A. 5g承載網的關鍵技術
5g承載網的關鍵技術分為三類:核心網、回傳和前傳網路、無線接入網。
1、核心網。核心網關鍵技術主要包括:網路功能虛擬化(NFV)、軟體定義網路(SDN)、網路切片和多接入邊緣計算(MEC)。
2、回傳和前傳網路。回傳(Backhaul)指無線接入網連接到核心網的部分,光纖是回傳網路的理想選擇,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,比如點對點微波、毫米波回傳等。前傳指BBU池連接拉遠RRU部分,如C-RAN章節所述。前傳鏈路容量主要取決於無線空口速率和MIMO天線數量,4G前傳鏈路採用CPRI(通用公共無線介面)協議。
3、無線接入網。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:C-RAN、SDR(軟體定義無線電)、CR(認知無線電)、SmallCells、自組織網路、D2D通信、MassiveMIMO、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。
B. 5g無線接入的關鍵技術主要包含
5G網路技術主要分為三類:核心網、回傳和前傳網路、無線接入網。核心網關鍵技術主要包括:網路功能虛擬化(NFV)、軟體定義網路(SDN)、網路切片和多接入邊緣計算(MEC)。
NFV,就是通過IT虛擬化技術將網路功能軟體化,並運行於通用硬體設備之上,以替代傳統專用網路硬體設備。
NFV將網路功能以虛擬機的形式運行於通用硬體設備或白盒之上,以實現配置靈活性、可擴展性和移動性,並以此希望降低網路CAPEX和OPEX。
NFV要虛擬化的網路設備主要包括:交換機(比如OpenvSwitch)、路由器、HLR(歸屬位置寄存器)、SGSN、GGSN、CGSN、RNC(無線網路控制器)、SGW(服務網關)、PGW(分組數據網路網關)、RGW(接入網關)、BRAS(寬頻遠程接入伺服器)、CGNAT(運營商級網路地址轉換器)、DPI(深度包檢測)、PE路由器、MME(移動管理實體)等。NFV獨立於SDN,可單獨使用或與SDN結合使用。
C. 5g的三大核心技術
5G的三大核心技術分別是SBA、CUPS和網路切片。
什麼是SBA?
SBA(ServiceBasedArchitecture),即基於服務的架構。它基於雲原生構架設計,借鑒了IT領域的「微服務」理念。
眾所周知,傳統網元是一種緊耦合的黑盒設計,NFV(網路功能虛擬化)從黑盒設備中解耦出網路功能軟體,但解耦後的軟體依然是「大塊頭」的單體式構架,需進一步分解為細粒度化的模塊化組件,並通過開放API介面來實現集成,以提升應用開發的整體敏捷性和彈性。
為此,業界提出了基於CloudNative的設計原則。
CloudNative的使命是改變世界如何構建軟體,其主要由微服務架構、DevOps和以容器為代表的敏捷基礎架構幾部分組成,目標是實現交付的彈性、可重復性和可靠性。
微服務就是指將Monolithic(這個詞太難傳神翻譯了,本文翻譯成單體式應用程序)拆分為多個粒度更小的微服務,微服務之間通過API交互,且每個微服務獨立於其他服務進行部署、升級、擴展,可在不影響客戶使用的情況下頻繁更新正在使用或盯的應用。
正是基於這樣的設計理念,傳統網元先是轉換為網路功能(NF),然後NF再被分解為多個「網路功能服務」。
SBA=網路功能服務+基於衫彎和服務的介面。網路功能可由多個模塊化的「網路功能服務」組成,並通過「基於服務的介面」來展現其功能,因此「網路功能服務」可以被授權的NF靈活使用。
其中,NRF(NFRepositoryFunction,NF貯存功能)支持網路功能服務注冊登記、狀態監測等,實現網路功能服務自動化管理、選擇和可擴展。
CUPS
CUPS(ControlandUserPlaneSeparation),即控制與用戶面分離。目的是讓網路用戶面功能擺脫「中心化」的囚禁,使其既可靈活部署於核心網(中心數據中心),也可部署於接入網(邊緣數據中心),最終實現可分布式部署。
事實上,核心網一直沿著控制面和用戶面分離的方向演進。比如,從R7開始,通過DirectTunnel技術將控制面和用戶面分離,在3GRNC和GGSN之間建立了直連用戶面隧道,用戶面數據流量直接繞過SGSN在鬧皮RNC和GGSN之間傳輸。到了R8,出現了MME這樣的純信令節點。
只是到了4.5G和5G時代,這一分離的趨勢更加徹底,也更加必要。
其中一大原因就是,為了滿足5G網路毫秒級時延的KPI。
光纖傳播速度為200km/ms,數據要在相距幾百公里以上的終端和核心網之間來回傳送,顯然是無法滿足5G毫秒級時延的。物理距離受限,這是硬傷。
因此,需將內容下沉和分布式的部署於接入網側(邊緣數據中心),使之更接近用戶,降低時延和網路回傳負荷。
網路切片
5G服務是多樣化的,包括車聯網、大規模物聯網、工業自動化、遠程醫療、VR/AR等等。
這些服務對網路的要求是不一樣的,比如工業自動化要求低時延、高可靠但對數據速率要求不高;高清視頻無需超低時延但要求超高速率;一些大規模物聯網不需要切換,部分移動性管理對之而言是信令浪費等等,為此5G要像一把瑞士軍刀一樣,多功能滿足差異化的網路服務。
於是,我們就要把網路切成多個虛擬且相互隔離的子網路,分別應對不同的服務。
當然,這么靈活的切片工作豈是傳統大塊頭的黑盒設備能擔當的,自然要虛擬化、軟體化,再將網路功能進一步細粒度模塊化,才能實現靈活組裝業務應用。
因此,3GPP就確認了由中國移動牽頭26家公司提出的SBA構架為5G核心網基礎構架。