5G安全

5G安全（共9篇）

5G安全 篇1

1 引言

1.1 网络安全的体系构架

移动互联网与互联网的区别是引入了可以移动的终端和接入方式,并且能够提供大量的应用软件,在给移动互联网带来广阔发展空间的同时,也给移动互联网带来了许多安全隐患。从体系架构上,移动互联网可分为“管”、“端”、“云”三大部分。网络安全包括IP承载网安全和无线安全等。终端安全主要是指终端自身安全以及终端应用的安全等。应用安全是指应用软件及应用平台的安全等。

1.2 移动互联网的安全挑战

网络的快速发展在带来机遇的同时也带来了很多新的挑战。一方面,由于一些因素的限制,使得移动终端的自身防护能力很有限,不够完善,从而导致安全防护能力较低。另一方面,空口资源有限,网络安全防护能力较低。加上通信与互联网的融合使安全因素变得更加复杂。不安全因素的来源、传播以及种类等都不断增加,更加造成了网络环境的不安全。

1.3 5G概念

5G技术是一种全新的技术,学术界还没有明确的定义。目前专家学者沿用以前的划代方式,对5G进行初步定义:5G网络技术是指传输速率达到10 GB/S的新一代的移动通信技术。与4G技术相比,5G网络技术有更多的创新,能够促进新的网络功能出现。4G技术是对3G网络技术的扩展,提高了网络带宽的利用率,增强了网络传输速度。4G网络是以通信设备为核心的格局,而5G网络是以功能为核心的网络,并结合了网络功能虚拟化、定义网络以及云计算等关键技术,会更多地体现出灵活和高动态扩展等特性。5G网络包括无线频谱资源,能够实现无线的可定制化,极大地改善网络提供商与网络用户的关系。

现阶段,5G的一些新技术仍处于研究阶段,主要包括:

(1)5G无线网络构架与关键技术。5G网络的核心技术是融合异构网,需要更多的考虑多技术融合和多业务应用。所以,5G网络构架相比4G会更加复杂。

(2)5G无线传输与关键技术。

由于5G网络技术速率要求达到10 GB/s以上,因此,必须研发新型的无线传输技术,突破技术瓶颈。

2 5G网络安全功能和性能需求

2.1 IMS网络结构

IMS网络结构是含有承载层、控制层、业务和应用层的分层式结构。其中,业务层和应用层统称为业务层。因此可以统分为三个层次:承载、控制和业务。由于在以后的通信网络中,数据业务呈现多样化,传统的智能网的方式不再适应。由于数据业务不能通过同一个呼叫模型进行描述,每一个用户或者每一群用户,都有确定的呼叫流程,这个呼叫处理流程是通过应用服务器来提供的。并通过IMS的CSCF将呼叫处理触发到应用服务器中。所以,简单流程就是IMS中应用服务器处理呼叫,而IMS中的CSCF负责呼叫触发。详细来讲,就是Serving CSCF负责检查SIP消息,如果有业务触发点,将按照一定的规则,将消息触发到AS上,并完成业务逻辑处理。其中,业务触发点的过滤规则是通过用户开户时的HSS登记,在呼叫的过程中,相关信号就会从S-CSCF中的HSS上进行下载,从而保证了通用性。与Internet开发方式相似,这种业务通过改变应用服务器中的业务逻辑和软件,使用户可以从网络上进行自由下载,但是核心网的很多其他设备没有发生软件的变动,只是通过HSS增加用户的数据管理。这种处理方式更加个性化、多样性。

2.2 端对端加密

端对端加密是建立在网络层和传输层之上的,需要传送的数据在传输的过程中一直保持是密文的状态,在发送端对信息进行加密处理,而在接收端将接收到的信息进行解密。这种端到端的加密方式大大的增加了信息的安全性,由于在接收端接到信息之前不进行解密,即使在传输的过程中,系统被入侵也不会造成消息泄露。端对端的加密是只加密数据本身的信息,并不会对路径进行加密来控制信息。在加密系统中,涉及到的安全技术有密钥管理体系、控制信息的加解密等。

2.3 基于ID的密码认证系统

由于在传统的互联网系统中,用户和账号的信息是分散的,并处于不同的网络站点,从而使得安全运维的成本非常高。通过联合身份管理,可以将同一个物体的不同身份以及账号信息进行联合管理。由于传统的互联网络与移动通信网进行结合,使得两者之间存在的问题类似,每个网络使用者必须进行身份信息的验证才能使用。在使用互联网的业务时,由于业务间不断切换需要多次输入密码才能获得授权。而且多样化的移动互联网业务,不得不使用户进行信息维护以保证信息安全。除此之外,由于移动互联网的屏幕小、处理能力弱,也都得使用户在每次使用业务或者在切换业务时反复输入用户名和密码进行多次身份验证,不仅产生极大的不便,而且多次的密码输入,对安全也产生了很大的隐患,可能会最终导致用户放弃使用该业务,从而影响互联网的良性发展。所以,在多种网络融合的大环境下,在5G网络普及的时代,如何能够确保一种身份,可以在跨网、跨业务中进行多次业务使用,建立可靠的身份认证和用户信息,提高业务使用的便捷,提升用户的身份信息安全性,是至关重要的。

3 结语

加强对网络安全的研究,提升多种网络融合环境下的网络安全性,对于发展5G网络技术至关重要。只有确保网络安全才能促进互联网技术的平稳发展。

参考文献

[1]许志远,周兰等.移动互联网-模式创新的力量[M].北京:电子工业出版社电子信息出版分社,2014(08):259-272.

[2]李晖,付玉龙.5G网络安全问题分析与展望[J].无线电通信技术,2015,41(04):01-07.

[3]董爱先,王学军.第5代移动通信技术及发展趋势[J].通信技术,2014,47(03):235-240.

[4]余莉,张治中,程方,胡昊南.第五代移动通信网络体系架构及其关键技术[J].重庆邮电大学学报,2014,26(04):427-432.

5G安全 篇2

，游戏直播崛起，智能手机普及，迅速将视频直播的主战场从PC端转移到了移动端;—，各大移动端的直播APP蜂拥而至，20也成为直播元年，“千播大战”名噪一时。

以映客、花椒、一直播为主的直播平台，在4G网络时代的加持下，随后国内直播平台雨后春笋般的发展起来，形成了“万播大战”前前后后，数以万计的直播平台开始推向市场，但是经过一轮市场的淘汰之后，直播的风口稍微有些冷了，以抖音和快手为主的短视频平台这个时候孕育而生。抖音，不到1年时间，DAU增长到了1亿，2年多时间，DAU增长到了3.2亿，成为国内短视频的“一哥”。那么在5G即将席卷全国之际，短视频创业，还存在哪些机会呢?

