5G简介-文档综合

5G简介-文档综合

1 概述

5G网络是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒数10Gb，比4G网络的传输速度快数百倍。举例来说，一部1G的电影可在8秒之内下载完成。

2 基础

2.1 电磁波

日常生活中，除了原子电子之外，剩下的几乎全是电磁波，红外线、紫外线、太阳光、电灯光、wifi信号、手机信号、电脑辐射、核辐射，等等。只要是波，就逃不过三个参数：波速、波长、振幅。电磁波的速度是恒定的光速，因此只需考虑：波长(或频率)、振幅(不考虑方向)，，其中频率对于电磁波来说，尤为重要。

频率越高，对应着电磁波的波长越短，能量越高，衰减越快，穿透性越差，散射越少，对人体伤害越大。
　　长的电磁波波长能到1亿米，频率3Hz，1秒钟三个波，如果用来通信的话，等你一句话说完，就可以过年了。
　　稍微正常点的电磁波，波长几万米，用这通信，就一个字：稳！江河大山都挡不住，甚至能穿透几十米深的海水(海水导电，是电磁波的克星)。不过就这点频率，只能勉强携带点信息，发一个hello，大概需要半小时，也就比写信稍微强点。因为超长波实在是稳，一般用在岸台向潜艇单向发送命令。
　　再短点，几十米波长的电磁波，频率就到了百万赫兹MHz级别，能携带的信息就很可观了，一句话至少能说利索了。而且照样还能跑很远，几百公里不在话下，所以收音机广播、电报、业余无线电一般用这个频段。
　　说点有用的，假如你困在荒岛上，有个飞机路过，赶紧用121.5MHz呼救，这是民用紧急通信频率，还有个军用紧急通信频率243MHz，这些都是不加密的公共频率。上次解放军和台军战机对峙，双方用这个频率对话，结果被无线电爱好者录下来放网上了，吃瓜群众喜闻乐见之余，又担心我军通信太容易被破解，真是阿弥陀佛了。
　　波长再短点，到了1米~1厘米，就有意思了。一方面，虽然衰减已经很明显了，但一口气还能跑个百十公里，够用；另一方面，频率到了GHz级别，能携带足够多的信息，不但话能说利索了，还有多余功夫让你加个密什么的。所以这个波段是通信的焦点，什么1G2G3G4G，什么卫星通信雷达通信，全在这，统称微波通信。
　　到了毫米级，电磁波就跑不了多远了，虽然毫米波不太发散，但很容易被周边物质吸收或反射，几乎没啥穿透性，用来通信很鸡肋，不过用在导弹导引雷达或微波炉上棒棒的。但，毕竟频率超过了30GHz，携带的信息量实在太馋人，要不还是试试吧！于是，5G来了。
　　5G同志先等等，继续往下数，来到微米级。毫无疑问，能携带的信息量继续倍增，但波长0.7微米的电磁波就已经是可见光了。可见光都见过吧，别说穿墙了，一张纸都够呛，想接着按照7G8G9G的套路肯定走不通啊。然后，就有了激光通信，发射端和接收端必须瞄得准准的，中间还不能有阻挡，这优缺点自个儿体会体会。
　　波长到了0.3微米，也就是300纳米，先别管频率的事了，这玩意儿就是我们熟知的紫外线，终于对人体有害了。太阳光里的紫外线大约占了4%，如果你一天能晒上半小时太阳的话，那么前面提到的那些电磁波辐射基本可以无视了(不要钻电磁共振的牛角尖，咱只说普遍情况)。
　　波长200纳米的紫外线，在太阳光中几乎是没有的，所以在阳光太强时，紫外线通信就成了激光通信很好的补充，不但隐蔽性更好，还不用对得那么准，在几公里的距离上非常好用，是近些年军事通信的研究热点。
　　接下来就和通信无关了，波长到了纳米级就成了X光，就是在医院见到的那种，这么说的话，X光其实也能叫纳米技术(这是玩笑)。
　　最后，波长短到了0.01纳米以下，这就是闻之色变的伽马射线，来自核辐射，全宇宙最强的能量形式之一！若是要毁灭一个星系，伽马射线是不二之选。实际上，科学家一直怀疑，超新星爆炸产生的伽马射线爆已经毁灭了绝大部分的宇宙文明，好在太阳系处于比较角落的地带，周边恒星不多。
不偏题，回到电波先。电波属于电磁波的一种，它的频率资源是有限的。为了避免干扰和冲突，我们在电波这条公路上进一步划分车道 ，分配给不同的对象和用途。

请大家注意上面图中的红色字体。一直以来，我们主要是用中频 ~ 超高频进行手机通信的。例如经常说的「GSM900」、「CDMA800」，其实意思就是指，工作频段在 900MHz 的 GSM，和工作频段在 800MHz 的 CDMA。
目前全球主流的 4G LTE 技术标准，属于特高频和超高频。我们国家主要使用超高频：

