[PConline 雜談]作為新一代移動通信技術，5G為我們帶來了更高的數據速率與更低的延遲，甚至比4G快了100倍。在滿足移動超高清視頻、AR/VR等大流量應用的同時，更將開啟萬物互聯、深度融合的發展新階段。如果說3G提升了速度，4G改變了生活，那么5G則是改變社會。在大規模商用到來之前，這些5G關鍵技術你真的了解嗎？

我們說，5G網絡技術主要分為核心網、回傳和前傳網絡、無線接入網，但除了這些，還有很多其他的關鍵技術是你必須要了解的，比如軟件定義網絡(SDN)，網絡功能虛擬化(NFV)，網絡切片(Network Slicing)，云無線接入網(C-RAN)，認知無線電(CR)以及Small Cells等等。因此，在今天的文章中，我們將逐一為大家介紹這些相對生僻卻又十分關鍵的5G技術。

在核心網中，其關鍵技術主要包括了軟件定義網絡(SDN)、網絡功能虛擬化(NFV)、網絡切片和多接入邊緣計算(MEC)。

軟件定義網絡(SDN)

軟件定義網絡(SDN)，是我們最常聽到的一個詞匯，它是一種將網絡基礎設施層(也稱為數據面)與控制層(或稱為控制面)分離的網絡設計方案。

SDN將網絡控制面解耦至通用硬件設備上，并通過軟件化集中控制網絡資源。控制層通常由SDN控制器實現，基礎設施層通常被認為是交換機，SDN通過南向API(比如OpenFLow)連接SDN控制器和交換機，通過北向API連接SDN控制器和應用程序。

因此，SDN可以實現集中管理，提升設計的靈活性，此外還能引入開源工具，具備降低CAPEX和OPEX以及激發創新的優勢。

網絡切片(Network Slicing)

其實，我們之前在《5G切片到底“切”的是啥?又是如何實現的?》一文中，曾向大家介紹過5G網絡切片相關知識。簡單來說，5G切片就是將5G網絡切出多張虛擬網絡，從而支持更多業務。

眾所周知，5G網絡將面向例如超高清視頻、VR、大規模物聯網、車聯網等不同的應用場景。不同場景，對網絡的移動性、安全性、時延、可靠性，甚至是計費方式的要求也是不一樣的。因此，需要將一張物理網絡分成多個虛擬網絡，每個虛擬網絡面向不同的應用場景需求。虛擬網絡間是邏輯獨立的，互不影響。

網絡切片的優勢在于，其能讓網絡運營商自己選擇每個切片所需的特性，例如低延遲、高吞吐量、連接密度、頻譜效率、流量容量和網絡效率，這些有助于提高創建產品和服務方面的效率，提升客戶體驗。不僅如此，運營商無需考慮網絡其余部分的影響就可進行切片更改和添加，既節省了時間又降低了成本支出，也就是說，網絡切片可以帶來更好的成本效益。

當然，要在實現NFV與SDN之后才能實現網絡切片，不同的切片依靠NFV和SDN通過共享的物理/虛擬資源池來創建。此外，網絡切片還包含MEC資源和功能。

網絡功能虛擬化(NFV)

網絡功能虛擬化(NFV)，即通過IT虛擬化技術將網絡功能軟件化，并運行于通用硬件設備之上，以替代傳統專用網絡硬件設備，它將網絡功能以虛擬機的形式運行于通用硬件設備或白盒之上，以實現配置靈活性、可擴展性和移動性，并以此希望降低網絡CAPEX和OPEX。

NFV要虛擬化的網絡設備主要包括交換機(比如Open vSwitch)、路由器、HLR(歸屬位置寄存器)、SGSN、GGSN、CGSN、RNC(無線網絡控制器)、SGW(服務網關)、PGW(分組數據網絡網關)、RGW(接入網關)、BRAS(寬帶遠程接入服務器)、CGNAT(運營商級網絡地址轉換器)、DPI(深度包檢測)、PE路由器、MME(移動管理實體)等等。需要說明的是，NFV獨立于SDN，可單獨使用或與SDN結合使用(點擊查看詳細)。

多接入邊緣計算(MEC)

接著，再來講講多接入邊緣計算(MEC)。它被大眾熟知的叫法是移動邊緣計算，是一種網絡架構，為網絡運營商和服務提供商提供云計算能力以及網絡邊緣的IT服務環境，位于網絡邊緣的、基于云的IT計算和存儲環境，它使數據存儲和計算能力部署于更靠近用戶的邊緣，從而降低了網絡時延，可更好的提供低時延、高寬帶應用。

MEC背后的邏輯非常簡單，離源數據處理、分析和存儲越遠，所經歷的延遲越高。MEC可通過開放生態系統引入新應用，從而幫助運營商提供更豐富的增值服務，比如數據分析、定位服務、AR和數據緩存等。MEC最明顯的好處是，允許網絡運營商和服務提供商減少服務中的延遲，以便提升整體客戶體驗，同時引入新的高帶寬服務，而不會出現前面提到的延遲問題。

前傳(Fronthaul)和回傳技術(Backhaul)

前傳，指的是BBU池連接拉遠RRU部分，其鏈路容量主要取決于無線空口速率和MIMO天線數量，4G前傳鏈路采用CPRI(通用公共無線接口)協議；到了5G，由于其無線速率大幅提升、MIMO天線數量成倍增加，CPRI無法滿足5G的前傳容量和時延需求。為此標準組織正積極研究和制定新的前傳技術，包括將一些處理能力從BBU下沉到RRU單元，以減小時延和前傳容量等。

