【5G网络基础，熟知即可】

 内容预知

 5G的技术指标:

5G的关键技术：

 1.超密集组网：

2.大规模天线阵列（Massive MIMO 技术）：

3.动态自组织网络（SON）：

动态自组网有如下优点：

4 软件定义网络（SDN）：

5.网络功能虚拟化（NFV）：

6SDN 与NFV的区别与关联：

 网络基础知识：

 1.网络通信的基本概念：

​编辑2.信息的传输过程： 

虚拟的信息传递与真实的物品传递过程有许多相似之处

3.术语解释：

4数据通信网络基本概念：

 5.网络设备 - 交换机 ：

 6.网络设备 - 路由器：

 7 网络设备 - 防火墙：

---

 5G的技术指标:

名字	解释
流量密度	单位面积内的总流量数
连接数密度	指单位面积内可以支持的在线设备总和
时延	数据发出去，用户进行接收的时间
移动 性	支持用户终端的最大移动速度
能效	每消耗单位能量可以传送的数据量
用户 体验 速率	单位时间内用户获得MAC层用户面数据传送 量
频谱 效率	每小区或单位面积内，单位频谱资源提供的 吞吐量
峰值 速率	用户可以获得的最大业务速率

5G对比4G关键性能指标有了相当大程度的提升。

总结起来就是5G具有高速率、低时延、大容量、高可 靠、海量连接等特点。

2015 年 6 月 ITU 定义的 5G 未来移动应用包括以下三大 领域：

1. eMBB 指 3D/ 超高清视频等大流量移动宽带业务，

2. mMTC 指大规模物联网业务，

3. URLLC 则指如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、 高可靠连接的业务。 这三大应用场景分别指向不同的领域

增强型移动宽带 (eMBB)：人的通信是移动通信需要 优 先满足的基础需求。未来 eMBB 将通过更高的带 宽和更短的时延继续提升人类的视觉体验；

大规模机器类通信(mMTC)：针对万物互联的垂直行 业，IoT（物联网） 产业发展迅速，未来将出 现大量 的移动通信传感器网络，对接入数量和能效有很高要 求；

高可靠低时延通信(uRLLC)：针对特殊垂直行业，例 如工业自动化、远程医疗、智能电 网等需要高可靠性 +低时延的业务需求

---

5G的关键技术：

 1.超密集组网：

随着 5G 带来的物联网等新应用产品落地，流量需求将 会大增。除了传统的增加带宽和 提高频谱利用率，远远 不能满足 5G 带来的流量需求。通过采用超密集网络部 署，可显著提 高频谱效率，提升系统容量。 小基站优势 体积小，成本低，安装容易，适合深度覆盖。 功率小，干扰小，适合频率复用，提高频谱效率。 距离用户近，提升信号质量和高速率。

小基站应用场景 1. 应用在宏基站盲区：宏基站总会存在一些盲区，用小 基站，可提升网络覆盖面积； 2. 应用在密集的热点区域：热点区域用户数量庞大，用 户体验会因资源不足而质量下降，小基站可有效提升 信号覆盖和用户体验； 3. 偏远的郊区：偏远郊区建设宏基站成本高，因此人流 稀少的郊区适合小基站覆盖，性价高。 传统的MIMO技术在4G网络中已广泛使用。由于5G移动 通信系统对传输速率的要求远高于现有的4G通信系统， 传统的MIMO技术已不能满足5G系统的性能要求。

Massive MIMO技术应运而生，为5G的高速率传输提供 了全新的解决方案。它是在收发两端装备超大数目的天 线，从而在相同的时频资源块上，同时服务几十个用 户

2.大规模天线阵列（Massive MIMO 技术）：

传统的 MIMO 技术在 4G 网络中已广泛使用。由于 5G 移动通信系统对传输速率的要求 远高于现有的 4G 通信 系统，传统的 MIMO 技术已不能满足 5G 系统的性能要 求。Massive MIMO 技术应运而生，为 5G 的高速率传 输提供了全新的解决方案。它是在收发两端装备超 大数 目的天线，从而在相同的时频资源块上，同时服务几十 个用户。

在基站布置数十根甚至上百根天线，相比传统 MIMO 系 统布置 4 或 8 根天线，在天线 规模上大幅提升。这些天 线以阵列方式集中放置，分布于同一小区的多个用户， 在同一时频 资源上，利用大规模的天线阵列与基站同时 通信，提升了频谱资源的利用率。由于天线阵列 提供了 分集增益和阵列增益，每个用户与基站通信的效率也得 到显著提升。

优势：

提升了系统容量和效率 Massive MIMO 技术能够使基站范围内的多个用户， 使用同一时频内资源，提升了频谱资源在多用户间的 复用能力，在不增加基站密度和带宽的条件下，大幅 提升了频谱效率；

利 用多根天线向同一用户发送相同 数据，来自不同数据流的多信号叠加，增加了信号强 度，其 余用户接到的不同数据流的干扰信号，可以相 互抵消了降低干扰。 降低了空中接口时延 可依赖多个天线来抵消衰落对系统的影响。当基站天 线数目较大时，信道衰落将在多个 天线的叠加下趋于 稳定，从而实现了一个低时延的通信链路 简化了多址接入过程 系统设计上，每用户端都可以占据所有带宽来传输信 号，极大简化了物理层的控制信令设计，多址接入更 简单快捷。 提高了系统的健壮性 Massive MIMO 天线单元众多，部分天线故障不影响 整体性能，增强了系统的健壮性和可靠性

2019年10月31日，工信部与三大运营商正式宣布启动 5G业务，中国正式进入到5G商用时代。那么，在5G时 代里云计算的机会如何呢？

3.动态自组织网络（SON）：

动态自组织网络用于满足 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 得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。 在动态自组织网络中，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。