2.2 通信中的1和0及高频与高速

为什么频率越高，能携带的信息就越多？以数字信号为例，信息就是一串串的1和0，所以先搞清楚怎样用电磁波表示1和0。
　　第一种方法叫“调幅”，基本思路是调整电磁波的振幅，振幅大的表示1，振幅小的表示0，如下图。收音机的AM就是调幅，缺点颇多。

第二种方法叫“调频”，基本思路是调整频率来表示1和0，比如，用密集的波形表示1，疏松的波形表示0。收音机的FM就是调频，优点多多的。

很显然，在单位时间内，发出的波越多，能表示的1和0就越多，换句话说，频率越高能携带的信息就越多。
　　这样算起来，频率800MHz意味着每秒产生800万个波，都用来表示1和0的话，1秒钟可以传输100M数据，这速度很快啊！为啥我们感觉不到呢？
　　古语有云，重要的事情说三遍，通信也是如此。无线电拔山涉水，弄丢几个1,0太正常了，防止走丢的土办法就是抱团。比如，用一万个连续的1表示一个1，哪怕路上走丢了两千个1，最后咱还能认得这是1。
　　这种傻办法只能用在民用通信，因为特征太明显，很容易被破解。还记得北斗民用信号被破解的新闻吧，原因就在此。
　　民用信号只要能和其他信号区分开就行，不会弄得太复杂，不然传输效率太低。按2G技术那样，800MHz的频率，传输数据大不过每秒几十K。
　　军用就两码事了，为了防止被破解，要用很复杂的组合来表示1和0，中间说不定还有很多无效信息，各种跳频技术扩频技术，还不停变换组合，总之越花哨越好。所以同样一句话，军事通信要用掉更多的1,0，因此为了保证传输效率，军用频率就比民用高很多。
　　就目前来说，顶级破解技术还干不过顶级加密技术，这里不包括尚未成熟的量子通信。
　　军事对抗是无止境的，干不过也不能认怂！那怎办？既然弄不清楚你的1,0，那我就索性再送你一堆1,0，把你原有的组合搞乱，让你自己人都懵逼。这就是电子对抗的环节，跑题了，还是说回5G。

2.3 5G的频段

更高 的频率→ 更多 的资源→ 更快 的速度

5G 使用的频率具体如下图所示：

5G 的频率范围，分为两种：一种是 6GHz 以下，这个和目前我们的 2/3/4G 差别不算太大。还有一种，就很高了，在 24GHz 以上。目前，国际上主要使用 28GHz 进行试验（这个频段也有可能成为 5G 最先商用的频段）。
如果按 28GHz 来算，根据前文我们提到的公式，波长位10.7mm——毫 米 波。
移动通信如果用了高频段，那么它最大的问题，就是传输距离大幅缩短， 覆盖能力大幅减弱 。覆盖同一个区域，需要的 5G 基站数量，将大大超过 4G。

3 5G的六大基本特点

3.1 高速度

相对于4G，5G要解决的第一个问题就是高速度。网络速度提升，用户体验与感受才会有较大提高，网络才能面对VR/超高清业务时不受限制，对网络速度要求很高的业务才能被广泛推广和使用。因此，5G第一个特点就定义了速度的提升。
　　其实和每一代通信技术一样，确切说5G的速度到底是多少是很难的，一方面峰值速度和用户的实际体验速度不一样，不同的技术不同的时期速率也会不同。对于5G的基站峰值要求不低于20Gb/s，当然这个速度是峰值速度，不是每一个用户的体验。随着新技术使用，这个速度还有提升的空间。
　　这样一个速度，意味着用户可以每秒钟下载一部高清电影，也可能支持VR视频。这样的高速度给未来对速度有很高要求的业务提供了机会和可能。

3.2 泛在网

随着业务的发展，网络业务需要无所不包，广泛存在。只有这样才能支持更加丰富的业务，才能在复杂的场景上使用。泛在网有两个层面的含义。一是广泛覆盖，一是纵深覆盖。
　　广泛是指我们社会生活的各个地方，需要广覆盖，以前高山峡谷就不一定需要网络覆盖，因为生活的人很少，但是如果能覆盖5G，可以大量部署传感器，进行环境、空气质量甚至地貌变化、地震的监测，这就非常有价值。5G可以为更多这类应用提供网络。
　　纵深是指我们生活中，虽然已经有网络部署，但是需要进入更高品质的深度覆盖。我们今天家中已经有了4G网络，但是家中的卫生间可能网络质量不是太好，地下停车库基本没信号，现在是可以接受的状态。5G的到来，可把以前网络品质不好的卫生间、地下停车库等都用很好的5G网络广泛覆盖。
　　一定程度上，泛在网比高速度还重要，只是建一个少数地方覆盖、速度很高的网络，并不能保证5G的服务与体验，而泛在网才是5G体验的一个根本保证。在3GPP的三大场景没有讲泛在网，但是泛在的要求是隐含在所有场景中的。