首先，我们要意识到，抖音是一个流量成本几乎为零的平台，只要你懂其平台的调性、那么你生产出来的短视频，都有可能会有大量的推荐。

在现在社会哪里有流量，哪里就有创业的机会，毋庸置疑，短视频直播行业的机会还是挺大的。

二、5G+人工智能，催生出大数据、车联网、物联网，万物互联

5G时代，大量的物联网应用，比如电线杆、车位、井盖、家庭门锁、空气净化器、暖气、冰箱、洗衣机等都要接入网络中，未来5年，就是万物互联的发展阶段。那么，我们的创业方向，会迎来哪些机遇呢?

1.人类将进入无人驾驶时代

电影《速度与激情8》中有一个颇为惊险的场景，网络通过计算机间接控制了上千辆汽车，使其在街头横冲直撞，成为杀人的武器。

这不是导演的臆想，实际上汽车的远程控制早就实现了，如今，只要通过一个手机，就可以远程操控一台行驶的汽车，将车通过移动通信网络连接，从而形成了车联网。

2.医疗健康领域

很长时间以来，人们对于医疗健康，更为关注的是智能设备被用于医疗，包括远程诊断、远程治疗、甚至远程手术，当然，这对计解决医疗资源不平衡是有很大的帮助，但是医疗健康领域另一个全新的机会在于智能健康管理，通过智能化的管理能力，实现人的生理协调、心境清洁。这种健康管理是通过只能感应能力，把大数据、人工智能的能力整合起来，对人的生活方式进行管理，帮助人们形成良好的方式和习惯。

这一块对于创业者来说，还有很大的机会!

3.智能家居

人们一直以来都梦想着家居更加方便好用、和蔼可亲，充满人性化，实现“智能家居”，事实上，目前的物联网技术，已经能够实现将家里的窗帘、照明、空调、安防、数字影院等设备连接到一起，未来，智能家居的发展方向是智能系统化。让环境感知成为现实。

这一块，对于创业者来说，也是很好的突破点。

三、共享经济

李稻谷说，今天，共享经济已经成为我们社会的一个组成部分。可以说，它正在改变我们的生活方式，也改变着经济的发展轨迹，已经成为不可阻挡的时代潮流，抓住共享经济这条道路，你就可以超车。共享经济在中国发展迅速，其“协同消费”的概念曾被国外媒体评为十大改变世界的创意之一。它深刻地改变了人们的生产生活方式、消费观念和就业模式。从事分享经济就是经营自己的未来。只要一个人坚持不懈地挖一口井，他就能得到源源不断的淡水。消费者已经成为共享经济的节点而不是终点，通过共享价值来连接供求，创造财富，分享财富

小结

5G安全 篇3

中国移动研究院副院长黄宇红特别提到, 在5G产业推动方面, 希望形成高频和低频全频段协同的局面, 5G发展的成功关键需要有低频段来满足它的广覆盖, 并且支持高速移动的需求和大连接物联网发展的需要。所以在后续试验测试阶段, 中国移动将全面推动低频段、高频段的测试, 希望在2017年实现系统的小规模试验, 形成预商用以及面向商用化的5G样机, 并将在2018年、2019年开展规模试验。

英特尔的5G角色

从智能设备、无线接入技术、网络基础设施、核心网到云, 5G不只是一种无线技术, 它还融合了计算和云技术, 离开了计算, 单纯的通信技术演进无法实现万物的智能互联。因此, 拥有强大计算实力的英特尔也提早看准了5G机遇, 并提供了从设备、网络到云的5G端到端解决方案, 通过5G移动实验平台等项目, 推动原型解决方案的开发, 加速5G的开发与实施。

面向5G需求, 纯粹的信道比提升已经远远不能满足未来网络性能要求, 从英特尔的角度来看, 更多频谱的协同利用、网络整体性能的提升都是非常关键的。为保证网络给各种不同的新业务提供足够的服务支撑, 网络资源的更好利用以及5G网络发挥更小基站的优势、更加优化的协作等都是非常重要的。

除在第一阶段中测试的网络方面技术验证项目以外, 英特尔也在进行5G移动试验平台的开发, 并且已经更新到第二代, 可同时支持高频与低频, 同时在算法上也支持5G需要的各类技术性验证。预计2017年底到2018年初, 该样机会进一步升级到3GPP最新版本的需求。

计算能力, 是5G的关键

为了实现5G连接和智能性, 英特尔也已意识到, 行业合作比以往更加重要, 没有哪个公司能够凭一己之力推动万物互联的发展。

为此, 英特尔正在不断突破产业界限, 与业界领先的厂商展开全面的合作, 包括提供5G移动试验平台, 加速早期原型解决方案的开发与试验, 参与3GPP等标准组织的工作, 与业界共同定义5G标准。在中国, 英特尔积极参与了支持中国IMT-2020推进组组织的5G技术研发试验, 并成为首批加入中国移动5G联合创新中心的战略合作伙伴。

同时, 英特尔与爱立信和诺基亚分别合作了NB-Io T的基础概念演示, 与Orange和爱立信联手对于使用EC-GSM-Io T的物联网进行了全球首批扩大覆盖范围的测试。在今年的台北电脑展 (Computex 2016) 期间, 英特尔宣布与富士康合作开发网络基础设备技术, 以帮助通信网络转型并为5G奠定基础。今年6月, 中国移动、爱立信和英特尔完成了全球首个基于最新蜂窝物联网技术的业务演示, 标志着全球最新的蜂窝物联网技术从标准到产品实现了快速衔接。

记者点评向5G的过渡将通信和计算融为一体, 正在令整个行业发生根本性变革。正如英特尔公司副总裁兼通信与设备事业部总经理Aicha Evans所说, 数十亿智能联网设备、海量数据的个性化服务以及云应用, 需要更智能、更强大的网络支持, 通信与计算的融合, 将为未来的5G网络奠定基础, 对于未来实现令人惊叹的体验而言至关重要。

5G产业研究报告 篇4

定义：5G，全称第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术。2013年5月13日，韩国三星电子有限公司宣布，已成功开发第5代移动通信技术（5G）的核心技术。2015年5月29日，酷派首提5G新概念：终端基站化。2016年1月7日，工信部召开“5G技术研发试验”启动会。2017年2月9日，国际通信标准组织3GPP宣布了“5G”的官方

Logo。中国三大通信运营商于2018年迈出5G商用第一步，并力争在2020年实现5G的大规模商用。2018年6月26日，中国联通表示在2019年进行5G试商用。8月13日，北京市首批5G站点同步正式启动。​12月1日，韩国三大运营商SK、KT与LG

U+同步在韩国部分地区推出5G服务。12月10日，工信部正式对外公布，已向中国电信、中国移动、中国联通发放了5G系统中低频段试验频率使用许可。2019年1月24日，华为发布5G基带芯片Balong5000。2019年6月6日，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。

