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【都开始商用了 5G的这些关键技术还不知道?】

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[PConline Talk]作为新一代移动通信技术,5G为我们带来了更高的数据速率和更低的延迟,甚至比4G快100倍。在满足移动超高清视频,AR/VR等高流量应用需求的同时,它将开启万物互联发展和深度整合的新阶段。如果3G提高速度和4G改变生活,那么5G正在改变社会。在大规模商业化到来之前,您真的了解这些5G关键技术吗?

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我们说5G网络技术主要分为核心网络,回程和预传输网络,以及无线接入网络,但除此之外,还有许多其他必须要了解的关键技术,如软件定义网络(SDN) ),网络。功能虚拟化(NFV),网络切片,云无线电接入网络(C-RAN),认知无线电(CR)和小型小区。因此,在今天的文章中,我们将向您介绍这些相对罕见但至关重要的5G技术。

在核心网络中,其关键技术主要包括软件定义网络(SDN),网络功能虚拟化(NFV),网络切片和多接入边缘计算(MEC)。

软件定义网络(SDN)

软件定义网络(SDN),我们经常听到的一个术语,是将网络基础设施层(也称为数据平面)与控制层(或控制平面)分开的网络设计。

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SDN将网络控制平面解耦为通用硬件设备,并通过软件集中控制网络资源。控制层通常由SDN控制器实现。基础设施层通常被视为交换机。 SDN连接到SDN控制器并通过南向API(例如OpenFLow)切换,并通过北向API连接SDN控制器和应用程序。

因此,SDN除了引入开源工具外,还可以实现集中管理,提高设计灵活性,具有降低资本支出和运营支出,刺激创新的优势。

网络切片

事实上,我们之前已经在《5G切片到底“切”的是啥?又是如何实现的?》中向您介绍了5G网络切片的知识。简单地说,5G切片是为了从多个虚拟网络中切断5G网络以支持更多业务。

众所周知,5G网络将面向不同的应用场景,如超高清视频,VR,大型物联网,车载网络等。不同场景需要不同的网络移动性,安全性,延迟性,可靠性和甚至计费方式。因此,有必要将物理网络划分为多个虚拟网络,每个虚拟网络面向不同的应用场景。虚拟网络在逻辑上是独立的,不会相互影响。

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网络切片的优势在于它允许网络运营商选择每个切片所需的功能,例如低延迟,高吞吐量,连接密度,频谱效率,流量容量和网络效率,这有助于提高创建产品的效率和服务和增强客户体验。此外,运营商可以在不考虑网络其余部分的影响的情况下进行切片更改和添加,从而节省时间并降低成本。也就是说,网络切片可以带来更好的成本效益。

当然,网络切片只能在实现NFV和SDN之后实现。 NFV和SDN通过共享的物理/虚拟资源池创建不同的片。此外,网络片还包含MEC资源和功能。

网络功能虚拟化(NFV)

网络功能虚拟化(NFV),它通过IT虚拟化技术软件化网络功能,并在通用硬件设备之上运行,以取代传统的专用网络硬件设备。它在通用硬件上将网络功能作为虚拟机运行。设备或白盒上方具有配置灵活性,可扩展性和移动性,并希望降低网络CAPEX和OPEX。

NFV虚拟化的网络设备主要包括交换机(如Open vSwitch),路由器,HLR(归属位置寄存器),SGSN,GGSN,CGSN,RNC(无线网络控制器),SGW(服务网关),PGW(分组数据)网络)。网关),RGW(接入网关),BRAS(宽带远程接入服务器),CGNAT(运营商级网络地址转换器),DPI(深度包检测),PE路由器,MME(移动性管理实体)等。应该注意的是NFV独立于SDN,可单独使用或与SDN结合使用。

多址边缘计算(MEC)

接下来,我们来谈谈多址边缘计算(MEC)。它被公众称为移动边缘计算。它是一种网络架构,为云运营商和服务提供商提供云计算功能和网络边缘IT服务环境。基于云的IT计算和存储在网络边缘。该环境可以将数据存储和计算能力部署到更靠近用户边缘的位置,从而减少网络延迟并提供更好的低延迟,高带宽应用。

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MEC背后的逻辑非常简单,离源数据处理,分析和存储越远,所经历的延迟越高。 MEC可以通过开放的生态系统引入新的应用程序,帮助运营商提供更丰富的增值服务,如数据分析,定位服务,AR和数据缓存。 MEC最明显的好处是它允许网络运营商和服务提供商减少其服务的延迟,以便在引入新的高带宽服务的同时改善整体客户体验,而不会出现上述延迟问题。

Frontanul和Backhaul

预传输是指BBU池与远程RRU的连接。链路容量主要取决于无线空中接口速率和MIMO天线的数量。 4G前向传输链路使用CPRI(通用公共无线电接口)协议;至5G,由于其高无线速率。 MIMO天线的数量增加,MIMO天线的数量呈指数增长。 CPRI无法满足5G前向容量和延迟要求。为此,标准组织正在积极研究和开发新的预传输技术,包括将一些处理能力从BBU下沉到RRU单元,以减少延迟和前向容量。