3.3 低功耗

5G要支持大规模物联网应用，就必须要有功耗的要求。这些年，可穿戴产品有一定发展，但是遇到很多瓶颈，最大的瓶颈是体验较差。以智能手表为例，每天充电，甚至不到一天就需要充电。所有物联网产品都需要通信与能源，虽然今天通信可以通过多种手段实现，但是能源的供应只能靠电池。通信过程若消耗大量的能量，就很难让物联网产品被用户广泛接受。
　　如果能把功耗降下来，让大部分物联网产品一周充一次电，甚或一个月充一次电，就能大大改善用户体验，促进物联网产品的快速普及。eMTC基于LTE协议演进而来，为了更加适合物与物之间的通信，也为了更低的成本，对LTE协议进行了裁剪和优化。eMTC基于蜂窝网络进行部署，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以直接接入现有的LTE网络。eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率。而NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
　　NB-IoT其实基于GSM网络和UMTS网络就可以进行部署，它不需要和5G的核心技术那样需重新建设网络，但是，虽然它部署在GSM和UMTS的网络上，还是一个重新建设的网络，而它的能力是大大降低功耗，也是为了满足5G对于低功耗物联网应用场景的需要，和eMTC一样，是5G网络体系的一个组成部分。

3.4 低时延

5G的一个新场景是无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。人与人之间进行信息交流，140毫秒的时延是可以接受的，但是如果这个时延用于无人驾驶、工业自动化就无法接受。5G对于时延的最低要求是1毫秒，甚至更低。这就对网络提出严酷的要求。而5G是这些新领域应用的必然要求。
　　无人驾驶汽车，需要中央控制中心和汽车进行互联，车与车之间也应进行互联，在高速度行动中，一个制动，需要瞬间把信息送到车上做出反应，100毫秒左右的时间，车就会冲出几十米，这就需要在最短的时延中，把信息送到车上，进行制动与车控反应。
　　无人驾驶飞机更是如此。如数百架无人驾驶编队飞行，极小的偏差就会导致碰撞和事故，这就需要在极小的时延中，把信息传递给飞行中的无人驾驶飞机。工业自动化过程中，一个机械臂的操作，如果要做到极精细化，保证工作的高品质与精准性，也是需要极小的时延，最及时地做出反应。这些特征，在传统的人与人通信，甚至人与机器通信时，要求都不那么高，因为人的反应是较慢的，也不需要机器那么高的效率与精细化。而无论是无人驾驶飞机、无人驾驶汽车还是工业自动化，都是高速度运行，还需要在高速中保证及时信息传递和及时反应，这就对时延提出了极高要求。
　　要满足低时延的要求，需要在5G网络建构中找到各种办法，减少时延。边缘计算这样的技术也会被采用到5G的网络架构中。

3.5 万物互联

传统通信中，终端是非常有限的，固定电话时代，电话是以人群为定义的。而手机时代，终端数量有了巨大爆发，手机是按个人应用来定义的。到了5G时代，终端不是按人来定义，因为每人可能拥有数个，每个家庭可能拥有数个终端。
　　2018年，中国移动终端用户已经达到14亿，这其中以手机为主。而通信业对5G的愿景是每一平方公里，可以支撑100万个移动终端。未来接入到网络中的终端，不仅是我们今天的手机，还会有更多千奇百怪的产品。可以说，我们生活中每一个产品都有可能通过5G接入网络。我们的眼镜、手机、衣服、腰带、鞋子都有可能接入网络，成为智能产品。家中的门窗、门锁、空气净化器、新风机、加湿器、空调、冰箱、洗衣机都可能进入智能时代，也通过5G接入网络，我们的家庭成为智慧家庭。
　　而社会生活中大量以前不可能联网的设备也会进行联网工作，更加智能。汽车、井盖、电线杆、垃圾桶这些公共设施，以前管理起来非常难，也很难做到智能化。而5G可以让这些设备都成为智能设备。

3.6 重构安全

安全问题似乎并不是3GPP讨论的基本问题，但是它也应该成为5G的一个基本特点。
　　传统的互联网要解决的是信息速度、无障碍的传输，自由、开放、共享是互联网的基本精神，但是在5G基础上建立的是智能互联网。智能互联网不仅是要实现信息传输，还要建立起一个社会和生活的新机制与新体系。智能互联网的基本精神是安全、管理、高效、方便。安全是5G之后的智能互联网第一位的要求。假设5G建设起来却无法重新构建安全体系，那么会产生巨大的破坏力。
　　如果我们的无人驾驶系统很容易攻破，就会像电影上展现的那样，道路上汽车被黑客控制，智能健康系统被攻破，大量用户的健康信息被泄露，智慧家庭被攻破，家中安全根本无保障。这种情况不应该出现，出了问题也不是修修补补可以解决的。
　　在5G的网络构建中，在底层就应该解决安全问题，从网络建设之初，就应该加入安全机制，信息应该加密，网络并不应该是开放的，对于特殊的服务需要建立起专门的安全机制。网络不是完全中立、公平的。举一个简单的例子：网络保证上，普通用户上网，可能只有一套系统保证其网络畅通，用户可能会面临拥堵。但是智能交通体系，需要多套系统保证其安全运行，保证其网络品质，在网络出现拥堵时，必须保证智能交通体系的网络畅通。而这个体系也不是一般终端可以接入实现管理与控制的。