5G网络主要有三大特点，极高的速率，极大的容量，极低的时延。相对4G网络，传输速率提升10~100倍，峰值传输速率达到10Gbit/s，端到端时延达到ms级，连接设备密度增加10~100倍，流量密度提升1000倍，频谱效率提升5~10倍，能够在500km/h的速度下保证用户体验。与2G、3G、4G仅面向人与人通信不同,5G在设计之时,就考虑了人与物、物与物的互连,全球电信联盟接纳的5G指标中,除了对原有基站峰值速率的要求,对5G提出了8大指标:基站峰值速率、用户体验速率、频谱效率、流量空间容量、移动性能、网络能效、连接密度和时延。

分类：5G使能千行百业，虽然行业种类丰富，企业众多，但是总而言之，可以归纳为三大类应用。ITU定义了5G三大应用场景：增强型移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和低时延高可靠通信（uRLLC）。

eMBB场景主要提升以“人”为中心的娱乐、社交等个人消费业务的通信体验，适用于高速率、大带宽的移动宽带业务。mMTC和uRLLC则主要面向物物连接的应用场景，其中mMTC主要满足海量物联的通信需求，面向以传感和数据采集为目标的应用场景。uRLLC则基于其低时延和高可靠的特点，主要面向垂直行业的特殊应用需求。

将这三类要求细化到更多行业，便衍生出多姿多彩的5G应用，如：AR/VR、超高清视频、车联网、网联无人机、远程医疗、智慧能源、智能工厂、智慧城市等。

1.AR/VR。该类应用被认为是可能最早被普及的应用之一。采用AR/VR，可以实现远程教育、远程运维、远程手术等，还可以足不出户玩实景游戏，看高清电影，AR/VR将成为文化宣传、教育科普、社交娱乐领域培育5G的第一波“杀手级应用”。

2.超高清视频。随着网络带宽逐渐增大，4K、8K等清晰度的视频已经可以实现高速传输，将5G与高清视频技术进行融合，可以用于大型赛事活动直播、视频监控、远程教学演示等，市场前景广阔。

3.车联网。5G应用在车联网领域可以提供信息服务、安全与效率服务和协同服务。基于2G/3G/4G公众移动网的在线导航、拥塞提醒和多媒体下载等信息娱乐服务，以及逐步衍生出的共享出行、车辆个性化体验、车辆全生命周期管理等创新服务。另外，基于低时延、高可靠的网络还可以实现自动驾驶、安全预警等安全服务，避免大量碰撞事故。基于5G-V2X等技术，可以构建“人车路云”高度协同的互连环境。

4.网联无人机。利用网联无人机，可以实现很多人力不能及的应用。5G为无人机提供低时延保障，可使无人机应用在农药喷洒、森林防火、电力巡检、物流运输等方面，极大地解放人力。

5.远程医疗。基于医疗设备数据无线采集的医疗监测和护理类应用，可以实现远程患者信息的实时采集，再加上远程诊断，可以让更多患者享受大医院的就诊待遇。随着远程控制类应用的完善，5G远程手术将使更多患者免收奔波就医之苦。

6.智慧能源。能源的高效和清洁利用一直是各方关注的重点话题。5G网络在偏远地区部署成本低，具有大连接能力，可以助力能源行业对数据和信息进行有效监控和管理。

7.智能工厂。5G可助力企业实现“熄灯工厂”，高清监控与传感器监测可以让企业实时了解生产线状态，及时作出生产调整，并减少人力资源的使用，将更多产线工人从繁重的体力劳动中解放出来。

8.智慧城市。智慧城市建设需要更多的传感器，借助5G大连接的能力，城市里的每一个物体都可以接入网络，让更多的物体“活”了起来。可随时监控城市里的火灾隐患等，使城市生活更加安全有保障。

这些应用是目前行业正在努力也是被认为可能是5G最先落地的应用。高清视频、文体娱乐等eMBB类业务，是5G最早成熟的业务；uRLLC业务是5G初期的重点业务，需要随着5G网络成熟和覆盖完善进行试验推广；mMTC场景初期可以依托于NB-IoT及eMTC等技术。

目前这些应用的研发工作已经在逐步开展中。中国联通对全球5G应用进行了统计，其中超高清视频、AR/VR、无人机、机器人四类通用型应用的占比近一半，其中以超高清视频和AR/VR为主所开展的5G直播收到了最广泛的关注。在行业应用方面，5G+工业互联网应用受到的关注显著提升，其中智能制造与电力行业是各大运营商5G+工业互联网应用关注的重点，涉及到的业务包括了远程控制、物流、远程监控、巡检、物联网业务等。

研究逻辑：为构建满足三大应用场景且综合成本较低的移动网络系统，传统4G基站的网络架构将升级为5G基站全新的AAU+CU+DU结构，由此推动基站天线实现“量价齐升”。

从天线数量的角度来看:

1.5G网络的频段上移、单站覆盖能力减弱，基站数量增加，天线用量同步攀升。我们预测，5G基站总数将超过500万座，达到4G基站数的1.3至1.5倍。

2.基于5G时代扩充网络容量的需求，天线列阵升级为MassiveMIMO技术。5G基站将以64T64R的大规模阵列天线为主，通道数同比增加了8-16倍，对应搭载64个天线振子、64个滤波器、64个PA及增量的高频PCB和连接器等器件。

从天线价值量的角度来看:

1.基站天线结构变化。分离式无源天线向一体集成化有源天线AAU发展促使单个天线整体价值量提升。

2.零部件材料+工艺变化。技术迭代催生高频PCB及塑料振子新需求，材料和工艺升级促使附加值大幅提高。

从“量”和“价”两个角度，我们对5G基站AAU射频端市场规模的增量进行测算。在整个5G建设周期中，振子的市场规模达75亿元、滤波器的市场规模达445亿元、高频PCB的市场规模达255亿元、连接器的市场规模达39亿元、PA的市场规模达511亿元，5G基站AAU射频端增量市场规模高达1322亿元。

新型代工模式OGM介于OEM模式与ODM模式之间。与OEM相比，OGM厂商除了提供厂房和劳动力之外，还负责物料采购和产品测试等服务;与ODM相比，OGM厂商则不负责产品的设计和研发。从主设备商的角度来看，OGM代工模式符合诉求。在资源分配方面，5G基站订单规模及价值量的扩张引发主设备商向上游传导资本压力的诉求，主设备商将附加值不高的加工环节导外交由OGM企业完成，加大其拥有资源在有源天线的研发设计、服务营销等高附加值领域的配置。在技术协作方面，5G时期天线结构的有源化要求天线厂商和设备商对AAU进行联合测试，推动OEM向OGM转型。

从天线生产商的角度来看：

OGM的获利空间远超OEM。传统OEM模式中，受托方收入来源单一，仅由加工组装环节的加工费组成;而OGM模式下，受托厂商掌控的生产环节涉及整个中游的制造流程，增加获利环节，扩大利润调配空间。

5G标准规范了三大业务场景，催生5G基站系统新架构下的技术演进。站在用户视角上，5G是通信产业的全新变革，可以承载三大应用场景:增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低时延通信(uRLLC)和海量机器类通信(mMTC)。

