5G 网络技术

您一定听说过很多关于 5G 网络技术及其带来的奇迹，对吗？但究竟什么是 5G？

目前，围绕 5G 的 "炒作 "声浪极高，爱立信、诺基亚和华为等大型制造商都在大力展示自己的解决方案，并保证与运营商签订合同，以推出首批网络和新闻稿。

5G 网络确实有很多优势：从千兆接入速度、1 毫秒左右的延迟、网络基础设施的虚拟化或 "切片"，到根据应用和用途提供差异化服务水平。

与目前的语音+数据基本模式相比，还有许多不同寻常的应用，如光纤密集化、新的无线电技术以及已经闻名遐迩的 NFV。

对未来 5G 有何期待？

这是电信业尝试自我革新的又一次机会。这次的承诺是对移动服务和宽带基础设施进行全面重新安排。

我们今天所说的 5G 是 3GPP（第三代合作伙伴计划）在其标准化的新版本 "Release 15 "和 "Release 16 "中增加和关联的越来越多的技术。

该标准化旨在使移动运营商能够利用现代技术有效地改进其产品，扩大地理覆盖范围，提高速度，并为客户提供更多的功能。不仅如此，它还服务于物联网和 M2M 等新一代应用。

移动运营商希望借助这项技术，能够应对 FTTH + Wi-Fi 宽带使用量的不断增长，因为这种宽带的使用量正在加速增长，并占据了移动运营商之前所占据的部分市场。

5G 将推出哪些新服务？

网络运营商计划在其 5G 产品中加入一系列新服务，以恢复近年来不断下降的利润率，并拓展以前未开发的新市场。以下是其中一些服务：

移动宽带：高速宽带连接，容量为每秒 1 千兆比特或更高，使用一个新的网络，在地理位置上分布天线，靠近终端用户。

分布式计算：它也被称为 "边缘计算"（Edge Computing）--可将计算能力分配到网络边缘，范围接近用户（无论是客户端还是传感器网络）。与集中式cloud 服务相比，延迟大大降低。

M2M 服务：连接具有低延迟和低带宽特性的机器，如机器人、传感器和物联网。

5G 网络是否需要新的基础设施？

如前所述，5G 是一套现代技术和一种新的、更高效的分布式网络架构。这些现代技术的主要要求是

能源效率：也许这是阻碍固定和移动电信网络发展的主要障碍。电信行业的研发工作确保了能源利用方面的重大进步，并旨在有效降低制冷成本，而制冷成本如今已成为运营商最关键的运营成本之一。

频谱效率：更好地利用现有频率和新的未占用频段，允许频谱聚合以实现更佳的范围和速度。在这方面，政府在评估新的拍卖和频谱再利用方面发挥着至关重要的作用。

什么是 5G 网络切片？

有了 5G，运营商可以对网络基础设施进行 "切片"，为每种应用提供差异化的服务水平，而无需承担建设独立网络的成本，并可将每个 "切片 "分别用于以下服务：

移动宽带：也称为 eMBB（增强型移动宽带），旨在为大都市地区提供高速服务，如在高密度地区达到每秒 1 千兆比特，在偏远地区达到每秒 300 兆比特或更高。

为满足这一要求，新的超高频天线（即毫米波）将被安装在家庭、办公室、灯柱、楼顶、塔楼甚至公共汽车等环境中。

由于每根天线覆盖的区域非常有限，因此需要数十或数百根天线才能覆盖人口稠密的大都市地区。而对于农村或人口密度较低的地区，将使用覆盖范围和覆盖率更高的频率，从而将速度限制在 100 到 300 Mbps 之间。

M2M：机器对机器 (M2M) 通信，也称为物联网 (IoT)，是目前尚未普及但有增长趋势的一种应用。这些应用需要差异化的服务水平，与移动宽带不同。

M2M 和 IoT 应用与第二代 (2G) 技术配合使用效果最佳。然而，随着宽带的增长，运营商的关注点发生了转移，对带宽要求不高的服务并未出现在他们的视野中。

随着 5G 的到来，这些应用将重新受到关注，并将作为基础设施的一个 "切片"，提供时延低于 10 毫秒、速度介于每秒 64 至 128 千比特（拨号上网时代的常见速度）的服务。