4 5G应用场景定义了三大方向

4.1 eMBB（enhanced Mobile Broadband，移动宽带增强）

峰值数据率：最高数据传输速度达到20 Gbps用户体验数据率：拥挤地区传输速度达到100Mbps能量效益：装置收发数据所需功耗能效比较IMT-A提升100倍频谱效率：每无线带宽和每网络单元数据吞吐量3~4倍于4G网络区域流量容纳：区域内总流量密度每平方米10Mbps

4.2 MMTC（Massive Machine Type Communications，大规模物联网）

连接密度：每单位地区可连接设备数量每平方公里100万台
mMTC又包括eMTC（enhanced Machine
Type Communications，增强型物联网）和NB－IoT（Narrow Band
Internet of Things，窄带物联网

4.3 URLLC（Ultra-Reliable Low-Latency Communications，超高可靠超低时延通信）

低时延：数据包传输时延1毫秒移动性：切换和保证通讯质量极速达到500 km/h

5 5G的关键技术

5G作为新一代的移动通信技术，它的网络结构、网络能力和要求都与过去有很大不同，有大量技术被整合在其中。其核心技术简述如下：

5.1 基于OFDM优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术，因为OFDM技术被当今的 4G LTE 和 Wi-Fi 系统广泛采用，因其可扩展至大带宽应用，而具有高频谱效率和较低的数据复杂性，能够很好地满足 5G 要求。OFDM 技术家族可实现多种增强功能，例如通过加窗或滤波增强频率本地化、在不同用户与服务间提高多路传输效率，以及创建单载波OFDM波形，实现高能效上行链路传输。

5.2 实现可扩展的OFDM间隔参数配置

通过OFDM子载波之间的15kHz间隔（固定的OFDM参数配置），LTE最高可支持20 MHz的载波带宽。为了支持更丰富的频谱类型/带（为了连接尽可能丰富的设备，5G将利用所有能利用的频谱，如毫米微波、非授权频段）和部署方式。5G NR将引入可扩展的OFDM间隔参数配置。这一点至关重要，因为当FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换）为更大带宽扩展尺寸时，必须保证不会增加处理的复杂性。而为了支持多种部署模式的不同信道宽度， 5G NR必须适应同一部署下不同的参数配置，在统一的框架下提高多路传输效率。另外，5G NR也能跨参数实现载波聚合，比如聚合毫米波和6GHz以下频段的载波。

5.3 OFDM加窗提高多路传输效率

5G将被应用于大规模物联网，这意味着会有数十亿设备在相互连接，5G势必要提高多路传输的效率，以应对大规模物联网的挑战。为了相邻频带不相互干扰，频带内和频带外信号辐射必须尽可能小。OFDM能实现波形后处理（post-processing），如时域加窗或频域滤波，来提升频率局域化。

5.4 灵活的框架设计

设计5G NR的同时，采用灵活的5G网络架构，进一步提高5G服务多路传输的效率。这种灵活性既体现在频域，更体现在时域上，5G NR的框架能充分满足5G的不同服务和应用场景。这包括可扩展的时间间隔（STTI，Scalable
Transmission Time Interval ），自包含集成子帧（Self-contained integrated subframe）。

5.5 先进的新型无线技术

5G演进的同时，LTE本身也还在不断进化（比如最近实现的千兆级4G+），5G不可避免地要利用目前用在4G LTE上的先进技术，如载波聚合、MIMO、非共享频谱等。这包括众多成熟的通信技术：
　　大规模MIMO：从2×2提高到了目前4×4
MIMO。更多的天线也意味着占用更多的空间，要在空间有限的设备中容纳进更多天线显然不现实，只能在基站端叠加更多MIMO。从目前的理论来看，5G NR 可以在基站端使用最多256根天线，而通过天线的二维排布，可以实现3D波束成型，从而提高信道容量和覆盖。
　　毫米波：全新5G技术正首次将频率大于24GHz以上频段（通常称为毫米波）应用于移动宽带通信。大量可用的高频段频谱可提供极致数据传输速度和容量，这将重塑移动体验。但毫米波的利用并非易事，使用毫米波频段传输更容易造成路径受阻与损耗（信号衍射能力有限）。通常情况下，毫米波频段传输的信号甚至无法穿透墙体，此外，它还面临着波形和能量消耗等问题。
　　频谱共享：用共享频谱和非授权频谱，可将5G扩展到多个维度，实现更大容量、使用更多频谱、支持新的部署场景。这不仅将使拥有授权频谱的移动运营商受益，而且会为没有授权频谱的厂商创造机会，如有线运营商、企业和物联网垂直行业，使他们能够充分利用5G NR技术。5G NR原生地支持所有频谱类型，并通过前向兼容灵活地利用全新的频谱共享模式。
　　先进的信道编码设计：目前LTE网络的编码还不足以应对未来的数据传输需求，因此迫切需要一种更高效的信道编码设计，以提高数据传输速率，并利用更大的编码信息块契合移动宽带流量配置，同时，还要继续提高现有信道编码技术（如LTE Turbo）的性能极限。 LDPC的传输效率远超LTE
Turbo，且易平行化的解码设计，能以低复杂度和低时延，扩展达到更高的传输速率。