不同的业务场景催生对5G网络功能的新需求，为构建一个能够同时满足三个场景且综合成本较低的网络系统，5G基站系统的网络架构将重塑和升级。

根据《中国联通5G无线网演进策略研究》(移动通信2017年9期于黎明、赵峰著)中对3.5GHz及1.8GHz在密集城区和普通城区覆盖能力的模拟测算，密集城区中3.5GHz频段上行需要的基站数量是1.8GHz的1.86倍，普通城区中3.5GHz频段上行需要的基站数量则是1.8GHz的1.82倍;2017年“面向5G的LTE网络创新研讨会”上，中国联通网络技术研究院无线技术研究部高级专家李福昌预计，从连续覆盖角度来看，5G的基站数量可能是4G的1.5-2倍;考虑到5G独立组网和非独立组网的结合，我们预测5G基站总数将达到4G基站数的1.3至1.5倍。

运营商在5G建设初期将采用NSA部署策略，推动LTE向5G平滑演进，节约5G建设成本，但将逐渐建设起SA方案。5G主要有两种部署方案:独立组网(SA)和非独立组网(NSA)。SA将形成全新的5G网络，包括新基站、回程链路和核心网。我们预测5G基站总数将达到4G基站数的1.3至1.5倍，根据工信部的数据，截至2018年底，我国4G基站数达到372万座，我们预测5G基站总数将超过500万座。

基站天线逐代演化，移动通信技术同步发展。随着2G到4G的代际推移，基站天线，从全向天线逐步演变为定向单/双极化天线、电调双极化天线、双/多频电调双极化天线。网络容量由频谱带宽、小区数量、频谱利用率和信噪比等因素决定，受限于稀缺的频谱资源和紧张的基站选址空间，提高频谱利用率、抑制传输干扰成为网络扩容的主要途径。

波束赋形和空分复用技术的实现需要大规模天线阵列的硬件支持。空分复用技术在传统4GMIMO中已经得到广泛的运用，但仅仅支持2/4/8通道，5GMassiveMIMO技术下的天线数量将呈几何级数增加，达到64/128/256个，驱动单基站天线数量剧增。

5G时代仅在国内AAUPCB市场规模将达到4G时代的5倍。国内4G基站投资建设期主要为2013年-2017年，其中2016年三大运营商新建基站达到最高峰112万个，单个天线PCB的需求量约为0.2m2，则大致可计算出国内4G建设高峰期基站RRUPCB市场规模为13亿元/年，因此5G基站仅在AAUPCB市场规模将达到4G时代的5倍。国内5G基站建设周期天线振子市场规模超过88亿元。

代表企业：

英国电信、中国移动、中国电信、中国联通、Deutsche

Telekom、爱立信、富士通、华为、英特尔、韩国电信公司、LG电子、LG

Uplus、联发科技、NEC、诺基亚、NTT

DOCOMO、Orange、Qualcomm

Incorporated子公司Qualcomm

5G安全 篇5

而另一份报告则指出,需要加大工作力度满足市场对于统一早期5G标准的需求,以及支持不同市场需求的更为长远的要求。包括NTT Do Co Mo、SK电信、Verizon和AT&T在内的主要运营商和更加谨慎的欧洲运营商,目前正在谋划截然不同的5G发展之路。

Strategy Analytics公司高级分析师杨光认为:5G网络计划在2016年的进展良好,从而带动了一个可在2025年实现5G移动连接占连接总量7%的生态系统。中国制定的2020年5G发展计划缩小了其与美国、韩国和日本等先行者之间的距离。日本正在加快5G部署的进度,以便满足2020年东京奥运会对于宽带接入的需求和应对来自非传统电信运营商的竞争。

5G安全 篇6

“我们正处在一个无缝连接的社会, 这其中存在着大量智能的生活方式, 移动通信技术在这样的时代中应该具备怎样的能力——传统通信技术已经走过了1G、2G和3G, 从模拟信号走向了数字通信, 话音质量和数据容量都发生了翻天覆地的改变, 而未来的4G, 我们需要赋予其更多的功能和维度。

我们的愿景是, 面对不断增长的网络流量、海量的连接设备以及每天都在创新的层出不穷的新服务和应用程序, 2020年的未来移动通信技术应该被描述成光纤般的接入速率, 近乎零延迟的用户体验, 并且具备千亿设备的连接能力、超高流量密度、超高连接数密度以及超高移动性。”

——中国移动无线技术首席科学家

易芝玲

移动通信作为信息通信技术发展的主力军, 按照移动通信发展的历史规律, 大约每十年就会产生一代新的技术。随着4G、LTE进入规模商用, 移动互联网和物联网得到快速发展, 全球ICT产业界的研发重点已经转向了2020年及未来的5G研究技术。

为此, 国际电信联盟ITU确定了5G的标准时间表, 欧美、日韩等国家也纷纷制订了5G推进计划并启动了相关的研究开发工作。一时间, 全球5G标准的推进步伐呈现出快速发展的趋势, 而在5G产业跑道中已经挤满了众多信心满满的竞争者, 中国自然也位列其中。

在近期举办的未来5G信息通信技术国际研讨会上, 国家863计划5G重大项目专家组、欧盟5GPPP项目组、日本电波产业会、韩国5G论坛和台湾新世代无线通讯研发联盟的代表对各国的5G发展框架进行了解读。来自中国移动、华为公司、大唐电信、中兴通讯、诺基亚、爱立信、高通、东南大学、电子科技大学、清华大学等国际通信企业和研究机构的专家围绕5G需求愿景及标准展望、5G技术愿景、5G关键技术及使能技术、5G业务应用及终端等议题进行讨论。

3亿元开启5G重大项目研究

中国科技部曹建林副部长对此表示, 信息技术领域是一个开放性、全球化特征鲜明的技术研发与产业发展领域, 大力开展国际合作, 以合作共同推动全球技术产业的发展尤为重要。为了支持未来移动通信的发展, 中国科技部已经投入了近3亿元人民币, 先期启动了国家863计划第5代移动通信系统前期研究开发重大项目, 吸引了50余家企业、研究所、大学共同参与, 其中包括爱立信、三星、诺基亚、都科摩等一批国际通信业企业。

据悉在2013年2月, 工信部会同科技部、发改委联合支持IMT-20205G推进组的工作, 并以此为平台集中产学研用优势单位组织开展5G的技术与标准的研究, 国家863计划重大专项等科技研发项目, 积极部署5G的研发任务, 包括频率研究、技术与标准的评估和环境开发、先进的天线的研究、多指和信道编码的研究、新型网络架构的研究, 为加强5G的国际合作在政府层面与欧盟、韩国、日本等国家和地区建立了交流沟通的机制, 支持5G推进组与韩国5G论坛, 欧洲5GPPP等研究组织建立了合作的机制。