回傳，指的則是無線接入網連接到核心網的部分，光纖是回傳網絡的理想選擇，但在光纖難以部署或部署成本過高的環境下，無線回傳是替代方案，像點對點微波、毫米波回傳等。此外，無線Mesh網絡也是5G回傳的一個選項，在R16里，5G無線本身將被設計為無線回傳技術，即IAB(5G NR集成無線接入和回傳)。

云無線接入網(C-RAN)

我們說，為了提升容量、頻譜效率、降低時延、提升能效，以滿足5G關鍵KPI，5G無線接入網包含的關鍵技術包括了云無線接入網(C-RAN)、SDR(軟件定義無線電)、CR(認知無線電)、Small Cells、自組織網絡、D2D通信、Massive MIMO、毫米波、高級調制和接入技術、帶內全雙工、載波聚合、低時延和低功耗技術等，我們挑了幾個重點為大家講解。

云無線接入網(C-RAN)，其將無線接入的網絡功能軟件化為虛擬化功能并部署于標準的云環境中，C-RAN這個概念由集中式RAN發展而來，旨在提升設計靈活性和計算可擴展性，提升能效和減少集成成本。在C-RAN構架下，BBU功能是虛擬化、集中化以及池化部署，RRU與天線分布式部署，RRU通過前傳網絡連接BBU池，BBU池可共享資源、靈活分配處理來自各個RRU的信號。

云無線接入網的優勢在于，它能提升計算效率和能效，易于實現CoMP(協同多點傳輸)、多RAT、動態小區配置等更先進的聯合優化方案，但C-RAN的挑戰是前傳網絡設計和部署的復雜性。

軟件定義無線電(SDR)

再來說說軟件定義無線電(SDR)，其能實現部分或全部物理層功能在軟件中定義。這里需要注意軟件定義無線電和軟件控制無線電的區別，后者僅指物理層功能由軟件控制；在SDR中，我們可以實現調制、解調、濾波、信道增益和頻率選擇等一些傳統的物理層功能，這些軟件計算可在通用芯片、GPU、DSP、FPGA和其他專用處理芯片上完成。

認知無線電(CR)

那么，認知無線電(CR)指的又是什么呢？CR可通過了解無線內部和外部環境狀態實時做出行為決策。此外，SDR被認為是CR的使能技術，但CR包括和可使能多種技術應用，比如動態頻譜接入、自組織網絡、認知無線電抗干擾系統、認知網關、認知路由、實時頻譜管理、協作MIMO等。

小基站(Small Cells)

相較于傳統宏基站，小基站(Small Cells)的發射功率更低，因此覆蓋范圍更小，一般情況下可覆蓋10米到幾百米的范圍。Small Cells通常根據覆蓋范圍的大小依次分為微蜂窩、Picocell和家庭Femtocell。

小基站(Small Cells)旨在不斷補充宏站的覆蓋盲點和容量，以更低成本的方式提高網絡服務質量。考慮5G無線頻段越來越高，未來還將部署5G毫米波頻段，無線信號頻段更高，覆蓋范圍越小，加之未來多場景下的用戶流量需求不斷攀升。到了后5G時代，大量部署小基站將是大勢所趨，這些小基站將與宏站組成超級密集的混合異構網絡，而這也將為網絡管理、頻率干擾等帶來前所未有的復雜性挑戰。

設備到設備通信(D2D)

設備到設備通信(D2D)，是指數據傳輸不通過基站，而是允許一個移動終端設備與另一個移動終端設備直接通信。D2D源于4G時代，被稱為LTE Proximity Services (ProSe)技術，是一種基于3GPP通信系統的近距離通信技術，主要包括直連發現功能，即終端發現周圍有可以直連的終端，和直連通信，與周圍的終端進行數據交互兩大功能。

4G時代，D2D主要應用于公共安全領域，而到了5G時代，由于車聯網、自動駕駛、可穿戴設備等物聯網應用將大量興起，D2D通信的應用范圍也將隨之擴大，當然也會面臨安全和資源分配公平性挑戰。

毫米波(mmWave)

說到毫米波(mmWave)想必各位都不會陌生，經常在介紹5G技術的文章中被提及。毫米波指RF頻率在30GHz和300GHz之間的無線電波，波長范圍從1mm到10mm。5G與2/3/4G最大的區別之一是引入了毫米波。毫米波的缺點是傳播損耗大，穿透能力弱，毫米波的優點是帶寬大、速率高，Massive MIMO天線體積小，因此適合Small Cells、室內、固定無線和回傳等場景部署。

低時延技術

為了滿足像如自動駕駛、遠程控制等5G URLLC場景，低時延是5G關(bi)鍵(bei)技術之一。為了降低網絡數據包傳輸時延，5G主要從無線空口和有線回傳兩方面來實現。在無線空口側，5G主要通過縮短TTI時長、增強調度算法等來減低空口時延；在有線回傳方面，通過MEC部署，使數據和計算更接近用戶側，從而減少網絡回傳帶來的物理時延。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算虚拟化涉及的关键技术有哪几项_都开始商用了 5G的这些关键技术还不知道？...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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