5.6 超密集异构网络

5G网络是一个超复杂的网络，在2G时代，几万个基站就可以做全国的网络覆盖，但是到了4G中国的网络超过500万个。而5G需要做到每平方公里支持100万个设备，这个网络必须非常密集，需要大量的小基站来进行支撑。同样一个网络中，不同的终端需要不同的速率、功耗，也会使用不同的频率，对于QoS的要求也不同。这样的情况下，网络很容易造成相互之间的干扰。5G网络需要采用一系列措施来保障系统性能：不同业务在网络中的实现、各种节点间的协调方案、网络的选择以及节能配置方法等。
　　在超密集网络中，密集地部署使得小区边界数量剧增，小区形状也不规则，用户可能会频繁复杂地切换。为了满足移动性需求，这就需要新的切换算法。
　　总之，一个复杂的、密集的、异构的、大容量的、多用户的网络，需要平衡、保持稳定、减少干扰，这需要不断完善算法来解决这些问题。

5.7 网络的自组织

自组织的网络是5G的重要技术，这就是网络部署阶段的自规划和自配置；网络维护阶段的自优化和自愈合。自配置即新增网络节点的配置可实现即插即用，具有低成本、安装简易等优点。自规划的目的是动态进行网络规划并执行，同时满足系统的容量扩展、业务监测或优化结果等方面的需求。自愈合指系统能自动检测问题、定位问题和排除故障，大大减少维护成本并避免对网络质量和用户体验的影响。
　　SON技术应用于移动通信网络时，其优势体现在网络效率和维护方面，同时减少了运营商的支出和运营成本投入。由于现有的 SON 技术都是从各自网络的角度出发， 自部署、自配置、自优化和自愈合等操作具有独立性和封闭性，在多网络之间缺乏协作。

5.8 网络切片

就是把运营商的物理网络切分成多个虚拟网络，每个网络适应不同的服务需求，这可以通过时延、带宽、安全性、可靠性来划分不同的网络，以适应不同的场景。通过网络切片技术在一个独立的物理网络上切分出多个逻辑网络，从而避免了为每一个服务建设一个专用的物理网络，这样可以大大节省部署的成本。
　　在同一个5G网络上，通过技术电信运营商会把网络切片为智能交通、无人机、智慧医疗、智能家居以及工业控制等多个不同的网络，将其开放给不同的运营者，这样一个切片的网络在带宽、可靠性能力上也有不同的保证，计费体系、管理体系也不同。在切片的网络中，各个业务提供商，不是如4G一样，都使用一样的网络、一样的服务。很多能力变得不可控。5G切片网络，可以向用户提供不一样的网络、不同的管理、不同的服务、不同的计费，让业务提供者更好地使用5G网络。

5.9 内容分发网络

在5G网络中，会存在大量复杂业务，尤其是一些音频、视频业务大量出现，某些业务会出现瞬时爆炸性的增长，这会影响用户的体验与感受。这就需要对网络进行改造，让网络适应内容爆发性增长的需要。
　　内容分发网络是在传统网络中添加新的层次，即智能虚拟网络。CDN 系统综合考虑各节点连接状态、负载情况以及用户距离等信息，通过将相关内容分发至靠近用户的CDN代理服务器上、实现用户就近获取所需的信息，使得网络拥塞状况得以缓解，缩短响应时间，提高响应速度。
　　源服务器只需要将内容发给各个代理服务器，便于用户从就近的带宽充足的代理服务器上获取内容，降低网络时延并提高用户体验。CDN技术的优势正是为用户快速地提供信息服务，同时有助于解决网络拥塞问题。CDN技术成为5G必备的关键技术之一 。

5.10 设备到设备通信

这是一种基于蜂窝系统的近距离数据直接传输技术。设备到设备通信（D2D）会话的数据直接在终端之间进行传输，不需要通过基站转发，而相关的控制信令，如会话的建立、维持、无线资源分配以及计费、 鉴权、识别、移动性管理等仍由蜂窝网络负责。蜂窝网络引入D2D通信，可以减轻基站负担，降低端到端的传输时延，提升频谱效率，降低终端发射功率。当无线通信基础设施损坏，或者在无线网络的覆盖盲区，终端可借助D2D实现端到端通信甚至接入蜂窝网络。在 5G 网络中，既可以在授权频段部署D2D通信，也可在非授权频段部署。