应该说, 我国的5G研发工作在技术研究、标准推进等方面已经取得了积极进展。目前, 我国提出的5G关键技术指标及性能参数已经被ITU采纳, 5G概念和关键技术也进一步明晰, 这为今后开展5G的工作奠定了良好的基础。

而在未来5G信息通信技术研讨会上, 工信部科技司司长戴晓慧也对我国5G研究工作提出以下五点要求。

一、5G推进工作要以更加开放的姿态, 加强国际合作, 支持国内企业积极参与国外的5G研发工作, 鼓励国外公司与国内研究机构和企业联合开展研发, 加强国内外研究组织的合作, 充分吸纳国际上的创新技术与理念, 共同推进全球的5G发展。

二、5G研发要以提升用户体验为目标, 加强多种技术的融合研究, 除了通过提高无线传输能力, 承载更高数据速率之外, 信息的网络架构也是研究重点。如通过分布式、扁平化的网络架构消除网络的流量瓶颈、延时, 搭建更适合于移动互联网业务的新型网络架构。另外5G也将是多种网络的融合, 将宏蜂窝、微蜂窝、热点小区、小基站以及Wi-Fi等多种技术手段进行融合, 为不同场景的用户提供更好服务。

三、注重从技术实践角度加强研究, 半导体工艺和材料技术的研发拓展了5G领域的创新空间和性能提升的空间, 随着半导体工艺和新材料的不断进步, 无线通信技术将更加小型化, 并在成本不增加的前提下提供更强大的处理能力, 设备处理能力的增强也将使得大规模天线、信号干扰消除等无线新技术以及未来有可能出现的革命性的技术实现成为可能性。

四、要发挥企业的主体作用, 加强产学研用相结合, 坚持需求导向和产业方向, 发挥设备制造企业、运营企业等在国际标准在研发中的主力军作用, 发挥高校和科研单位基础研究的创新作用, 建立有效的产学研用的协同机制。

5G关键技术专注“用户体验”

每一代移动通信技术的背后总有“杀手锏”, 正如4G时代的OFDM、MIMO等, 5G同样也不例外。

尽管国际上至今对于5G的基本定义尚未明晰, 但其应具备一些基本特性:一是实现无限的频谱效率, 相对4G提高10倍;二是所用频谱总带宽比4G提高10倍;三是基站数量是4G的10倍;整个通信网络容量提高1000倍, 以支撑用户急剧增长的移动通信需求。而5G关键技术的研究方向则是改善空间领域, 比如说空间资源使用、大规模MIMO、UDN等等。

中国863计划5G专家组/IMT-2020推进组副主席尤肖虎表示, 5G将会给人们带来全新的通信体验, 如高清视频、低延时的连接传输, 未来甚至是虚拟现实技术。“不过5G要想实现以上功能还有很多瓶颈需要突破, 比如时延, 当在北京、上海等人口密集度较高的区域, 如何保障人流密集区对于某些移动应用的相同感知和极致体验, 这些都是5G有待破解的难题。”

据尤肖虎介绍, 5G研究项目组已经针对多个方面投入了研发力量, 一是多方机构联合, 确定5G的频谱和必要技术, 专注高性能的5G技术;二是专注密集和大容量的5G无线网络构架;三是对5G技术进行评估和检测。

明年启动第三阶段工作招募合作伙伴

目前, 经过了3年多时间的研发, 国家863项目5G研究计划的第一阶段任务已于去年完成, 该阶段重在研究5G的集中框架、无线传输技术和无线网络架构;目前正在进行的针对性技术研究的二阶段工作也已接近尾声, 包括密集网络部署、多天线阵列技术、用户速率、发射功率、频谱效率、能耗效率等台阶式的性能提升;在明年, 整个5G项目研究组将进入到公开招募伙伴的第三阶段。

谈及5G技术的演进, 5G研究组目前也提供了三种演进和过渡的方式, 第一是RAT技术, 采用全新的无线技术, 使用全新的频谱资源;第二是从上一代的4G演进而来;第三是采用下一代Wi-Fi技术。目前, 这三种演进技术全在候选之中, 5G预计要在2020年后才能开始商业模式, 当下任何一种技术和演进方式还没有被公认为5G的奠基石, 因此召集产业链上的合作伙伴, 共同研究和开发对于加快业界对于推进5G标准的进程将起到决定作用。

1000MHz频谱缺口仍是5G最大难题

在网络部署方面, 5G需要提供更高网络容量和更好的覆盖, 同时降低网络部署, 尤其是UDN部署的复杂度和成本, 具备灵活可扩展的网络架构以适应用户和业务的多样化需求, 能够灵活利用各类频谱资源包括对称和非对称频段、重用频谱和新频谱、低频段和高频段、授权频段和非授权频段等。

总之, 频谱利用、能耗和成本将成为未来移动通信网络可持续发展的三个关键因素, 5G系统相比4G系统需要在以上三个方面实现更加显著的能力提升。

频谱资源未来将成为5G网络的命脉, 预计中国到2020年还有1000MHz的频谱缺口。如何获得新的频谱资源, 除了国家授权分配的新频谱之外, 还可以通过频谱共享、提高频谱利用率来获得数据量的增长。

考虑到未来5G网络将支持全球漫游以及能够健康发展的产业链, 因此授权频谱还是需要在全世界范围内形成较为一致性的频谱划分, 否则未来的全球化漫游将成为空谈。而目前的情况是, 即将到来的2015年WRC-15大会将会为IMT分配新的频谱资源, 但这次划分显然与1000MHz的频谱需求还有相当大的差距, 因此业界仍需为IMT寻找可能分配的候选频谱资源。考虑到未来高密集组网的需求, 未来的候选频谱需要连续的大带宽 (例如连续的500MHz或1GHz的大带宽) 。目前可以作为候选频谱的资源可优先考虑已经在ITU上划分给移动业务的6/10GHz~100GHz的连续大带宽频谱作为候选频谱来研究。

关于5G

5G核心性能指标 (KPI) 的定义和描述:

峰值速率≥10Gbit/s

最小保证速率≥100Mbit/s

连接数密度≥1M connections/km2

流量密度≥10Tbit/s/km2

空口时延≤1ms

端到端时延≤10ms

移动速度支持500km/h

三大愿景

尽管5G定义尚未清晰, 但5G的三大愿景已经得到共识。

1.软 (Soft) :从核心网到接入网以及空口, 全面强化每个网络单元的敏捷性

2.绿 (Green) :从网络侧到终端侧, 全面提升网络资源效率

3.极速 (Super Fast) :为未来所有可预期场景提供接近浸入式可触控的用户体验

候选技术

通过全球范围内的众多研究机构和学术组织的广泛研究, 5G研究工作逐步集中到以下几项候选技术。

空口技术:EE-SE联合设计、大规模天线、全双工、新型多址、新波形、新型调制解码、软件定义空口、稀疏挖掘、高频段通信以及频谱共享与灵活利用

网络技术:C-RAN、软件定义网络/网络功能虚拟化 (SDN/NFV) 、自组织网络 (SON) 、超密集网络 (UDN) 、多网融合 (multi-RAT) , 以及直接通信D2D

