来源: 人人新享
一、移动通信发展
1.移动通信拓扑及简单网元介绍
2.Volte(VoIP with IMS Control on LTE Guaranteed byPCC)
(1)基于ip多媒体子系统的LTE语音解决方案,因为LTE的EPC网络中不具备语音和多媒体业务的呼叫控制功能,需要通过ip多媒体子系统网络提供业务控制功能
(2)Volte基本网络架构
二、5G关键技术
1.核心层的关键技术:
(1)NFV网络功能虚拟化
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。
(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。
(3)网络切片
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。
(3)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。
2.无线接入网的关键技术:
(1)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。
(2)新频谱大带宽
增加带宽是增加容量和传输速率最直接的方法,5G最大带宽将会达到400MHz,可良好支撑eMBB业务发展。
5G NR主要使用两段频率:FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz——6GHz,又叫sub 6GHz频段;FR2频段的频率范围是24.25GHz——52.6GHz,通常叫它毫米波(mmWave)。毫米波由于其频率高、波长短,易于在较小的空间内集成大规模天线阵,但不容易穿过建筑物或者障碍物,5G网络将会采用小基站的方式来加强传统的蜂窝塔
(3)多规模天线Massive MIMO
要提升无线网速,主要的办法之一是采用多天线技术,即在基站和终端侧采用多个天线,组成MIMO系统。MIMO系统被描述为M×N,其中M是发射天线的数量,N是接收天线的数量(比如4×2 MIMO)。
如果MIMO系统仅用于增加一个用户的速率,即占用相同时频资源的多个并行的数据流发给同一个用户,称之为单用户MIMO(SU-MIMO);如果MIMO系统用于多个用户,多个终端同时使用相同的时频资源进行传输,称之为多用户MIMO(MU-MIMO),MU-MIMO可大幅提升频谱效率。
多天线还应用于波束赋形技术,即通过调整每个天线的幅度和相位,赋予天线辐射图特定的形状和方向,使无线信号能量集中于更窄的波束上,并实现方向可控,从而增强覆盖范围和减少干扰。
Massive MIMO就是采用更大规模数量的天线,目前5G主要采用的64x64 MIMO。Massive MIMO可提升大幅无线容量和覆盖范围,但面临信道估计准确性(尤其是高速移动场景)、多终端同步、功耗和信号处理的计算复杂性等挑战。
(5)全频谱接入
5G全频谱接入涉及6GHz以下低频段和6GHz以上高频段:
低频段作为核心频段,用于广覆盖;
高频段作为辅助频段,用于热点区域速率和容量的提升。
(6)超密集组网-精细化覆盖
3.前传和回传技术关键技术:
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。
4.5G空口关键技术演进
5.5G三大指标
6.5G组网结构
SA(Stand alone),独立组网,就是一套全新的5G网络,包括全新的基站和核心网。
NSA(Non-Standalone),非独立组网,使用现有的4G网络,进行改造、升级和增加一些5G设备,使网络可以让用户体验到5G的超高网速,又不浪费现有的设备。
7.5G语音解决方案(NSA非独立组网)
NSA非独立组网情况下,5G语音方案和4G相同,有VoLTE方案和CS回落方案
8.5G核心网基础架构-SBA(Service Based Architecture)
4G 核心网到5G核心网的新增与演变