知识普及！20大5G关键技术

5G网络技术主要分为三类：核心网、回传和前传网络、无线接入网。

核心网

核心网关键技术主要包括：网络功能虚拟化（NFV）、软件定义网络（SDN）、网络切片和多接入边缘计算（MEC）。

1 网络功能虚拟化（NFV）

NFV，就是通过IT虚拟化技术将网络功能软件化，并运行于通用硬件设备之上，以替代传统专用网络硬件设备。NFV将网络功能以虚拟机的形式运行于通用硬件设备或白盒之上，以实现配置灵活性、可扩展性和移动性，并以此希望降低网络CAPEX和OPEX。

NFV要虚拟化的网络设备主要包括：交换机（比如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结合使用。

2 软件定义网络（SDN）

软件定义网络（SDN），是一种将网络基础设施层（也成为数据面）与控制层（也称为控制面）分离的网络设计方案。网络基础设施层与控制层通过标准接口连接，比如OpenFLow（首个用于互连数据和控制面的开放协议）。

SDN将网络控制面解耦至通用硬件设备上，并通过软件化集中控制网络资源。控制层通常由SDN控制器实现，基础设施层通常被认为是交换机，SDN通过南向API（比如OpenFLow）连接SDN控制器和交换机，通过北向API连接SDN控制器和应用程序。

SDN可实现集中管理，提升了设计灵活性，还可引入开源工具，具备降低CAPEX和OPEX以及激发创新的优势。

3 网络切片（Network Slicing）

5G网络将面向不同的应用场景，比如，超高清视频、VR、大规模物联网、车联网等，不同的场景对网络的移动性、安全性、时延、可靠性，甚至是计费方式的要求是不一样的，因此，需要将一张物理网络分成多个虚拟网络，每个虚拟网络面向不同的应用场景需求。虚拟网络间是逻辑独立的，互不影响。

只有实现NFV/SDN之后，才能实现网络切片，不同的切片依靠NFV和SDN通过共享的物理/虚拟资源池来创建。网络切片还包含MEC资源和功能。

4 多接入边缘计算（MEC）

多接入边缘计算（MEC），就是位于网络边缘的、基于云的IT计算和存储环境。它使数据存储和计算能力部署于更靠近用户的边缘，从而降低了网络时延，可更好的提供低时延、高宽带应用。

MEC可通过开放生态系统引入新应用，从而帮助运营商提供更丰富的增值服务，比如数据分析、定位服务、AR和数据缓存等。

前传和回传

5 前传和回传技术

回传（Backhaul）指无线接入网连接到核心网的部分，光纤是回传网络的理想选择，但在光纤难以部署或部署成本过高的环境下，无线回传是替代方案，比如点对点微波、毫米波回传等，此外，无线mesh网络也是5G回传的一个选项，在R16里，5G无线本身将被设计为无线回传技术，即IAB（5G NR集成无线接入和回传）。

前传（Fronthaul）指BBU池连接拉远RRU部分，如C-RAN章节所述。前传链路容量主要取决于无线空口速率和MIMO天线数量，4G前传链路采用CPRI（通用公共无线接口）协议，但由于5G无线速率大幅提升、MIMO天线数量成倍增加，CPRI无法满足5G时代的前传容量和时延需求，为此，标准组织正在积极研究和制定新的前传技术，包括将一些处理能力从BBU下沉到RRU单元，以减小时延和前传容量等。

无线接入网

为了提升容量、频谱效率，降低时延，提升能效，以满足5G关键KPI，5G无线接入网包含的关键技术包括：C-RAN、SDR（软件定义无线电）、CR（认知无线电）、Small Cells、自组织网络、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、低时延和低功耗技术等。

6 云无线接入网（C-RAN）

云无线接入网（C-RAN），将无线接入的网络功能软件化为虚拟化功能，并部署于标准的云环境中。C-RAN概念由集中式RAN发展而来，目标是为了提升设计灵活性和计算可扩展性，提升能效和减少集成成本。在C-RAN构架下，BBU功能是虚拟化的，且集中化、池化部署，RRU与天线分布式部署，RRU通过前传网络连接BBU池， BBU池可共享资源、灵活分配处理来自各个RRU的信号。

C-RAN的优势是，可以提升计算效率和能效，易于实现CoMP（协同多点传输）、多RAT、动态小区配置等更先进的联合优化方案，但C-RAN的挑战是前传网络设计和部署的复杂性。

7 软件定义无线电（SDR）

软件定义无线电（SDR），可实现部分或全部物理层功能在软件中定义。需要注意软件定义无线电和软件控制无线电的区别，后者仅指物理层功能由软件控制。

在SDR中可实现调制、解调、滤波、信道增益和频率选择等一些传统的物理层功能，这些软件计算可在通用芯片、GPU、DSP、FPGA和其他专用处理芯片上完成。

8 认知无线电（CR）

（编辑：核心网）

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