2018成5G关键年 篇7

国家“十三五”规划草案提出了5G商用的内容。目前, 工信部已正式启动5G技术研发试验, 5G技术研发试验在2016至2018年期间进行, 分为5G关键技术试验、5G技术方案验证和5G系统验证三阶段实施, 最终到2018年完成5G系统的组网技术性能测试和5G典型业务演示。

我国三大运营商均已积极参与5G研发。中国移动早在两三年以前就已经启动了5G技术的研发工作, 并持续推动虚拟化云端无线接取网络 (C-RAN) , 并已与日本NTTdocomo、韩国KT等国际运营商开展5G合作, 5G关键技术及系统验证, 并与全球标准化组织合作以实现全球协调一致的频谱规划和统一的5G标准。中国联通、中国电信也已投入巨资进行5G的研究, 目前已经在5G需求、愿景、关键技术等方面取得了积极的进展。

5G时代正悄然临近 篇8

速度飞跃保障“万物互联”

4G时代, 下载一部2GB大小的高清电影需要5.3分钟, 5G时代, 这一时间将缩减至6.4秒, 甚至更快。

5G是第五代移动通讯的简称, 5G网络面向未来通信网络发展需求, 随着“万物移动互联”逐渐变成现实, 移动数据流量在未来数年内将呈井喷式增长, 到2020年流量将增长1000倍。因此5G也常被称为“面向2020年的新一代移动通信系统”。5G与3G和4G研究的一个重要区别, 被认为是第一次将用户体验作为研究的重要核心。5G时代, 重要的不再是速度, 而是提供更多的应用和服务体验。

今年1月, 在美国拉斯韦加斯举办的国际消费电子展 (CES) 上, 德国博世集团最新发布的智能平台, 将寻求和城市的公共交通网络或停车场等基础设施互联, 实现智能操控, 如自动泊车、自动充电等功能;美国高通公司的下一代汽车芯片骁龙820a与820am, 将提供连接计算位置感知能力, 不但能让智能手机与汽车系统整合、互动, 而且还可以实时检测路况和周边情况, 实现自动驾驶;三星电子联席总裁尹富根在CES开幕前的主题演讲中说:“物联网已不是概念, 它是真的已经来到我们身边。”

韩国KT集团在5G技术研发中, 重点聚焦物联网领域的开发。这种物联网不单将事物通过网络联系起来, 还要通过分析大数据为客户提供智能解决方案, 实现智能使用能源、智能健康保障、智能交通管理等。KT与京畿道政府合作, 用新一代物联网技术运营托儿所, 利用可穿戴设备、智能手机、闭路监控、有线电视等信息通信技术, 家长可以通过子女的可穿戴设备掌握其上学路上的位置, 孩子突然离开学校也会向父母报警。上课时家长可以通过手机或有线电视实时掌握子女学习状况。在上课时托儿所也会使用智能黑板进行授课。

行业巨擘们已经开始将物联网的竞争引向整个生态链。而在这一生态链中, 人们深刻意识到, “通联”即胜利, 5G技术在这场变革中将扮演重要角色。

业界巨头展开激烈竞争

爱立信公司在CES上展示了其5G网络一期项目的基站原型和终端原型机, 室内实时下载速度已经超过3Gbps (千兆比特每秒) 。据参与该项目的工程师杰夫·瓦斯科介绍:“到2016年底, 其二期项目基站和终端能使这一速度超过5Gbps。到2020年, 这一技术将更稳定、覆盖范围更广、目标速度更快, 可达到每秒10Gbps, 并联通近260亿个无线设备。更关键的是, 5G技术可以使空间内传输延时小于1秒。”

2015年底, 韩国SK电信在京畿道城南市综合技术院设立了5G全球革新中心, 在开幕仪式的演示上, SK电信和诺基亚合作, 成功实现了数据传输的最高速度19.1Gbps。

据日本NTT Do Co Mo 5G研究小组负责人奥村幸彦介绍, 去年11月26日, 该公司与诺基亚网络共同实施了5G技术实验, 在商业设施内以70GHz频带接收信号, 实验取得了良好效果。

作为5G全球技术的主要参与者和贡献者, 中国中兴通讯在5G关键技术研究方面全面布局, 在核心技术上重点投入。2014年, 其投入2亿人民币用于5G领域的研究和开发, 并计划从2015年到2018年投入2亿欧元在5G以及“万物移动互联”领域的研发。目前中兴通讯已投入800位专家, 分布在中国、美国、欧洲等地区的全球十几个研究所中。此外, 中兴通讯还聚焦移动运营商今后3至5年内的核心诉求, 在业界率先提出了Pre5G创新理念。Pre5G利用部分已具备商用条件的5G核心技术, 可以将现有的4G网络频谱利用率提升4~6倍, 4G用户不用更换终端, 就可以享受接近5G的接入速度, 提前感受高速互联的畅快服务。

制定统一标准成行业共识

由于以往的2G、3G、4G系统主要服务于通信, 所以在2G、3G、4G时代, 存在着多制式标准并行的情况。而进入5G时代后, 市场将迎来一个“真正意义上的融合网络”。关于5G网络的未来, 业界倾向于制定统一标准。在国际电信联盟 (ITU) 确定了5G标准时间表后, 各国也开始积极推进相关工作。

1月初, 中国“5G技术研发试验”启动会上, 我国5G试验的总体规划雏形初现:中国5G试验分为两步实施, 分别为技术研发试验 (2015年至2018年) 和产品研发试验 (2018年至2020年) 。中国5G技术研发试验的主要目标, 是支撑5G国际标准制定, 推动5G研发及产业发展, 促进全球5G技术标准形成。

中国华为早在2009年就已开展5G研究, 其倡导的5G统一标准, 全频谱接入、千亿的连接以及1毫秒的时延等已经成为行业共识。在此背景下, 2015年的国际电信联盟会议上已经把5G的应用场景批准为移动宽带增强、大连接物联网、低时延超可靠通信。

在美国, 5G网络早已成为美国立法者、研究人员或高科技产业所关注的议题, 但有关5G网络的各种标准或基本定义却仍争论不休。目前, 美国联邦通讯委员会 (FCC) 正加速推动建立一个相容于5G网络的监管框架, 并协调5G标准的相关制定工作。

在制定5G通信标准方面, 日本也蓄势待发。5G通信标准的国际谈判于去年12月在西班牙启动, 在技术开发方面具有优势的日本NTT Do Co Mo等通信企业积极参与谈判进程。谈判内容由移动通信国际标准化组织3GPP汇总, 未来提交国际电信联盟。

规模商用已近在眼前

2015年9月9日, 美国最大的移动运营商威瑞森宣布将在2016年进行5G网络的试用, 并于2017年实现商用。此前, 很多业内分析师并不看好这一时间节点, 但随着威瑞森相继和阿尔卡特朗讯、思科、爱立信、诺基亚、高通以及三星展开合作, 美国的5G时代看起来已触手可及。

