【计算机网络】5G网络结构————5G技术大有可为

1、5G技术的应用场景

   eMBB 增强移动宽带
   URLLC 高可靠低时延通信
   mMTC 海量机器通信

   它们分别可以用于自动驾驶、智慧城市、云办公、VR、AR等方面，在不远的将来，这些技术将会彻底改变我们的生活方式。

2、5G网络结构

   5G网络结构大致分为三个部分无线接入网，承载网，核心网。

   无线接入网是 “窗口” ，负责把数据收上来；简单地讲，也就是把所有的手机终端都接入到通信网络中的网络，大家耳熟能详的基站（BaseStation）就属于无线接入网。
   承载网是 “卡车” ，负责把数据送来送去；
   核心网呢，就像是 “管理中枢” ，负责管理这些数据，对数据进行分拣，然后告诉它，该去何方。
   由上图可知通信网络的逻辑架构，一般都是： “手机→接入网→承载网→核心网→承载网→接入网→手机” 。
   其通信过程的本质，就是 “编码解码、调制解调、加密解密” 编码解码、调制解调、加密解密。

   所谓编码就是把要传递的信息按照一定的规则进行组织，而解码就是把收到的信息按照一定的规则进行解析，并且这个规则必须是编码者和解码者事先都知道或约定好的。

  所谓调制，就是用一个信号（原信号也称调制信号）去控制另一个信号（载波信号）的某个参量，从而产生已调制信号，而解调则是相反的过程，即从已调制信号中恢复出原信号。根据所控制的信号参量的不同，调制可分为：调幅、调频、调相。

  所谓加密（incode），就是对明文（可读懂的信息）进行翻译，使用不同的算法对明文以代码形式（密码）实施加密。而解密（descode）就是该过程的逆过程 ，即将该编码信息转化为明文的过程。

2.1、无线接入网（RAN， Radio Acess Network ）

（1）传统基站（BBU+RRU+天线）
   基站就属于接入网的设备之一，通常基站包括BBU、RRU、馈线、射频天线四部分。

      BBU：基带处理单元，主要负责信号调制；
      RRU：远端射频单元，主要负责射频处理；
      馈线：连接RRU和天线；
      天线：主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换。

   最初基站一体化，BBU和RRU被放在一个机房或者一个柜子，后来RRU被和BBU分开，有时候挂墙，大部分放到机柜里。再后来，RRU被放到天线身边，所谓RRU拉远。也就是分布式基站。

（2）分布式接入网（D-RAN，Distributed RAN）
  于是就出现D-RAN，好处在于，大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以减少信号损耗，也可以降低馈线的成本。让网络规划更加灵活。
  随之而来的缺点也暴露出来了，在成本当面对运营商造成了一定的压力。在D-RAN的架构下，运营商为了摆放BBU和相关的配套设备（电源、空调等）需要租赁和建设很多的室内机房。

（3）集中化接入网（C-RAN，Centralized RAN）
  集中化无线接入网（Centralization—集中化、Cloud—云化、Cooperation—协作、Clean—清洁）

  C-RAN除了把RRU拉远，还把BBU集中起来，BBU变成BBU基带池。分散的BBU变成BBU基带池之后，更强大了，可以统一管理和调度，资源调配更加灵活！另外，拉远之后的RRU搭配天线，可以安装在离用户更近距离的位置。发射功率就可以降低了。低的发射功率意味着用户终端电池寿命的延长和无线接入网络功耗的降低。


（4）虚拟基站
   C-RAN下，实体基站没有了，变成了虚拟基站。所有的虚拟基站在BBU基带池中共享用户的数据收发、信道质量等信息。强化的协作关系，使得联合调度得以实现。小区之间的干扰，就变成了小区之间的协作（CoMP），大幅提高频谱使用效率，也提升了用户感知。
   虚拟化，就是网元功能虚拟化(NFV)。简单来说，以前BBU是专门的硬件设备，非常昂贵，现在，找个x86服务器，装个虚拟机(VM，Virtual Machines)，运行具备BBU功能的软件，然后就能当BBU用啦!

2.2、承载网

   承载网：负责承载数据、汇聚数据的网络。最有代表性的承载网设备，就是PTN（Packet Transport Network，分组传送网）和OTN（Optical Transport Network，光传送网）

2.3、核心网

   核心网，是通信网络最核心的部分，主要负责数据的处理和路由。主要功能有移动管理 会话管理 数据传输。

   5g核心网的整体架构
   两种形式的参考点：
      ①故事基于服务化接口的参考点，例如控制面 NF 之间的交互关系；
      ②基于传统点对点通信的参考点了，例如 NF 无线侧以及与外部网络连接时的交互关系。