云计算 5G入门知识

移动通信发展的历程

5G简介5G：即第五代网络技术(1) "G"代表一代(2) 每十年一个周期

• 一代移动通信系统(1G)是在20世纪80年代初提出的,它完成于20世纪90年代初,如NMT和AMPS,NMT于1981年投入运营。
• 二代移动通信系统(2G)起源于90年代初期。
• 三代移动通信系统(3G)三代移动通信系统的通信标准共有WCDMA（联通）,CDMA2000（电信）和TD-SCDMA（移动）三大分支,另外有wimax。
• 四代移动通信系统(4G)，是在3G技术上的一次更好的改良，其相较于3G通信技术来说一个更大的优势，是将WLAN技术和3G通信技术进行了很好的结合，使图像的传输速度更快，让传输图像的质量和图像看起来更加清晰。
• 五代移动通信技术（5G）是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段将于2020年4月完成，作为IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟（ITU）。ITU IMT-2020规范要求速度高达20 Gbit/s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO

5G技术指标

5G的技术指标分别是指八项

技术指标	流量密度	连接数密度	时延	移动性	能效	用户体验速率	频谱效率	峰值速率
4G	0.1 Tbps/Km²	10万/Km²	10ms	350Km/h	1倍	10Mbps	1倍	1Gbps
5G	10 Tbps/Km²	100万/Km²	1ms	500Km/h	100倍	0.1-1Gbps	3倍提升（某些场景5倍）	20Gbps

三大应用场景

• eMMB(增强移动宽带)：指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务
• mMTC(海量机器通信)：指大规模物联网
• uRLLC(超高可靠和低时延通信)：指无人驾驶、工业自动化等需要时延低、高可靠连接的业务

5G应用场景

• VR：虚拟现实
  

• AR：增强现实
  

• MR：混合现实

• 车联网

• 远程医疗

• 智慧城市

5G关键技术

• 超密集组网
• 大规模天线阵列
• 动态自组织网络(SON)
• 软件定义网络(SDN)
• 网络功能虚拟化(NFV)

超密集组网

大量增加小基站，以空间换性能
基站：

• 宏基站：即“铁塔站”，一般覆盖范围数千米
• 小基站：一般覆盖范围在10m~200m，又分为：
  （1）家庭基站
  （2）微基站
  （3）微微基站（皮基站）
  （4）室内基站
  （5）个人基站

小基站优点：

• 体积小，成本低，安装容易，适合深度覆盖
• 功率小，干扰小，更小的范围内实现频率复用，提升容量
• 距离用户近，提升信号质量和高速率

大规模天线阵列

优点：

• 提升了信号可靠性
• 提升了基站吞吐率
• 大幅降低对周边基站的干扰
• 服务更多终端

动态组织网络(SON)

优点：

• 部署灵活
• 支持多跳
• 高可靠性
• 支持超高带宽

主要功能：

• 自配置
• 自优化
• 自愈

软件定义网络

特征：

• 物理上分离控制平面和转发平面
• 控制器集中管理多平台转发设备
• 服务和程序部署在控制器上

网络功能虚拟化

特征：

• 软硬件解耦，虚拟化
• 通过硬件实现网络功能

SDN与NFV区别

• SDN是面向网络架构的创新
• NFV是面向设备形态的创新

5G挑战

• 频谱资源挑战
  5GHz以下的频段非常拥挤
  解决方向：高频段和超高频段

• 新业务挑战
  uRLLC：对时延、可靠性要求很高
  mMTC：对连接数量，耗电、待机要求较高
  eMMB：AR/VR等传输速率要求高

• 新使用场景挑战
  移动热点：大量热点带来的超密组网挑战
  物联网络：物联新业务远超人的活动范围
  低空/高空覆盖：无人机、飞机航线覆盖等

• 终端设备挑战
  联网终端爆发式增长
  终端多规模研发、工艺、电池寿命等挑战

• 安全挑战
  三大场景安全挑战
  (1) eMBB：安全性能、二次认证、已知漏洞
  (2) mMTC：轻量化安全、海量连接信令风暴
  (3) uRLLC：低时延的安全算法、边缘计算、隐私保护
  新架构安全挑战
  SDN、NFV等新安全挑战