回程是指连接到核心网络的无线接入网络的一部分。光纤是回程网络的理想选择。但是,在光纤难以部署或部署成本过高的环境中,无线回程是一种替代方案,如点对点。微波,毫米波返回等。此外,无线Mesh网络也是5G回程的选择。在R16中,5G无线本身将被设计为无线回程技术,即IAB(5G NR集成无线接入和回程)。

云无线接入网(C-RAN)

我们说,为了提高容量,频谱效率,减少延迟并提高能效以满足5G关键KPI,5G无线接入网络中包含的关键技术包括云无线接入网络(C-RAN)和SDR(软件定义)无线电)。 ),CR(认知无线电),小型蜂窝,Ad Hoc网络,D2D通信,大规模MIMO,毫米波,高级调制和接入技术,带内全双工,载波聚合,低延迟和低功耗技术我们有选择了几个关键点供大家解释。

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云无线接入网络(C-RAN),它将无线接入的网络功能软件化为虚拟化功能,并将它们部署在标准云环境中。 C-RAN的概念是由集中式RAN开发的,旨在提高设计灵活性和计算可扩展性,以提高能效并降低集成成本。在C-RAN框架中,BBU功能是虚拟化,集中化和池化的。 RRU和天线是分布式的。 RRU通过预传输网络连接BBU池。 BBU池可以共享资源,灵活地分配和处理来自每个RRU的信号。

云无线接入网络的优势在于它可以提高计算效率和能效,并且易于实现更先进的联合优化方案,例如CoMP(协作多点传输),多RAT,动态小区配置等,但是C-RAN的挑战是预传输网络。设计和部署的复杂性。

软件无线电(SDR)

我们来谈谈软件定义无线电(SDR),它可以在软件中定义部分或全部物理层功能。在这里,我们需要注意软件定义的无线电和软件控制无线电之间的区别。后者仅指软件控制的物理层功能;在SDR中,我们可以实现一些传统的物理层功能,如调制,解调,滤波,信道增益和频率选择。这些软件计算可以在通用芯片,GPU,DSP,FPGA和其他专用处理芯片上执行。

认知无线电(CR)

那么认知无线电(CR)是指什么? 件来实时做出行为决策。此外,SDR被认为是CR的支持技术,但CR包括并支持各种技术应用,例如动态频谱接入,ad hoc网络,认知无线电抗干扰系统,认知网关,认知路由,实际时间频谱管理,协作MIMO等。

小细胞

与传统的宏基站相比,小小区具有较低的传输功率,因此覆盖范围较小,通常覆盖10米至数百米的范围。小小区通常根据覆盖范围的大小分为微小区,微微小区和家庭毫微微小区。

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小小区旨在不断补充宏站的覆盖点和容量,以较低的成本提高网络服务质量。考虑到5G无线频段越来越高,未来将部署5G毫米波频段,无线信号频段更高,覆盖范围更小,未来多种场景下的用户流量需求为不断上升。在5G后时代,将部署大量小型基站。这些小型基站将形成具有宏站的超密集混合异构网络,这将给网络管理和频率干扰带来前所未有的复杂性挑战。

设备到设备通信(D2D)

设备到设备通信(D2D)意味着数据传输不通过基站,而是允许一个移动终端设备直接与另一个移动终端设备通信。 D2D起源于4G时代,被称为LTE接近服务(ProSe)技术。它是基于3GPP通信系统的短程通信技术。它主要包括直接连接发现功能,即终端发现有可以直接连接的终端,并且还具有与周围终端通信和数据交互两种功能。

在4G时代,D2D主要用于公共安全领域。在5G时代,随着车联网,自动驾驶和可穿戴设备等物联网应用的大量涌现,D2D通信的应用范围也将扩大,当然也将面临安全性。资源配置公平性挑战。

毫米波(mmWave)

说到毫米波(mmWave),您将不会感到陌生,并且在介绍5G技术的文章中经常提到。毫米波是指RF频率在30GHz和300GHz之间的无线电波,波长范围从1mm到10mm。 5G和2/3/4G之间最大的区别之一是引入毫米波。毫米波的缺点是传播损耗大,穿透能力弱。毫米波的优点是带宽大且速率高。 Massive MIMO天线体积小,适用于小型蜂窝,室内,固定无线和回程等场景部署。

低延迟技术

为了满足5G URLLC场景,例如自动驾驶,远程控制等,低延迟是5G off(bi)key(bei)技术之一。为了减少网络分组传输延迟,5G主要从两个方面实现:无线空中接口和有线回程。在无线空中接口方面,5G主要通过缩短TTI持续时间和增强调度算法来减少空中接口延迟。在有线回程方面,MEC的部署使数据和计算更接近用户端,从而减少了网络回程带来的物理特性。延迟。

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