韩国LGU+集团制定了2020年实现5G技术商用化的目标。2015年6月, LGU+与三星电子签署了5G技术开发和标准化合作的谅解备忘录。具体内容包括确立5G频谱, 同时和华为、诺基亚、爱立信展开全方位合作推动在物联网基础设施和全球内容传送网络的研究开发。

韩国未来创造科学部发布的《2016年度业务计划》表示, 将在今年适当时间开放相关频谱。为此政府将拓宽频谱, 在今年10月前制定中长期路线图。韩国计划在2018年平昌冬奥会期间实现5G网络试运行, 为此2016年需要进行试验, 在冬奥举办地和首尔市内分阶段建设5G基础设施, 今年开始将投入340亿韩元。物联网、无人机、无人汽车等新型产业所使用的300MHz以上频谱也将在今年内开放。

日本总务省早在2014年就提出了关于5G技术的愿景, 与企业、大学共同研发, 力争在2020年东京奥运会举办之际, 全面提供5G商业化服务。

应用前景无限广阔

谷歌开发的可以识别环境的Tango终端, 韩国SK电信开发的增强现实平台T-AR, 都可以解析三维空间, 提供虚拟内容。在西班牙举行的“2015年世界移动通信大会”上, SK电信还展示了5G机器人, 通过5G网络的高速数据传输, 机器人可以准确而几乎无延迟地模拟穿戴感应器的实验者的手臂动作。

韩国《东亚日报》信息技术网站报道, LGU+在其5G白皮书中表示, 未来5G商用化的重点在与可穿戴设备、传感器等各种物联网设备连接, 传送全息影像这样的大数据;也包括水电燃气的计量表这样数据量不大却需要传递给多个终端的物联网;为无人汽车服务构筑网络也是5G技术的重要应用。LGU+和华为合作进行的“大规模多重输出入Massive MIMO”技术演示已经成功。去年7月, 双方在上海签订了5G合作备忘录, 将进一步强化双边合作, 共同验证5G新空口关键技术如SCMA、F-OFDM等。

5G网络架构的探讨 篇9

1 网络挑战与技术发展趋势

移动通信产业生态的变化使未来移动通信不再仅仅追求更高速率、更大带宽、更强能力的空中接口技术, 而是以用户为中心的智能弹性网络。未来, 人们之间的通信速率可以在任何时间、任何地点达到1Gbit/s, 峰值速率甚至能到达50 Gbit/s (下行) 。此外, 用户还能获得更高的移动数据容量 (1000倍) 、更长的电池使用寿命、更低的功耗的设备 (10倍以上) 、更多的终端连接设备 (100倍) 、更低的时延 (小于1ms) 以及在500 km/h高速行驶的火车上体验类似于静止的通信体验。5G网络将是一个完整的无线通信系统, 没有任何限制, 因此, 也有人将5G网络称为真正的无线世界或者世界级无线网。

在未来的时间里, 4G网络可使用以下技术持续演进以弥补和5G网络之间的差距。

频谱访问——灵活的使用授权频谱, 整合未授权频谱, 同时利用更高频段和双工模式。

无线链路——先进的多址接入技术, 无线帧的设计, 大规模MIMO, 增强型的多天线技术, 先进的接收机, 干扰协调技术, 小分组包传输技术以及以UE为中心的网络。

无线访问能力——密集的双向连通性, 增强型多无线接入技术的协调, 设备与设备之间的通信, 无线回程 (如:自回程和中继技术) 。

网络灵活性——软件定义网络, 虚拟化的移动核心网, 虚拟化的RAN, 网络节点功能的灵活分离, 微服务器。

高效的/自适应的网络资源利用方式——业务优化, 增强性型多运营商网络共享, 可扩展的服务架构, 大数据, 上下文感知/以用户为中心的网络, 内容优化和自适应流媒体传输, 智能化的多种管理, 网络性能的嵌入式测量。

其他——全光传送网络, 以信息为中心的网络, 网状网, 增强的前传功能, 隐私和安全性。

2 5G的设计原则

考虑到以上技术和发展趋势, 5G系统应该根据以下原则进行设计: (1) 频谱优势。利用更高的频段和未授权频段, 整合剩余的低频段。由于不同频谱的特性不同, 需使用多频谱优化, 同时也引出了分离的概念。例如, 控制平面和用户平面的路径分离和上下行链路的分离。这都意味着系统需要支持同时将用户连接至多个接入点。 (2) 经济的密集化部署。为了实现密集化部署, 需引入一些新的部署模式, 如:第三方/用户部署以及多运营商/共享部署等部署方式。系统可以处理无计划的部署、无秩序部署并在这些部署下获得最佳性能。网络可以自优化负荷均衡以及干扰。 (3) 协调和去干扰。使用MIMO和Co MP技术来改善系统中的SIR, 同时提高Qo S和整体频谱利用率。引入非正交多路复用技术, 利用先进的接收机来减小干扰。 (4) 支持动态的无线拓扑。设备应通过拓扑结构进行连接, 从而最小化耗电量和信令流量, 网络不应限制设备的可见性和可达性。如果智能手机断电, 可穿戴设备可以直接连接至网络。在某些情况下, 可利用D2D通信以减轻网络业务负荷。因此, 无线拓扑应根据环境和上下文动态变化。 (5) 创建公共的可组合核心网。系统设计将抛弃掉之前4G网络完全统一设计的理念。网络中网元的某些功能将被剥离出来, 控制面/用户面功能能够通过开放的接口完全分离以支持功能的灵活利用率及可扩展性。 (6) 灵活的功能。利有相同的基础设施创建网络切片以支持多种用户场景。也就是说, 可利用NFV和SDN, 实现网络/设备功能和RAT配置的定制化。为了增强网络的鲁棒性, 状态信息应从功能和节点中分离出来, 这样才能更加容易的重定位并还原上下文。 (7) 支持新价值的创建。大数据分析和上下文感知是优化网络利用率的基础, 同时也能为终端用户提供增值业务。在设计网络时, 应注意重要数据的采集、存储和处理。此外, 需充分利用网络的多种性能以促进Xaa S (一切皆服务) 的实现。 (8) 安全和隐私。安全性是5G网络必须考虑的问题, 而且必须成为系统设计的重要部分。特别是用户位置和身份等信息必须受到严格的保护。 (9) 简化的操作和管理。扩展的网络性能和灵活的功能分配并不意味着需要增加操作和管理的复杂度。繁杂的操作和管理可尽量自动化完成。明确定义的开放性接口可以解决多厂商之间的互操作性和互通问题。此外, 网络还将嵌入监控功能而不需要运营商使用专门的监控工具。

