10大5G关键技术

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核心网络
核心网络的关键技术包括:网络功能虚拟化(NFV),软件定义网络(SDN),网络切片和多址边缘计算(MEC)。
1网络功能虚拟化(NFV)
NFV是通过IT虚拟化技术软件化网络功能,并在通用硬件设备上运行,以取代传统的专用网络硬件设备。 NFV在通用硬件设备或虚拟机形式的白盒上运行网络功能,以实现配置灵活性,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(移动管理实体)等。
NFV独立于SDN,可单独使用或与SDN组合使用。
2软件定义网络(SDN)
软件定义网络(SDN)是一种网络设计,它将网络基础设施层(也称为数据平面)与控制层(也称为控制平面)分开。网络基础设施层和控制层通过标准接口连接,例如OpenFLow(用于互连数据和控制平面的第一个开放协议)。
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。
SDN实现了集中管理,提高了设计灵活性,并引入了开源工具,具有降低资本支出和运营支出以及激发创新的优势。
3网络切片
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,汽车网络等,网络移动性,安全性,延迟性,可靠性甚至计费方式的不同场景。要求是不同的。因此,物理网络需要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。只有在实施NFV/SDN后才能实现网络切片。不同的片依赖于通过共享的物理/虚拟资源池创建NFV和SDN。网络片还包含MEC资源和功能。
4多址边缘计算(MEC)
多接入边缘计算(MEC)是位于网络边缘的基于云的IT计算和存储环境。它使数据存储和计算能力可以更靠近用户边缘部署,从而减少网络延迟并更好地提供低延迟,高带宽应用。
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。
前传和回归
5前进和返回技术
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。然而,在光纤难以部署或部署成本高的环境中,无线回程是一种替代方案,例如点对点微波。此外,无线网状网络也是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)。
Frontanul是指连接远程RRU部分的BBU池,如C-RAN部分所述。前导链路的容量主要取决于无线空中接口速率和MIMO天线的数量。 4G前导链路采用CPRI(通用公共无线接口)协议,但由于5G无线速率大大增加,MIMO天线数量成倍增加,CPRI无法满足5G时代。对于容量和延迟要求,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。
无线接入网络
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无线接入网络中包括的关键技术包括:C-RAN,SDR(软件定义无线电),CR(认知无线电),小型小区,ad hoc网络,D2D通信,Massive 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。
6云无线接入网(C-RAN)
云无线接入网络(C-RAN)软件将无线接入网络功能转换为虚拟化功能,并将其部署在标准云环境中。 C-RAN概念是从集中式RAN开发的,其目标是提高设计灵活性和计算可扩展性,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和天线以分布式方式部署。 RRU通过预传输网络连接BBU池。 BBU池可以共享资源,灵活分配每个RRU的处理。信号。C-RAN的优势在于它可以提高计算效率和能效,并且很容易实现更先进的联合优化方案,例如CoMP(协调多点传输),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。复杂性。
7软件无线电(SDR)
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。注意软件定义的无线电和软件控制的无线电之间的区别,它只涉及由软件控制的物理层功能。
可以在SDR中实现一些传统的物理层功能,例如调制,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。
8认知无线电(CR)
认知无线电(CR),通过了解无线内部和外部环境的状态,实时做出行为决策。 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,实时频谱管理。协作MIMO等
9小细胞
小小区是小型基站(小小区)。与传统的宏基站相比,小小区具有更低的发射功率和更小的覆盖范围,通常覆盖10米到几百米的范围。通常,Small Cells基于覆盖范围。它分为微蜂窝,Picocell和家庭Femtocell。
Small Cells的使命是不断补充宏站的覆盖盲点和容量,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。无线信号频带越高,覆盖范围越小,未来多种场景下的用户流量需求不断上升。在后5G时代,将部署大量小型小区。这些小小区将与宏站形成超密集的异构(HetNet)网络,这将给网络管理,频率干扰等带来前所未有的复杂性挑战。
10自组织网络(SON)
自组织网络(SON)是指能够自动协调相邻小区,自动配置和自我优化的网络,以减少网络干扰,提高网络运营效率。
SON不是一个新概念。它是在3G时代提出的,但在5G时代,SON将是一项至关重要的技术。如上所述,5G时代的网络密集化为网络干扰和管理带来了前所未有的复杂性挑战。它要求SON最小化网络干扰和管理,但即使SON也害怕应对超密集的5G网络。上面提到的CR(认知无线电)技术需要帮助。
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