(网络一)网络通信简述

5G网络发展史

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1G:AMPS(贝尔实验室):通话质量差,没有国际标准

2G:GSM(TDMA(欧洲):时分多址传输格式;CDMA(美国):码分多址;)

        2.5G:过度版本(增加了数据传输效率,网页功能,定位功能)特别像小灵通这种,延长了2G的生命周期(网络一)网络通信简述_第2张图片

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3G:由ITU(国际通信联盟)发布的国际标准:CDMA2000,WCDMA,TD-CDMA(小灵通)

4G:LTE-Advanced(华为)和Wireless MAN-Advanced(ITU定义)(500M,1G) 视频,图片,短视频网站应运而生。智能家居,物联网,大数据,云计算等这些概念才能真正意义上走进生活。

5G:1G-4G主要的变化是:流量宽度,速度提升,功能增加,稳定性安全性更可靠。“4G改变生活,5G改变社会”

中国5G现状

华为5G专利世界第一,除了华为之外,只有高通,西门子能够提供5G解决方案。华为的Polar技术是第一种能达到香农极限的信道编码算法(在随机发送错误码的信道上进行无差错的最大功率传输)。华为也是全球最大的5G设备供应商(1/3),光通讯设备(3/7),华为在设备方面的营收超过其他前五名之和。

5G的技术特点:

国际化标准组织3GPP指定,ITU认证,当前没有形成最终稿。共同特点:速度快(10G~20G的上下行速率);延时低(1ms~10ms);泛在网(每个角落都存在网络)

5G的应用领域:

自动驾驶,远程医疗,AR/VR等这些低延迟要求的应用

5G未来应用场景:

当前:AR/VR,远程医疗,自动驾驶,智慧城市等。

未来:增强型移动宽带(eMBB),提供更便捷的视觉体验;大规模机器类通信(mMTC),物联网基础。提供更多的接入数量和更快的能效;高可靠低时延通信(uRLLC)针对特殊行业,工业自动化,智能电网。

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5G和4G的主要区别

基站:4G范围广,信号弱,成本低;5G范围窄,信号强,支持密度高,成本高。

特点:5G速度快,带宽高,安全性高,时延低,峰值上线高,下限高,可适应极端环境。

5G技术规范

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MAC协议层

媒体访问控制,位于物理层和链路层之间,物理层专门开辟媒体通道,其他传输通过其他通道。

1,逻辑信道和传输信道专门有映射关系

2,复用,解复用,物理信道的传输块可以复用成多个逻辑信道

3,上行调度信息上报(排队的待发送信息以及上行功率余量)

4,通过HARQ进行错误纠正

5,动态管理用户之间的优先级

6,同一个终端不同逻辑信道之间优先级

7,传输格式的动态选择,以便达到最优的资源利用(物理干预,自定义传输格式的选择策略)

RLC协议层

无线链路控制协议

位于MAC层和PDC层,用RLC信道与PDC通信,用逻辑信道与MAC通信。RLC重排PDCP的格式,以便适应MAC的大小

PDCP协议层

分组数据汇聚协议

用于队用户平台和控制平面数据提供头压缩,加密,完整性保护,为终端提供无损切换(蓝光切高清)

SDAP协议层

服务数据适配协议

5G/NR:用户面新增的子协议层,用户层的传输通过Qos流,基站的传输通过DRB。本层映射Qos流和DRB,直接一一对应,无需更多的操作去适配。

主要功能

  1. 传输用户数据;

  2. 为上下行数据进行Qos流与DRB直接映射(用户与基站数据直接映射);

  3. 在上下行Qos流中进行唯一标记;

  4. 为上行数据进行反射Qos到DRB的映射关系。

RRS和NAS协议层

主要提供的应用层服务:

RRS:广播,移动性适配,连接控制,自配置和自优化,测量配置与报告,通用协议错误处理;

NAS:会话管理,用户管理,安全管理,计费管理


4G:MAC+RLC+PDCP

5G:4G保留一部分,用户层直接使用SDAP把身份信息与传输流绑定,会带来一些安全性或流量监控方面的问题。基站gNB提供RRS、通过(核心网)提供的公用服务NAS进行补充解决问题。


