5G 的关键技术笔记分享——三大关键革新

5G的关键技术可以分为三大关键革新，它们分别是新架构，新空口，全频谱。接下来本文会对上述三个技术革新逐个进行分析。首先是5G的新架构，5G的这张网络，是一张网络，承载了千百行业。在5G网络当中，实际的应用场景是复杂多变的，某些应用场景对于网络的需求是多种多样的，这就要求运营商对时延、带宽等等需求进行组合来形成多个具备不同能力的切片。所以如果要做切片，这就要求网络是一个灵活的网络。

1.新架构

（1）网络切片

首先在5G核心网当中使用到了NFV ( Network Function Virtualization )的技术，NFV即网络功能虚拟化,通过使用x86等通用性硬件以及虚拟化技术，来承载很多功能的软件处理。从而降低网络昂贵的设备成本。可以通过软硬件解耦及功能抽象，使网络设备功能不再依赖于专用硬件，资源可以充分灵活共享，实现新业务的快速开发和部署，并基于实际业务需求进行自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等。

通俗一点讲就是网络设备功能不再受到硬件的限制了，像在以前，内存是内存，CPU是CPU，买了这些硬件之后用户的使用上限就只有这么多，但是通常会多买非常多的资源来保证资源的充足。那么这种结构，就很容易造成资源的浪费，因为平常使用过程当中并不会需要这么多的资源。虚拟化的架构就摆脱了这些硬件的束缚，它可以把同一个硬件划分给很多不同的用户去使用，它是一个弹性的架构，你用多少就占用多少，其他的部分可以让别人来使用。这样一个网络，可以根据分片的需求来处理不同的业务。SDN ( Software Defined Network )也是一样，指的是用软件来对网络进行定义，以此来做到一个更加智能、弹性的网络。其核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。

由此可以看出，网络切片技术在5G网络当中的使用。它是通过切片技术在一个通用硬件基础上虚拟出多个端到端的网络，每个网络具有不同网络功能，适配不同类型服务需求。

（2）NSA&SA 组网方式

5G的组网方式可以被分为非独立组网NSA和独立组网SA两种方式。从图中可以看到,NSA的架构主要是由4G核心网EPC，4G基站eNodeB，5G基站 gNodeB这几个部分组成。在这种架构下，4G和5G的基站都是由4G的核心网来控制的。但是SA组网方式就不一样了，它主要是由4G基站eNodeB、5G基站gNodeB、4G核心网EPC和5G核心网NGC这四个部分组成。

（3）5G 核心网 NGC

5G核心网有四大技术特征︰首先，控制承载分离，这样有一个什么好处呢?首先在这里需要知道控制面和用户面之间的区别，控制面是负责传输控制信令的，而用户面所传输的就是用户实际使用的数据。当控制面和用户面分开后，这样当运营商在进行软件管理、升级的时候，哪边出问题就处理哪边，这样子就简单，方便了很多。

第二个，移动边缘计算，移动边缘计算就是一个运行在移动网络边缘的，运行特定任务的云服务器。它的主要作用就是将核心网的一部分业务交给这个位于移动网络边缘的云服务器机房来做。这样子做，可以有效降低来回网络传输的时间，这样子可以有效降低时延也可以节省带宽的使用。

第三个，网络功能重构，由于这个网络都放在云端来进行计算了，而且网络的架构和各部分的功能都进行了重新规划，所以它的特征就是功能重构。

第四个，网络切片，切片网络是一个端到端的网络，它是一个非常弹性的网络。它会根据具体的需求来进行一个端到端的划分。

2.新空口

5G新空口（5G N）是一种正在为5G开发的全新空中无线接口，这种技术是从零开始全新开发的，目的是在不同频谱下为5G即将包含的多种服务、设备和部署提供支持，但它仍以既有的技术为开发基础，确保自身的向下和向上兼容性。

3.全频谱

3G的频段是1800M，4G是2600M。5G直接跳到了C频段也就是3.4-3.6GHz。4G所使用的频段虽然也不低，2600M就是2.6G。但是，它通过基站的信号放大还是可以达到两公里左右的覆盖范围。但是5G就不行，除了C频段，频段再往上还有毫米波，也就是6GHz以上的这一部分，所以说5G最大的问题是什么?一个是它的能耗比较大，另一个就是它的覆盖范围和穿透力都太弱了。

所以对于5G来讲，C频段这一部分相对于毫米波，它的频率还是比较低的，所以会被用在基站的全面覆盖上，也就是运营商在建造的5G基站室外所使用的频段就处于这一部分当中。之后其余部分的频段会被用在容量和自回传上。关于容量，比方说像交通枢纽、体育场这些室内面积比较大、人口密度大并且阻挡物少的地方，有的时候人比较多的情况下，普通C频段的基站由于覆盖面积有限，每个基站可承载的用户数量也是有限的，所以就很容易会出现速率降低的情况，这说明基站的用户数量过多，只能牺牲速率来保证每个用户都能接入网络。在这个时候就需要使用6GHz以上的频段的小基站来进行扩容，因为高频信号虽然穿透性不好，但是相对的反射性就比较好，所以比较适合用在这些场景之下。

关于自回传，在现如今家里的网络，比方说光纤入户，它用的还是有线的方式将光纤线接到小区里面。在之后，运营商就会用无线的方式，比方说上文中提到过的CPE，来进行无线的回传。一方面它可以作为基站来为终端提供服务，另一方面，它可以替代光纤来做到无线的自回传，也就是下一小节要讲到的FWA，fixed wireless access。所以说5G的部署方式是高低频混合组网的方式，它聚合了所有的频段和频谱，并将不同的频段频谱用在了不同的方向上，以此来使5G达到更好的效果。

5G IoT 网络

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