5.11 边缘计算

在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。5G要实现低时延，如果数据都是要到云端和服务器中进行计算机和存储，再把指令发给终端，就无法实现低时延。边缘计算是要在基站上即建立计算和存储能力，在最短时间完成计算，发出指令。

5.12 软件定义网络和网络虚拟化

SDN架构的核心特点是开放性、灵活性和可编程性。它主要分为三层：基础设施层位于网络最底层，包括大量基础网络设备，该层根据控制层下发的规则处理和转发数据；中间层为控制层，该层主要负责对数据转发面的资源进行编排，控制网络拓扑、收集全局状态信息等；最上层为应用层，该层包括大量的应用服务，通过开放的北向API对网络资源进行调用。NFV作为一种新型的网络架构与构建技术， 其倡导的控制与数据分离、软件化、虚拟化思想，为突破现有网络的困境带来了希望。
　　5G是一个复杂的体系，在5G基础上建立的网络，不仅要提升网络速度，同时还提出了更多的要求。未来5G网络中的终端也不仅是手机，而是有汽车、无人驾驶飞机、家电、公共服务设备等多种设备。4G改变生活，5G改变社会。5G将会是社会进步、产业推动、经济发展的重要推进器

6 5G组网

实现5G的应用，首先需要建设和部署5G网络，5G网络的部署主要需要两个部分：无线接入网（Radio Access Network，RAN）和核心网（Core Network）。无线接入网主要由基站组成，为用户提供无线接入功能。核心网则主要为用户提供互联网接入服务和相应的管理功能等。由于部署新的网络投资巨大且要分别部署这两部分，所以3GPP（3rd Generation Partnership Project，一个标准化组织）分为了两种方式进行部署SA（Standalone，独立组网）和NSA（Non－Standalone，非独立组网）。独立组网指的是新建一个现有的网络，包括新基站、回程链路以及核心网，非独立组网指的是使用现有的4G基础设施，进行5G网络的部署。

在2016年6月制定的标准中，3GPP共列举了Option1、Option2 、Option 3／3a、Option 4／4a、Option 5、Option 6、Option 7／7a、Option 8／8a等8种5G架构选项。其中，Option1、Option 2、Option5和Option 6属于独立组网方式，其余属于非独立组网方式。
在2017年3月发布的版本中，优选了（并同时增加了2个子选项3x和7x）Option 2、Option 3／3a／3x、Option 4／4a、Option 5、Option 7／7a／7x等5种5G架构选项。独立组网方式还剩下Option2和Option 5两个选项。下边分别说明各个方式怎么进行网络部署。+5

6.1 Option 1和Option 2

选项1是4G网络目前的部署方式，由4G的核心网和基站组成。实线叫做用户面，代表传输的数据，虚线叫做控制面，代表传输管理和调度数据的命令。选项2属于5G独立组网，使用5G的基站和5G的核心网，服务质量更好，但成本也很高。

6.2 Option 3

选项3主要使用的是4G的核心网络，分为主站和从站，与核心网进行控制面命令传输的基站为主站。由于传统的4G基站处理数据的能力有限，需要对基站进行硬件升级改造，变成增强型4G基站，该基站为主站，新部署的5G基站作为从站进行使用。

同时，由于部分4G基站时间较久，运营商不愿意花资金进行基站改造，所以就想了另外两种办法，选项3a和选项3x。选项3a就是5G的用户面数据直接传输到4G核心网。而选项3x是将用户面数据分为两个部分，将4G基站不能传输的部分数据使用5G基站进行传输，而剩下的数据仍然使用4G基站进行传输，两者的控制面命令仍然由4G基站进行传输。

6.3 Option 4

选项4与选项3的不同之处就在于，选项4的4G基站和5G基站共用的是5G核心网，5G基站作为主站，4G基站作为从站。由于5G基站具有4G基站的功能，所以选项4中4G基站的用户面和控制面分别通过5G基站传输到5G核心网中，而选项4a中，4G基站的用户面直接连接到5G核心网，控制面仍然从5G基站传输到5G核心网。

6.4 Option 5和Option 6

选项5可以理解为先部署5G的核心网，并在5G核心网中实现4G核心网的功能，先使用增强型4G基站，随后再逐步部署5G基站。选项6是先部署5G基站，采用4G核心网。但此选项会限制5G系统的部分功能，如网络切片，所以选项6已经被舍弃。

6.5 Option 7

选项7和选项3类似，唯一的区别是将选项3中的4G核心网变成了5G核心网，传输方式是一样的。

6.6 Option 8

选项8和8a使用的是4G核心网，运用5G基站将控制面命令和用户面数据传输至4G核心网中，由于需要对4G核心网进行升级改造，成本更高，改造更加复杂，所以这个选项在2017年3月发布的版本中被舍弃，这里不做更多的介绍。