3 5G架构

根据以上的设计原则, 5G系统整体架构如图1所示。

5G系统由3层组成: (1) 基础设施资源层。它是固定与移动融合网络的物理资源, 由接入节点、云节点 (用于处理或存储资源) 、5G设备、网络节点和相关链路组成。通过虚拟化原则, 这些资源对于5G系统的更高层次和网络编排实体而言是可见的。 (2) 业务实现层。在融合网络中所有的功能应以模块化的形式进行构建并录入资源库中。由软件模块实现的功能以及网络特定部分的配置参数可从资源库下载至所需的位置。这些功能将根据要求, 通过相关的API由网络编排实体进行调用。 (3) 业务应用层。该层部署了利用5G网络实现的具体应用和业务。

这3层通过网络编排实体相互关联, 因此, 在架构中起到至关重要的作用。网络编排实体能够管理虚拟化的端到端网络以及传统的OSS和SON。该实体作为接入点可将用户实例和业务模式转化成实际的业务和网络切片, 并为给定的应用场景定义相应的网络切片, 关联相关的模块化网络功能, 分配性能配置参数并将其映射至基础设施资源层。与此同时, 网络编排实体还能管理这些功能的扩展和地理分布。在确定的商业模式中, 第三方 (如:MVNO、垂直行业) 还能利用该实体的某些性能, 通过API和Xaa S创建和管理自己的网络切片。

3.1 网络切片

网络切片, 也叫做“5G切片”, 支持具体的通信业务, 能通过具体的方法来操作业务的控制平面和用户平面。通常, 5G切片由大量的5G网络功能和具体的RAT集组成。网络功能和RAT集如何组合由具体的使用场景或商业模式而定。因此, 5G切片可以跨越所有的网络域, 它包括运行在云节点上的软件模块, 支持功能位置灵活化的传输网络配置, 专用的无线配置或是具体的RAT, 以及5G设备的配置。但并非所有的切片都包括相同的功能, 一些现在看来必不可少的移动网络功能可能不会出现在这些切片中。

5G切片的目的为用户实例提供必要的业务处理功能, 而省去其他不必要的功能。切片背后的灵活性是扩展现有业务和创建新业务的关键。允许第三方实体通过适当的API来控制切片的某些方面, 以提供定制化业务。图2说明了如何在相同的基础设施上同时运作多个5G切片。

例如, 智能手机应用的5G切片可通过设置成熟的分布式功能来实现。对于5G分片所支持的汽车使用场景而言, 安全性、可靠性和时延是非常关键的。所有的关键功能可在云边缘节点中实例化, 包括对时延要求严格的垂直化应用。为了在云节点中加载垂直化应用, 系统必须定义开放的接口。为了支持大量的机械类设备 (如传感器) , 5G切片还将配置一些基本的控制平面功能, 而省去移动性功能, 针对这类设备的接入还可以适当地配置一些基于竞争的资源。

不考虑网络所支持的切片, 5G网络还应该包括相应的功能以确保在任何环境下对网络端到端业务的控制和安全性操作。

3.2 基于应用场景的功能分布

5G系统与之前网络“一刀切”的方式不同, 5G网络可以通过将5G网络功能与适当5GRAT相结合的方式, 为具体的应用量身定制最佳的网络。图3显示了该系统中可能用到的不同的物理实例。

虽然使用NFV的通用可编程硬件可以实现所有的网络处理功能, 但在这种方式下, 用户平面功能需使用专用的硬件才可以在降低成本的同时达到一定的性能目标。最近在虚拟化技术方面的研究, 控制平面功能的实现则可以不使用专门的硬件。

5G网络的独特之处在于它能够定制网络功能以及这些功能在网络中实现的位置。因此, 希望控制和用户平面在逻辑上是分离的, 物理上也希望尽可能地分离。这样可以实现独立的扩容和位置的灵活性, 使得以设备中心的方式更易实现。在这种以设备为中心的方式下, 控制平面可由宏小区处理, 用户平面由微小区处理。将某些功能放置在最接近无线接口的位置还能降低时延, 还能通过直接在微基站中放置必要的功能实现本地数据分流机制。因此, 专用核心网络的概念将过时, 5G网络的将功能不再与硬件绑定, 而是在最适合的位置灵活的实例化。

如果要在5G网络中完成优化工作, 上下文感知功能就必不可少了。网络需要检测业务行为, 而不管设备处于什么状态。因此, 网络应能灵活地使用最佳的功能并将这些功能置于最佳的位置。例如, 高速行驶的火车上使用视频流业务的体验类似于静止用户的体验。上下文感知是端到端管理和网络编排实体不可分割的一部分, 还应与跨越整网的测量功能和数据采集功能配合使用。大数据统计分析则是提高控制精确度必不可少的组成部分。

3.3 5G系统组件

上述系统架构和原则引出了5G系统的关键组件及术语, 详情如下:

5G RAT簇 (5GRF) :作为5G系统的一部分, 5G RAT簇由一个或多个标准化的5G RAT组成, 共同支持NGMN 5G需求, 为用户提供更加完善的网络覆盖。

5G RAT (5GR) :5G RAT是5G RAT簇之间的无线接口。

5G网络功能 (5GF) :5G网络功能主要支持5G网络内用户之间的通信。它是一种典型的虚拟化功能, 但一些功能仍需5G基础设施通过专门的硬件实现。5GF由具体的RAT功能和与访问无关的功能组成, 包含支持固定接入的功能、必选功能和可选功能。必选功能是所有用户实例所需要的公共功能, 如鉴权和身份管理等。可选功能并不适用于所有的应用场景, 如:移动性, 可根据业务类型和应用场景有所不同。

5G基础设施 (5GI) :5G基础设施是基于5G网络的硬件和软件, 包括传输网络、运算资源、存储单元、RF单元和电缆。5GR和5GF可通过5GI实现。

5G端到端管理和网络编排实体 (5GMOE) :5G端到端管理和网络编排实体创建并管理着5G切片。它将用户实例和商业模式翻译成具体的业务和5G切片, 确定相关的5GF、5GR和性能配置, 并将其映射至5GI。它还管理着5GF的容量、地理分布、OSS和SON。

5G网络 (5GN) :5G网络由5GF、5GR、相关5GI (包括中继设备) 和支持与5G设备进行通信的5GMOE组成。

5G设备:5G设备是用于连接至5G网络以获得通信业务的所有设备。

5G系统:由5G网络和5G设备组成的通信系统。

5G分片 (5GSL) :5G分片由1组5GF以及在5G系统中建立起来的相关设备功能组成, 以支持特定的通信业务和用户类型。

4 结论

5 G可利用最新的技术扩大现有网络的容量。

为了支持大相径庭的用户场景和商业模式, 5G系统应能按需组合网络功能和网络性能, 因此, 应创建基于相同5G基础设施的5G网络分片。在技术日新月益的今天, 5G还应充分利用全球化的生态体系、免费的存储碎片和开放的接口以完成技术创新, 从而满足2020年及未来的移动互联网和物联网的业务要求。

参考文献