5g無線通信的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)

中國已建成規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的5G網(wǎng)絡(luò)，5G發(fā)展走在世界前列。

根據(jù)介紹，基礎(chǔ)設(shè)施方面，中國已建成超234萬個(gè)5G基站。應(yīng)用方面，5G移動(dòng)電話用戶已超5.75億，而國民經(jīng)濟(jì)有97個(gè)大類，一半以上用了5G，要擴(kuò)大5G應(yīng)用，實(shí)施“5G+”行動(dòng)計(jì)劃。除了上述在國民經(jīng)濟(jì)的大類中要擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，還要在制造業(yè)上下更大功夫?！?G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的賦能對制造業(yè)跨越式發(fā)展非常重要，計(jì)劃“十四五”期間建1萬個(gè)以上的5G工廠。

從1G到4G，移動(dòng)通信的核心是人與人之間的通信，個(gè)人的通信是移動(dòng)通信的核心業(yè)務(wù)。但是5G的通信不僅僅是人的通信，而是物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化、無人駕駛被引入，通信從人與人之間通信開始轉(zhuǎn)向人與物的通信，直至機(jī)器與機(jī)器的通信。

5G核心網(wǎng)構(gòu)架主要包含三大關(guān)鍵技術(shù)：SBA、CUPS和網(wǎng)絡(luò)切片

什么是SBA?

SBA(Service Based Architecture)，即基于服務(wù)的架構(gòu)。它基于云原生構(gòu)架設(shè)計(jì)，借鑒了IT領(lǐng)域的“微服務(wù)”理念。

眾所周知，傳統(tǒng)網(wǎng)元是一種緊耦合的黑盒設(shè)計(jì)，NFV(網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)從黑盒設(shè)備中解耦出網(wǎng)絡(luò)功能軟件，但解耦后的軟件依然是“大塊頭”的單體式構(gòu)架，需進(jìn)一步分解為細(xì)粒度化的模塊化組件，并通過開放API接口來實(shí)現(xiàn)集成，以提升應(yīng)用開發(fā)的整體敏捷性和彈性。

CUPS

CUPS(Control and User Plane Separation)，即控制與用戶面分離。目的是讓網(wǎng)絡(luò)用戶面功能擺脫“中心化”的囚禁，使其既可靈活部署于核心網(wǎng)(中心數(shù)據(jù)中心)，也可部署于接入網(wǎng)(邊緣數(shù)據(jù)中心)，最終實(shí)現(xiàn)可分布式部署。

事實(shí)上，核心網(wǎng)一直沿著控制面和用戶面分離的方向演進(jìn)。比如，從R7開始，通過Direct Tunnel技術(shù)將控制面和用戶面分離，在3G RNC和GGSN之間建立了直連用戶面隧道，用戶面數(shù)據(jù)流量直接繞過SGSN在RNC和GGSN之間傳輸。到了 R8，出現(xiàn)了MME這樣的純信令節(jié)點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)切片

5G服務(wù)是多樣化的，包括車聯(lián)網(wǎng)、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程醫(yī)療、VR/AR等等。

這些服務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的要求是不一樣的，比如工業(yè)自動(dòng)化要求低時(shí)延、高可靠但對數(shù)據(jù)速率要求不高;高清視頻無需超低時(shí)延但要求超高速率;一些大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)不需要切換，部分移動(dòng)性管理對之而言是信令浪費(fèi)等等，為此5G要像一把瑞士軍刀一樣，多功能滿足差異化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

于是，我們就要把網(wǎng)絡(luò)切成多個(gè)虛擬且相互隔離的子網(wǎng)絡(luò)，分別應(yīng)對不同的服務(wù)。

當(dāng)然，這么靈活的切片工作豈是傳統(tǒng)大塊頭的黑盒設(shè)備能擔(dān)當(dāng)?shù)?，自然要虛擬化、軟件化，再將網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)一步細(xì)粒度模塊化，才能實(shí)現(xiàn)靈活組裝業(yè)務(wù)應(yīng)用。

傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)要解決的是信息速度、無障礙的傳輸，自由、開放、共享是互聯(lián)網(wǎng)的基本精神，但是在5G基礎(chǔ)上建立的是智能互聯(lián)網(wǎng)。智能互聯(lián)網(wǎng)不僅是要實(shí)現(xiàn)信息傳輸，還要建立起一個(gè)社會(huì)和生活的新機(jī)制與新體系。智能互聯(lián)網(wǎng)的基本精神是安全、管理、高效、方便。安全是5G之后的智能互聯(lián)網(wǎng)第一位的要求。假設(shè)5G建設(shè)起來卻無法重新構(gòu)建安全體系，那么會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞力。

因此，3GPP就確認(rèn)了由中國移動(dòng)牽頭26家公司提出的SBA構(gòu)架為5G核心網(wǎng)基礎(chǔ)構(gòu)架。

在5G的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中，在底層就應(yīng)該解決安全問題，從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之初，就應(yīng)該加入安全機(jī)制，信息應(yīng)該加密，網(wǎng)絡(luò)并不應(yīng)該是開放的，對于特殊的服務(wù)需要建立起專門的安全機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)不是完全中立、公平的。舉一個(gè)簡單的例子：網(wǎng)絡(luò)保證上，普通用戶上網(wǎng)，可能只有一套系統(tǒng)保證其網(wǎng)絡(luò)暢通，用戶可能會(huì)面臨擁堵。但是智能交通體系，需要多套系統(tǒng)保證其安全運(yùn)行，保證其網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁堵時(shí)，必須保證智能交通體系的網(wǎng)絡(luò)暢通。而這個(gè)體系也不是一般終端可以接入實(shí)現(xiàn)管理與控制的。