2017年12月，5G的非独立组网（NSA）标准第一个版本正式冻结。2018年6月，5G的独立组网（NA）已经实现了部分功能冻结，预计第三季度实现整体标准的冻结。然而，目前现存的版本更多的侧重于移动带宽和高可靠低时延应用，5G更多的应用场景和标准还未被定义出来，预计2019年底5G的标准会被全面制定出来。为了避免短期内的高投入，各运营商会根据自己的实际情况选择不同的部署方式。

7 标准

7.1 3GPP

5G标准制定分为两个阶段。第一阶段是R15标准，第二阶段是R16标准。为了充分利用现有网络设备并降低网络部署成本，R15版本分为早期版本（非独立组网NSA，在2018年3月已被冻结），主要版本（独立组网SA，已于2018年9月冻结）和延迟版本（原定于2018年12月冻结，现在推迟到2019年3月），所以之前所说的冻结只有R15 、NAS和AS。满足国际电信联盟所有要求的R16标准估计将在2020年3月前冻结。虽然5G技术标准尚未完全完成，但积极的运营商已经可以使用现有技术。该标准将部署在早期的5G网络中，以抓住市场机遇。

2017年12月发布了基于NSA（non-standalone，非独立组网）架构的5G Release15早期版本。非独立组网标准是基于NSA架构的5G网络，由于其5G空口载波仅承载用户数据，系统级的业务控制仍需依赖4G网络，这种方式可被视为在现有4G网络上增加新型载波进行扩容。由于依赖4G系统的核心网与控制面，NSA架构将无法充分发挥5G系统低时延的技术特点，也无法通过网络切片、移动边缘计算等特性实现对多样化业务需求的灵活支持。
美国圣地亚哥时间2018年6月13日20:18（北京时间2018年6月14日11:18），3GPP全会（TSG#80）批准了第五代移动通信技术标准（5G NR）独立组网功能冻结，标志着首个真正完整意义的国际5G标准正式出炉。
此次SA标准冻结不仅使5G NR具备了独立部署的能力，也带来全新的端到端新架构，赋能企业级客户和垂直行业的智慧化发展，为运营商和产业合作伙伴带来新的商业模式。
本次发布的5G Release15完整版本SA是采用崭新设计思路的全新架构，在引入全新网元与接口的同时，还将大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术。5G独立组网可以降低对现有4G网络的依赖性，更好地支持5G大带宽、低时延和大连接等各类业务，并可根据场景提供定制化服务，满足各类用户的业务需求，大力提升客户体验。
SA独立组网版本发布，意味着基于独立组网架构的5G系统能真正全面实现5G的技术指标和承诺，并为移动通信产业界创造出更新更多的发展机会。

7.2 标准文档简介

TS 38.201

标题名称：Physical layer; General description
主要内容：
1.物理层主要文档简介（TS
38.200系列）
2.在哪寻找相应的信息

TS 38.202

标题名称：Physical layer services provided by
the physical layer
主要内容：
1.物理层提供的功能和服务
2. UE物理层模型（各个传输信道具体的处理模型）
3.物理层信道和SRS的并行传输等
4.物理层提供的测量

TS 38.211

标题名称：Physical channels and modulation
主要内容：
1.帧结构：帧，子帧，时隙
2.物理资源：天线端口，时频资源格，RB，RE，载波带宽
3.通用函数：各种调制方式、序列产生方式，OFDM时域信号
4.物理层上行信道/信号：PUSCH加扰、调制、层映射、预编码、资源映射等；PUCCH Format0-4序列产生、加扰、调制、预编码和映射；PRACH序列产生和资源映射DM-RS、PT-RS和SRS信号产生和映射等
5.物理层下行信道/信号：PDSCH加扰、调制、层映射、天线端口映射、资源映射等PDCCH CCE，加扰、调制和资源映射等PBCH加扰、调制和资源映射等DM-RS，PT-RS，CSI-RS参考信号的产生和映射SSS和PSS同步信号的产生和映射SSS、PSS和PBCH等信号在时域和频域的位置

TS 38.212

标题名称：Multiplexing and channel coding
主要内容：
1.传输信道与物理信道的映射关系
2.信道编码相关流程：（具体编码算法）CRC计算，分段和CRC添加信道编码方式：Polar码，LDPC码，小码块的编码速率匹配等
3.上行传输信道和控制信息上行共享信道（UL-SCH）:CRC添加，LDPC
Graph选择，分段与CRC添加，信道编码，速率匹配，码块拼接，数据和控制信心的复用 上行控制信息（PUCCH上传输）：UCI信息产生，分段和CRC添加，信道编码，速率匹配，码块拼接，复用 上行控制信息（PUSCH上传输）：UCI信息产生，分段和CRC添加，信道编码，速率匹配，码块拼接，复用
4.下行传输信道和控制信息广播信道：序列产生，加扰，CRC添加，信道编码，速率匹配 下行共享信道和寻呼信道：CRC添加，LDPC Graph选择，分段和CRC添加，信道编码，速率匹配，码块拼接 下行控制信道：DCI格式（DCI Format0_0, DCI Format0_1, DCI
Format1_0, DCI Format1_1, DCIFormat2_0, DCI Format2_1, DCI Format2_2, DCI
Format0_3），CRC添加，信道编码，速率匹配

