介绍5G技术,5g技术百科

5G网络相关技术初探 一、5G技术指标和三大应用场景1. 5G技术指标2. 5G三大应用场景 二、5G核心技术应用2.1 超密集组网2.2 大规模天线列阵2.3 动态自组织网络（SON）2.4 软件定义网络（SDN）2.5 网络功能虚拟化（NFV） 三、 5G技术正在面临的挑战

一、5G技术指标和三大应用场景 1. 5G技术指标 指标名称流量密度连接数密度时延移动性能源效率用户体验速率频谱效率峰值速率4G参考值0.1Tbps/Km210万/Km210ms350km/h1倍10Mbps1倍1Gbps5G参考值10Tbps/Km2100万/Km21ms500km/h100倍提升0.1-1Gbps3-5倍20Gbps

【名词解释】
流量密度：单位面积内的总流量数
连接数密度：指定单位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时间间隔
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：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. 5G三大应用场景

 TCU（国际电信联盟）定义的三大应用场景：

增强的移动宽带（eMBB）：具备超大宽带和超高的传输数据速率（超高速率），实现用户体验速率100Mbps，移动性500km/h。从 eMBB 层面上来说， 它是原来移动网络的升级，让人们体验到极致的网速。因此，增强移动宽带（eMBB）将是 5G 发展初期面向个人消费市场的核心应用场景。
挑战：如AR/VR、3D/超高清视频等传输速率要求高。

海量物联（mMTC）：低功耗，大连接，支持连接密度100万/Km2。5G 强大的 “海量物联” 能力可以快速促进各垂直行业（智慧城市、智能家居、环境监测等）的深度融合，为“万物互联”创造条件。

高可靠低时延（uRLLC）：连接时延要达到 1ms 级别，而且要支持高速移动（500KM/H）情况下的高可靠性（99.999%）连接。这一场景更多面向车联网、工业控制、远程医疗等特殊应用，这类应用在未来潜在的价值极高，未来社会走向智能化，就得依靠这个场景得网络，这些应用的安全性、可靠性要求极高。
挑战：对时延、可靠性要求很高。

eMBB（ Enhanced Mobile Broadband)，增强移动宽带
mMTC（Massive Machine Type of Communication）海量机器类通信（大规模物联网），低功耗 大连接
URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communication）低时延 高可靠 通信

二、5G核心技术应用 2.1 超密集组网

 超密集组网就是可以大幅度的增加小基站的建设，换取更高效的性能。
基站可以分为两种：
1、宏基站：即“铁塔站”，是一种覆盖范围可达数千米的大型基站。
2、小基站，一般覆盖范围在10m—200m 主要有 ①家庭基站、②微基站、③微微基站（又称皮基站）、④室内基站、⑤个人基站。

2.2 大规模天线列阵

 Massive MIMO （大规模多输入多输出），从由传统天线的2、6根、8根天线增加到128、256根天线，能够提升信号可靠性、提升基站吞吐率、大幅度降低对周边基站的干扰、服务更多的移动终端。

2.3 动态自组织网络（SON）

 在5G系统中，面对更加多样化的需要和指标，5G 系统采用了更加复杂的无线传输技术和融合的无线网络架构，融合了多种接入方式、多种制式、多种架构的异构网络。超密集组网使得未来网络将进一步使现有的小区结构微型化、分布化 , 并加强小区间的相互协作；LTE、UMTS、WiFi等多种制式网络将在5G中共存；SDN/NFV等虚拟化架构引入到5G当中，而更多密集的小型基站甚至支持“即插即用”等更加便捷智能的配置。因此，网络管理复杂度远远高于现有网络，网络深度智能化成为保证 5G 网络性能的迫切需要，使得更加智能的自组织网络(Self Organizing Network, SON)将成为 5G 不可或缺的又一关键技术。

 SON的思路是在网络中引入自组织能力 (网络智能化 )，包括自配置、自优化、自愈合等。SON包括自配置、自优化和自治愈等功能，在越来越复杂的5G网络中，通过对大量关键性能指标（KPIs）和网络配置参数以及功能实体的智能管理，一方面可以降低网络运营商的网络运行开销，另一方面可以提高网络性能。在传统的移动通信网络中，网络部署、运维等基本依靠人工的方式 ，需要投入大量的人力，给运营商带来巨大的运行成本。从5G的网络结构中不难看出，各种无线接入技术和各种覆盖能力的网络节点之间的关系错综复杂 , 网络的部署、运营、维护将成为一个极具挑战性的工作。SON可以看成是对传统的靠人工管理的网络管理系统(Operation Administration and Maintenance, OAM)的自动化升级。SON 对 OAM 的功能和架构有较大影响，SON 使得运营商在进行网络规划、网络配置及网络优化时具有更高的自动化程度。

 智能化是未来网络的目标之一，5G将在已有 SON 技术的基础上，具备更为广泛的感知能力和更为强大的自优化能力。运营商可根据业务流量的动态变化，感知网络环境及用户业务需求，在异构环境下为用户提供最佳的服务体验的同时，有效提高网络的稳定性并降低网络运营的成本和能源的消耗。

应用场景：满足低时延高可靠场景。
SON具有 部署灵活、支持多跳、高可靠性以及支持高带宽的优点。

比如一个设备A连接了网络，其它设备B设备C不连接网络，而通过连接设备A组成一个自组织网络，也能够通过设备A进行一系列操作。 2.4 软件定义网络（SDN）

Software Defined Network 软件定义网络。

SDN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网络新角色 — SDN控制器
承上：对上层应用提供网络编程接口
启下：对下提供对实际物理网络网元的管理

SDN技术 ，SDN技术能够有效降低设备负载，协助网络运营商更好地控制基础设施，降低整体运营成本，成为了最具前途的网络技术之一 [1] 。通过软件去控制

物理上分为控制平面和转发平面。
功能：服务和程序部署在控制器上，控制器集中管理多台转发设备。

2.5 网络功能虚拟化（NFV）

NFV (Network Functions Virtualization) 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（专业硬件向通用硬件的转化）业务带宽随需而动

软硬件解耦、虚拟化（软件模拟硬件）
通用硬件实现网络功能（服务器模拟网络）
SDN和NFV区别：前者面向网络架构的创新，后者面向设备形态的创新。

三、 5G技术正在面临的挑战 由于4G及4G以下的通讯技术，所用的频谱段都是低频段，导致现在的低频段很拥挤，资源基本耗尽，4G技术想要寻求更好的发展，必须解决这个频谱资源不足的问题。
解决方案：以往高频段资源用的很少，5G技术只有更好的开发高频段，才能有更好的发展前景。安全问题
eMBB：安全处理性能、二次认证、已知漏洞
eMTC：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：SDN、NFV等新安全挑战终端设备的寿命问题

小结：

SDN是面向网络架构的创新NFV是面向设备形态的创新SDNFVS使整个网络可编程、可灵活性