過(guò)天線的二維排布,可以實(shí)現(xiàn)3D波束成型,,從而提高信道容量和覆蓋,。
毫米波:全新5G技術(shù)正首次將頻率大于24GHz以上頻段(通常稱為毫米波)應(yīng)用于移動(dòng)寬帶通信,。大量可用的高頻段頻譜可提供極致數(shù)據(jù)傳輸速度和容量,這將重塑移動(dòng)體驗(yàn),。但毫米波的利用并非易事,,使用毫米波頻段傳輸更容易造成路徑受阻與損耗(信號(hào)衍射能力有限)。通常情況下,,毫米波頻段傳輸?shù)男盘?hào)甚至無(wú)法穿透墻體,,此外,它還面臨著波形和能量消耗等問(wèn)題,。
頻譜共享:用共享頻譜和非授權(quán)頻譜,,可將5G擴(kuò)展到多個(gè)維度,實(shí)現(xiàn)更大容量,、使用更多頻譜,、支持新的部署場(chǎng)景。這不僅將使擁有授權(quán)頻譜的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商受益,,而且會(huì)為沒(méi)有授權(quán)頻譜的廠商創(chuàng)造機(jī)會(huì),,如有線運(yùn)營(yíng)商、企業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)垂直行業(yè),,使他們能夠充分利用5G NR技術(shù),。5G NR原生地支持所有頻譜類型,并通過(guò)前向兼容靈活地利用全新的頻譜共享模式,。
先進(jìn)的信道編碼設(shè)計(jì):目前LTE網(wǎng)絡(luò)的編碼還不足以應(yīng)對(duì)未來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸需求,,因此迫切需要一種更高效的信道編碼設(shè)計(jì),以提高數(shù)據(jù)傳輸速率,,并利用更大的編碼信息塊契合移動(dòng)寬帶流量配置,,同時(shí),還要繼續(xù)提高現(xiàn)有信道編碼技術(shù)(如LTE Turbo)的性能極限,。 LDPC的傳輸效率遠(yuǎn)超LTE Turbo,,且易平行化的解碼設(shè)計(jì),能以低復(fù)雜度和低時(shí)延,,擴(kuò)展達(dá)到更高的傳輸速率,。
超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)
5G網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)超復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò),在2G時(shí)代,,幾萬(wàn)個(gè)基站就可以做全國(guó)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋,,但是到了4G中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)超過(guò)500萬(wàn)個(gè)。而5G需要做到每平方公里支持100萬(wàn)個(gè)設(shè)備,,這個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須非常密集,,需要大量的小基站來(lái)進(jìn)行支撐。同樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,,不同的終端需要不同的速率,、功耗,,也會(huì)使用不同的頻率,對(duì)于QoS的要求也不同,。這樣的情況下,,網(wǎng)絡(luò)很容易造成相互之間的干擾。5G網(wǎng)絡(luò)需要采用一系列措施來(lái)保障系統(tǒng)性能:不同業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)現(xiàn),、各種節(jié)點(diǎn)間的協(xié)調(diào)方案,、網(wǎng)絡(luò)的選擇以及節(jié)能配置方法等。
在超密集網(wǎng)絡(luò)中,,密集地部署使得小區(qū)邊界數(shù)量劇增,,小區(qū)形狀也不規(guī)則,用戶可能會(huì)頻繁復(fù)雜地切換,。為了滿足移動(dòng)性需求,,這就需要新的切換算法。
總之,,一個(gè)復(fù)雜的,、密集的、異構(gòu)的,、大容量的,、多用戶的網(wǎng)絡(luò),需要平衡,、保持穩(wěn)定,、減少干擾,這需要不斷完善算法來(lái)解決這些問(wèn)題,。
網(wǎng)絡(luò)的自組織
自組織的網(wǎng)絡(luò)是5G的重要技術(shù),,這就是網(wǎng)絡(luò)部署階段的自規(guī)劃和自配置;網(wǎng)絡(luò)維護(hù)階段的自優(yōu)化和自愈合,。自配置即新增網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的配置可實(shí)現(xiàn)即插即用,,具有低成本、安裝簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn),。自規(guī)劃的目的是動(dòng)態(tài)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃并執(zhí)行,,同時(shí)滿足系統(tǒng)的容量擴(kuò)展、業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)或優(yōu)化結(jié)果等方面的需求,。自愈合指系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)問(wèn)題,、定位問(wèn)題和排除故障,大大減少維護(hù)成本并避免對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)的影響,。
SON技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí),其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)效率和維護(hù)方面,,同時(shí)減少了運(yùn)營(yíng)商的支出和運(yùn)營(yíng)成本投入,。由于現(xiàn)有的 SON 技術(shù)都是從各自網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā),, 自部署、自配置,、自優(yōu)化和自愈合等操作具有獨(dú)立性和封閉性,,在多網(wǎng)絡(luò)之間缺乏協(xié)作。
網(wǎng)絡(luò)切片
就是把運(yùn)營(yíng)商的物理網(wǎng)絡(luò)切分成多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò),,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)不同的服務(wù)需求,,這可以通過(guò)時(shí)延、帶寬,、安全性,、可靠性來(lái)劃分不同的網(wǎng)絡(luò),以適應(yīng)不同的場(chǎng)景,。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在一個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)上切分出多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò),,從而避免了為每一個(gè)服務(wù)建設(shè)一個(gè)專用的物理網(wǎng)絡(luò),這樣可以大大節(jié)省部署的成本,。