在动态自组织网络中，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，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 动态自组织网络通过多跳方式传输，大大扩展 了应用 领域和覆盖范围。

高可靠性： 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

支持超高带宽： 无线通信领域传输距离越短，越容易获得高带宽。

4 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 络架构的实现，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

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 行统一管理和配置。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， SDN 起源于 2008 年美国斯坦福大学教授 Nick McKeown 等人的项目研究，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。

SDN 的核心技术是通过网络设备控制平面与数据平面区 分开来，从而实现网络流量的 灵活控制，为核心网络及 上层应用的创新提供良好的平台。

 IT 技术的发展，是由大型机的软硬件一体化，向 PC 机 的：硬件、操作系统、应用软件， 这样的分层结构转变 的过程。大型机采用专业的硬件、专业的操作系统、专 业的应用软件，不能自由定义软件功能。而 PC 机则是 一个由软件定义功能的产品：安装 Windows 系统的时 候，它就是一台 Windows 计算机；安装 Linux 操作系 统的时候，它就是一台 Linux 计算机；安装游戏软件 的 时候，它就是一台游戏机；安装翻译软件的时候，它就 是一台翻译机

5.网络功能虚拟化（NFV）：

NFV(Network Function Virtualization)是采用虚拟化技 术，将传统电信设备的软件与硬 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。

传统的专用硬件网络及通信设备，将逐步虚拟化、软件 化，部署更加灵 活，管理和维护成本更低。

总结： NFV---网络功能虚拟化 NFV的核心思想---软件和专用硬件解耦，

软件与通用硬 件联姻 NFv的核心技术--虚拟化，把通用服务器的CPU、内存、 Io等资源切片给多个虚拟机使用。把交换机路由器防火 墙的功能作为软件应用运行在虚拟机里来模拟它们的功 能。通过openstack来进行管理和编排 NFV带来的网络革命---网络瘦身(专用硬件向通用硬件的 转化），业务带宽随需而动

6SDN 与NFV的区别与关联：

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；

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。

SDN是面向网络架构的创新；NFV 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

---

 网络基础知识：

 1.网络通信的基本概念：

网络：计算机网络是一组计算机或网络设备通过有形 的线缆或无形的媒介如无线，连接起来，按照一定的 规则，进行通信的集合。

通信，是指人与人、人与物、物与物之间通过某种媒 介和行为进行的信息传递与交流。

 网络通信，是指终端设备之间通过计算机网络进行的 通信。

2.信息的传输过程： 

虚拟的信息传递与真实的物品传递过程有许多相似之处

3.术语解释：

术语	说明
物理 拓扑	设备之间的连接关系
逻辑 拓扑	设备之间的通信关系
数据 载荷	最终想要传递的信息（qq远程传输的桌面）
报文	网络中交换与传输的数据单元
头部	在数据载荷的前面添加的信息段
尾部	在数据载荷的后面添加的信息段
封装	对数据载荷添加头部和尾部，形成新的报文 的过程
路由 器	为报文选择传递路径的网络设备
终端 设备	数据通信系统的端设备，作为数据的发送者 或接收者
局域 网 (WAN)	在某一地理区域内由计算机、服务器以及各 种网络设备组成的网络。局域网的覆盖范围 一般是方圆几千米以内。
城域 网 (MAN)	在一个城市范围内所建立的计算机通信网络
广域 网 (LAN)	通常覆盖很大的地理范围，从几十公里到几 千公里。它能连接多个城市甚至国家，并能 提供远距离通信，形成国际性的大型网络

 报文：数据帧、数据分组、数据段、

数据包

网关：同一个网段通信不需要设置网关，不同网段通信 必须借助网关转发数据包

按照网络的拓扑形态来划分，网络可分为星型网络、总 线型网络、环形网络、树形网络、全网状网络和部分网 状网络。

 总线拓扑：所有设备均可接收信号(受总线影响)

星型拓扑：通过中心点传输，单一故障点（全部连接 到中间交换机）

扩展星型拓扑：比星型拓扑的复原能力更强

环拓扑：信号绕环传输，单一故障点

 双环拓扑：信号沿相反方向传输，比单环的复原能力 更强

全网状拓扑：容错能力强，实施成本高

部分网状拓扑：在容错能力与成本之间寻求平衡

4数据通信网络基本概念：

数据通信网络：

由路由器、交换机、防火墙、无线控制器、无线接入 点，以及个人电脑、网络打印机、服务器等设备构成 的通信网络。

功能：

数据通信网络最基本的功能是实现数据互通。

 5.网络设备 - 交换机 ：

终端设备（PC、服务器等）的网络接入

二层交换（Layer 2 Switching）

 6.网络设备 - 路由器：

路由器：网络层设备，可以在因特网中进行数·据报文转 发。路由器根据所收到的报文的目的地址选择一条合适 的路径，将报文传送到下一个路由器或目的地，路径中 最后的路由器负责将报文送交目的主机。

实现同类型网络或异种网络之间的通信

隔离广播域

维护路由表（Routing Table）、运行路由协议

路径（路由信息）选择、IP报文转发

广域网接入、网络地址转换

连接通过交换机组建的二层网络

 7 网络设备 - 防火墙：

防火墙：网络安全设备，用于控制两个网络之间的安全 通信。它通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流， 尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状 况，以此来实现对网络的安全保护。

隔离不同安全级别的网络

实现不同安全级别的网络之间的访问控制（安全策 略）

用户身份认证

实现远程接入功能

实现数据加密及虚拟专用网业务

执行网络地址转换

其他安全功能