超低延迟：该 "分片 "被称为 ULL（超低延迟），旨在满足对可靠性要求极高、要求终端与数据中心之间通信紧密的服务。

5G RAN 架构带来了哪些解决方案？

随着现代技术的应用和扩大现有模式的需要，已经出现了一些陌生的挑战，并已开始制定一些解决方案，例如： 1：

基础设施成本：扩大运营商网络的最大障碍之一是维护分布式天线的庞大基础设施所需的冷却和电力成本。

为了发展 5G，运营商需要一种新的网络扩展模式，这种模式可以在不需要目前高昂的能源和冷却成本的情况下扩展新天线。

前端网络：C-RAN（Cloud 无线接入网）是一种新的基础设施成本解决方案。它是由中国移动于 2010 年提出的一种新的移动网络前传架构，旨在改变基站的部署方式。

在 C-RAN 架构中，使用了 CWDM/DWDM、NFV 和 CPRI 接口等技术，实现了信号从基站到天线的长距离传输，从而实现了基站的集中化和天线的分布式维护。

这种架构的优势之一是可以优化通常安装在塔基和天线底部的基站（BBU），这些基站通常由低效铜缆连接。

在计划的架构中，BBU 是集中式的，可以从一个点为数十个分布式天线提供服务，因为利用虚拟化（NFV），可以加速在边缘data center 上部署新的 BBU，而边缘与天线的距离可达 30 公里。

为了实现这 30 千米的互联，出现了光纤！

在未来的 5G 网络架构中，光纤的密集化是提高质量和覆盖范围的主要因素。通过光纤，可以低成本、节能地满足每个天线的高容量要求。如有必要，还可以利用 CWDM/DWDM 甚至 GPON 等技术在同一根光纤上复用多个信道。

冷却优化：通过应用 C-RAN 概念，可以取消移动通信站基站的所有设备。这就消除了主要的散热源，使其余设备可以被动冷却，确切地说，是露天冷却！由于省去了空调，电费成本大大降低，而且基础设施占用的空间更小，租金成本也可以降低。

边缘计算如何受益于 5G 技术？

边缘计算或分布式计算定义了将计算能力和cloud 存储扩展到网络接入层的架构。

5G 技术的成功与否与这类新型数据中心息息相关，因为这些数据中心将承载 Fronthaul BBU，并将计算能力分配到服务器上，这些服务器可执行多种功能，如本地内容分发和网络管理。

运营商可以开发一条新的业务线来发掘这一机遇。不过，小公司和初创企业也在投资 "边缘"，这些公司将拥有大量分布式计算能力，其延迟时间比 "cloud"集中式数据中心要低得多。

5G 超宽带怎么样？

最近的所有研究都表明，移动设备的数据消耗量呈指数级增长。而对于 5G，移动一词并不一定指我们所熟知的智能手机。

5G 技术应扩展到许多设备，而不仅仅是智能手机。工业机器人、汽车、机器和传感器是其中的一些可能性，而每种设备都会有不同的通信要求。

有些设备需要高速度，有些设备需要延长电池使用时间，还有些设备需要低延迟。因此，不可能只有一种情况，网络必须适应各种设备和要求。

为了满足宽带需求，5G 还将使用极高的频率（即毫米波），其工作频率在 24Ghz 到 100Ghz 之间。这些频段的速度比目前 4G LTE 的速度高 100 倍，但范围要小得多，需要解决的一个问题是 "人为干扰"，因为毫米波频段在与脸部、身体或手掌接触时对干扰甚至阻塞很敏感。

研究人员已经知道这种效应，并正在研究波束成形等技术，以提高向小型设备传输的效率。

5G 会是一件大事吗？

我们正处于电信市场的关键时刻，新的赢家和新的市场将在这里诞生。

5G 技术是业界的一大赌注。这一机遇将需要巨额投资，仅仅提高智能手机的数据连接速度还不足以证明这一努力的合理性。

事实上，速度的提升是技术的附带优势，运营商也将充分利用这一优势，但新一轮投资浪潮的真正原因远不止于此，我们正在体验 5G 的魅力。