在同一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)上,,通過(guò)技術(shù)電信運(yùn)營(yíng)商會(huì)把網(wǎng)絡(luò)切片為智能交通、無(wú)人機(jī),、智慧醫(yī)療,、智能家居以及工業(yè)控制等多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò),將其開(kāi)放給不同的運(yùn)營(yíng)者,,這樣一個(gè)切片的網(wǎng)絡(luò)在帶寬,、可靠性能力上也有不同的保證,計(jì)費(fèi)體系,、管理體系也不同,。在切片的網(wǎng)絡(luò)中,各個(gè)業(yè)務(wù)提供商,,不是如4G一樣,,都使用一樣的網(wǎng)絡(luò)、一樣的服務(wù),。很多能力變得不可控,。5G切片網(wǎng)絡(luò),可以向用戶提供不一樣的網(wǎng)絡(luò),、不同的管理,、不同的服務(wù)、不同的計(jì)費(fèi),,讓業(yè)務(wù)提供者更好地使用5G網(wǎng)絡(luò),。
內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)
在5G網(wǎng)絡(luò)中,會(huì)存在大量復(fù)雜業(yè)務(wù),尤其是一些音頻,、視頻業(yè)務(wù)大量出現(xiàn),,某些業(yè)務(wù)會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)爆炸性的增長(zhǎng),這會(huì)影響用戶的體驗(yàn)與感受,。這就需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造,,讓網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)內(nèi)容爆發(fā)性增長(zhǎng)的需要。
內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中添加新的層次,,即智能虛擬網(wǎng)絡(luò),。CDN 系統(tǒng)綜合考慮各節(jié)點(diǎn)連接狀態(tài)、負(fù)載情況以及用戶距離等信息,,通過(guò)將相關(guān)內(nèi)容分發(fā)至靠近用戶的CDN代理服務(wù)器上,、實(shí)現(xiàn)用戶就近獲取所需的信息,使得網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況得以緩解,,縮短響應(yīng)時(shí)間,,提高響應(yīng)速度。
源服務(wù)器只需要將內(nèi)容發(fā)給各個(gè)代理服務(wù)器,,便于用戶從就近的帶寬充足的代理服務(wù)器上獲取內(nèi)容,,降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延并提高用戶體驗(yàn)。CDN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)正是為用戶快速地提供信息服務(wù),,同時(shí)有助于解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題,。CDN技術(shù)成為5G必備的關(guān)鍵技術(shù)之一 。
設(shè)備到設(shè)備通信
這是一種基于蜂窩系統(tǒng)的近距離數(shù)據(jù)直接傳輸技術(shù),。設(shè)備到設(shè)備通信(D2D)會(huì)話的數(shù)據(jù)直接在終端之間進(jìn)行傳輸,,不需要通過(guò)基站轉(zhuǎn)發(fā),而相關(guān)的控制信令,,如會(huì)話的建立,、維持、無(wú)線資源分配以及計(jì)費(fèi),、 鑒權(quán),、識(shí)別、移動(dòng)性管理等仍由蜂窩網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé),。蜂窩網(wǎng)絡(luò)引入D2D通信,,可以減輕基站負(fù)擔(dān),降低端到端的傳輸時(shí)延,,提升頻譜效率,,降低終端發(fā)射功率。當(dāng)無(wú)線通信基礎(chǔ)設(shè)施損壞,,或者在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū),,終端可借助D2D實(shí)現(xiàn)端到端通信甚至接入蜂窩網(wǎng)絡(luò),。在 5G 網(wǎng)絡(luò)中,既可以在授權(quán)頻段部署D2D通信,,也可在非授權(quán)頻段部署,。
邊緣計(jì)算
在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè),采用網(wǎng)絡(luò),、計(jì)算、存儲(chǔ),、應(yīng)用核心能力為一體的開(kāi)放平臺(tái),,就近提供最近端服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起,,產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng),,滿足行業(yè)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能,、安全與隱私保護(hù)等方面的基本需求,。5G要實(shí)現(xiàn)低時(shí)延,如果數(shù)據(jù)都是要到云端和服務(wù)器中進(jìn)行計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ),,再把指令發(fā)給終端,,就無(wú)法實(shí)現(xiàn)低時(shí)延。邊緣計(jì)算是要在基站上即建立計(jì)算和存儲(chǔ)能力,,在最短時(shí)間完成計(jì)算,,發(fā)出指令。
軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)虛擬化
SDN架構(gòu)的核心特點(diǎn)是開(kāi)放性,、靈活性和可編程性,。它主要分為三層:基礎(chǔ)設(shè)施層位于網(wǎng)絡(luò)最底層,包括大量基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,,該層根據(jù)控制層下發(fā)的規(guī)則處理和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),;中間層為控制層,該層主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面的資源進(jìn)行編排,,控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、收集全局狀態(tài)信息等;最上層為應(yīng)用層,,該層包括大量的應(yīng)用服務(wù),,通過(guò)開(kāi)放的北向API對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行調(diào)用。NFV作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與構(gòu)建技術(shù),, 其倡導(dǎo)的控制與數(shù)據(jù)分離,、軟件化、虛擬化思想,,為突破現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的困境帶來(lái)了希望,。
5G是一個(gè)復(fù)雜的體系,,在5G基礎(chǔ)上建立的網(wǎng)絡(luò),不僅要提升網(wǎng)絡(luò)速度,,同時(shí)還提出了更多的要求,。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)中的終端也不僅是手機(jī),而是有汽車,、無(wú)人駕駛飛機(jī),、家電、公共服務(wù)設(shè)備等多種設(shè)備,。4G改變生活,,5G改變社會(huì)。5G將會(huì)是社會(huì)進(jìn)步,、產(chǎn)業(yè)推動(dòng),、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推進(jìn)器。