CRC

是一种格式文件,一般用于LInunx操作系统的运行结果

CRC校验:是一种算法,不管文件大小如何,也不管内容如何,会产生一个固定长度校验码

网络架构

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接入网:基站

  1. BBU:基带处理单元(信号处理器)

  2. RRU:射频拉远单元(信号放大器)

  3. AAU:集成了BBU和RRU,信号的接受处理,与放大转发合并

  4. DU:主要对应链路层的MAC和RLC,其功能是选择传输通道的策略。

  5. CU:主要对应PDCP,其功能是对传输过程中的信号进行增强,控制,管理等。

Ran:移动网络 Lan:本地网络

4G:

主要特点是SingleRan, 集成了2G/3G/4G多种标准。最早是华为推出的,使得网络演化过程非常平滑,节约了很多成本。

  1. D-RAN:BBU和RRU分离,但距离拉进,馈线成本降低,信号损耗降低。

  2. C-RAN:把原来的机房集中到中心机房,使得信号可以集中处理,也为云的产生提供基础,信号之间的交叉地带选择可以更加便捷,减少空调成本及排放污染。

  3. C-RAN的四个特点:Centralized(集中化)、Cloud(云化)、Cooperation(协作)、Clean(清理)

5G:

主要特点:绝大部分是微基站,很平稳的选择信号交叉地带的信源。BBU和RRU集成到天线位置,形成AAU(信号集成处理器)

  1. C-RAN:(5G的特点:速率要求高,时延要求低,连接要求多)

    被重构为三个部分:CU(集成式的处理单元)、DU(分布式的处理单元)、AAU( 有源天线单元)

    AAU和DU之间被称为“前传”DU和CU之间被称为“中传";CU到核心网之间称为"回传”

5G的切片:把物理的网络,逻辑地切分成多个逻辑网络,不同的逻辑网络服务于不同的场景。好处在于:优化了网络资源的分配,实现最大化成本效率,满足多元化的要求。

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网络传输过程中的噪声

  1. 有源噪声(外部),类似于电视台或者飞机场类似设备

  2. 无缘噪声(热噪声,是一种由于分子或原子的热运动引起的电子设备或电路中的噪声。)

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承接网

前传

主要指基站信号传输到中心机房的过程的前半部分(接入用户数据),其传输方式主要分为:

  1. 光纤直连(成本高)

  2. 无缘WDM方式(成本低,但只支持点对点,维护成本高,故障排除难)

  3. 有源WDM/OTN方式:组网灵活,支持全拓扑结构(点对点,星型,环形等)。其中BIDI光模块是国内应用最为广泛的技术(在一根光纤中进行双向传输),较低成本

  4. SPN切片分组网络:2019年中国移动推出。分别切片分组层(SPL),切片通道层(SCL),切片传送层(STL)。特点是带宽大,时延低,效率高。

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中传和回传

中传:主要指在信号传输过程中,需要进行流量监控,差错处理等增强操作的过程。

回传:主要指信号回传到中心机房的过程。

中传+回传方案:分组增强型OTN(光传送网)+IPRAN(IP化无线接入网{4G就有的})方案

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核心网

4G时代的核心网架构:包括MME(移动管理实体)、SGW(服务网关)、PGW (PDN网关)

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云架构

  1. 4G时代的核心网架构:包括MME(移动管理实体)SGW(服务网关)、PGW (PDN网关)

  2. 5G时代三朵云架构愿景:接入云、控制云和转发云。其中接入云未来发展前景最广泛(5G基站覆盖面小,用户基数大)﹔转发云正在发展中,其中具有代表的是阿里数据中心,腾讯数据中心,华为数据中心;控制云较为成熟,运营商可以便捷的对用户的各种行为进行批量操作和管理。

  3. 接入云:实现控制与承载的分离,接入资源协同管理满足未来的多部署场景。

  4. 转发云:转发功能靠近基站,业务能力与转发功能相结合。

  5. 控制云:网络控制能力集中,网元(网络中单个处理单元)功能虚拟化。

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未来规划

规划包括:规划选址,站点获取,实地勘察,系统设计,工程安装,测试优化。

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