5G了解与未来发展

                                     

 目录

前言

移动通信发展历程

5G技术指标

三大应用场景

5G关键技术

5G面临的挑战

小结

前言

移动通信自20世纪80年代诞生以来，经过三十多年的爆发式增长，已成为连接人类 社会的基础信息网络。移动通信的发展不仅深刻改变了人们的生活方式，而且已成为 推动国民经济发展、提升社会信息化水平的重要引擎。随着4G进入规模商用阶段 ，面向2021年及未来的第五代移动通信（5G）已成为全球研发热点。

一 移动通信发展历程

1  移动通信技术具有代际演进规律

1.1 “G“代表一代
1.2  每10年一个周期
    

二 5G技术指标

 

 2.1 指标名称含义

流量密度：单位面积内的总流量数

连接数密度：指单位时间内可以支持的在线设备总和

时延：发送端到接收端接收数据之间的间隔

移动性：支持用户终端的最大移动速度

能源效率：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

2.2 5G对比4G总结

关键性能指标有了相当大程度提升，5G具有高速率，低时延，大容量，高可靠，海量链接等特点。

三 5G应用场景

                            车联网                                                                        远程医疗                                                                         智慧城市

 

         

  

1.eMBB；增强的移动宽带。
以人为中心的应用场景，超高的传输速率。
VR:虚拟现实
AR：增强现实
MR：混合现实
2.uRLLC：高可靠低时延连接
远程医疗、车联网等特殊应用
车联网可以拥有自动驾驶、远控驾驶、编队驾驶等功能。
远程医疗：
3.mMTC：海量互联
智慧城市、智能家居

四 5G关键技术

4.1  超密集组网 

4.1.1  5G需要满足高流量密度，高速率场景

4.1.2  超密集组网：大量增加小基站，以空间换性能

基站一般包括：宏基站和小基站

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，小基站又分为：家庭基站，微基站，微微基站，室内基站，个人基站。

小基站优势：1体积小，成本低，安装容易，适合深度覆盖

                      2功率小，干扰小，更小的范围内实现频率复用，提升容量

                     3距离用户近，提升信号质量和高速率

分类	用户密度	基站密度	基站半径（M）	用户数据速率	部署场景
微基站	高	中	<300	中	室外补盲区
微微基站	高	中	<100	中	室外热点
室内基站	中/高	中	<50	高	办公室，购物场
家庭基站	低	高	<20	高	家庭，咖啡厅
个人基站	低	高	<10	低	D2D

部署架构：1 宏基站+微基站       2微基站+微基站

关键技术：1多连接技术   2无线回传技术

4.2.1 大规模天线阵列 

                                                                                                                 

                                                                                           传统天线2，4，8根     massive      mimo可达64，128，256个天线

 优点：1提升了信号可靠性

            2提升了基站吞吐率

           3大幅降低对周边基站的干扰

           4服务更多的移动终端

4.3 动态自组织网络（son）

4.3.1 用于满足低时延高可靠场景

4.3.2优点：部署灵活，支持多跳，高可靠性，支持超高带宽

 4.3.3 所谓自组织网络（SON：Self-Organized Network）是由一组带有无线收发装置的移动终端节点组成的无中心网络，是一种不需要依靠现有固定通信网络基础设施的、能够迅速展开使用的网络体系，是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络；各个网络节点相互协作、通过无线链路进行通信、交换信息，实现信息和服务的共享；网络中两个无法直接通信的节点可以借助于其他节点进行分组转发，形成多跳的通信模式。

4.4软件定义网络（SDN）

4.4.1传统网络向SDN演进

传统网络设备由原来的软硬件一体化，向网络分层虚拟化的方向发展：基础设施层，控制层，应用层。

4.4.2 SDN的定义

SDN软件定义网络是一种新的网络方法，在物理上分离网络控制平面和转发平面：

路由器=专用路由器硬件+对应的ISO软件组成

电脑=CPU+操作系统

总结

SDN是软件定义网络，核心思想是转发和控制分离，从而实现网络流量的灵活控制，SDN网络的新角色是控制器  

承上：对上层应用提供网络编程的接口

启下：对下提供对实际物理网络网元的管理

4.5网络功能虚拟化（NFV） 

 4.5.1 NFV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。

SDN与NFV的区别与关联

SDN是从传统的全分布式，对等控制的网络架构，演变为控制平面和数据平面分离的架构，由分布式管理变成集中管理，控制平面可以在全局掌握数据平面设备的性能及状态，使链路状态更新更快，容错及收敛效率更高。

NFV 是将传统的软硬件一体化的网络设备，演变为软件化，在通用硬件（如：PC机或虚拟化平台）上部署。使专用硬件与软件解耦，功能更灵活，应用更方便，也可实现云化部署的目标。

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他们的功能，通过openstack来进行管理和安排

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

五 5G面临的挑战

5.5.1频谱资an源挑战

5GHZ以下的频段已经非常拥挤，解决方向：高频段和超过频段

5.5.2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

eMBB：AV/RV等传输速率要求高

5.5.3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

5.5.4终端设备挑战

联网终端爆发式增长

终端多模研发，工艺，电池寿命等挑战

5.5.5安全挑战

三大场景安全挑战：eMBB(安全处理性能，二次认证，已知漏洞)；mMTC（轻量化安全，海量连接信令风暴）；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

总结：移动通信历程：语音到数据，低带宽到高带宽

5G技术指标：中国的5G之花

5G的三大应用场景：eMBB，mMTC,uRLLC

5G新技术：Massive MIMO,SON,SDN，NFV等

5G面临的频谱资源，新业务，安全等全新挑战