TS 38.213

标题名称：Physical layer procedures for control
主要内容：
1.同步流程：小区搜索，传输时间调整，辅小区激活时间
2.无限链路监视：UE需要监视主小区的链路质量
3.链路重配流程
4.上行功率控制
5.随机接入流程
6. UE报告控制信息流程：HARQ-ACK码本判决（CBG-based HARQ-ACK，Type-1 HARQ-ACK，Type-2 HARQ-ACK）在上行控制信道上报告UCI在上行共享信道上报告UCI 7.UE接收控制信息流程
8. UE-Group公共信令：时隙配置信令，非连续传输指示，SRS切换
9.带宽相关操作
10. UE监视Type0-PDCCH公共搜索区域

TS 38.214

标题名称：Physical layer procedures for data 主要内容：
1.下行功率控制
2.物理下行共享信道相关流程UE接收PDSCH信号流程：传输方案，资源分配（时域，频域），调制方式确定和对应码率等（TBS表格），资源映射（RB层次和RE层次），UE接收下行参考信号 UE发送CSI信道流程：CSI信息框架，报告配置，基于PUCCH和PUSCH传输 UE
PDSCH处理时间
3. 物理上行共享信道相关流程UE发送PUSCH信号流程：传输方案（基于码本传输，非码本传输），资源分配（时域，频域），变换预编码（Transform precoding），调制方式确定和对应码率等 UE参考信号流程：DM-RS，PT-RS，SRS UE
PUSCH 调频流程UE PUSCH准备过程时间

TS 38.215

标题名称：Physical layer measurements
主要内容：
1.UE测量能力
2.NR-RAN测量能力
8 5G创新
3GPP将“5G”视为是一个重大的改革，要具备五大创新！

8.1 mmWave

提到网络速率，必定和频率、波长、以及光速三者有关，长期以来，我们主要使用中频到超高频来实行手机通讯的。经常所说的CDMA 800、GSM 850，就是工作频段800MHz和850MHz的意思。就目前来说，现如今的4G LTE属于超高频和特高频。并且我们国家主要使用超高频。依照第一个图的公式，频率越高，速度越快，车道（频段）也就越宽。
也就意味着波长越小，5G的第一个创新技术就来了，率先使用目前波段较小的mmWave（毫米波），就目前的动态来看，毫米波段中28GHz频段和60GHz频段比较有希望使用在5G的两个频段中，使用毫米波频段，频谱带宽比较前代要宽了10倍，传输速率自然也得到大幅度提升。

8.2 Massive MIMO

MIMO的英文全称是Multiple-Input Multiple-Output，意为“多进多出”，说白了就是基站的天线变多了，并且手机的接受能力也变强了，源头上多根天线发送，接收对象多根天线接受。
为了进一步提升5G网络的覆盖面积，5G网络将原有的宏基站改为了微基站，换句话说，之前的信号向中央空调，一个温暖一群人，而现在则是按照小群体分配一个“小功率”空调，不仅辐射被大幅度降低，覆盖面积也好，速率也变得越快。

8.3 Beam Management

Beam Management意为波束赋形，也是第五代移动通讯技术的一大创新，它主要是改变了信号的发射形式进行的改变。说到基站发射信号的形式，有些类似于灯泡发光，它是360度向四面八方发射的，对于光而言，要想照亮某个区域或某处物体，大部分散发出去的光都浪费了。
而波束赋形就比较厉害了，它是一种基于天线阵列的信号预处理技术，通过调整天线阵列中的每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，通俗的将，它可以改变信号的发射轨迹，实现“点对点”有针对的信号传播。

8.4 LDPC/Polar

前面说过，3GPP对应想要涉及的领域，定义了5G的三大场景：eMBB、mMTC和URLLC。不知道朋友们记不记得2017年11月下旬，华为公司主推的Polar Code（极化码）方案拿下5G，作为控制信道的编码方案，这个方案便是3PGG制定的三个场景之一的eMBB场景，而高通主导的LDPC码作为数据信道的编码方案。根据华为的实际测试来看，Polar码可以同时满足超高速率、低时延、大连接场景的需求，并且能够使蜂窝网络的频谱提升10%左右，与毫米波结合可以达到27Gbps的速率。对于eMBB场景来说，有了华为这位主力，外加高通的扶持，相信能够将无线通讯技术提升到新的高度。

8.5 AS Layer

AS Layer是相比较4G网络的一种新型的架构模式，主要是以正交频分多任务（OFDM）为基础的弹性参数物理层（PHY,Layer 1），它可以最多包含5个次载波。该架构可以同时回应更快速的数据与响应速度。

9 芯片

(待续)

10 中国进度

(待续)

11 5G八卦

(待续)

11.1 联想投票事件

(待续)