5g网络的关键技术有，5G网络的关键技术有哪些

很多朋友对5g网络的关键技术有，5G网络的关键技术有哪些不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

5G网络技术主要分为核心网、回传和前传网络、无线接入网三类。

核心网

核心网的关键技术主要包括：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利用IT虚拟化技术将网络功能软件化并运行在通用硬件设备上，以取代传统的专用网络硬件设备。 NFV以虚拟机的形式在通用硬件设备或白盒上运行网络功能，以实现配置的灵活性、可扩展性和移动性，并希望降低网络CAPEX和OPEX。

NFV要虚拟化的网络设备主要包括：交换机（如OpenvSwitch）、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（深度数据包检测）、PE路由器、MME（移动管理实体）等。

NFV独立于SDN，可以单独使用，也可以与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（也称为数据平面）与控制层（也称为控制平面）分离的网络设计解决方案。网络基础设施层和控制层通过标准接口连接，例如OpenFLow（第一个用于互连数据和控制平面的开放协议）。

SDN将网络控制平面与通用硬件设备解耦，通过软件对网络资源进行集中控制。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（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可以实现集中管理、提高设计灵活性、引入开源工具，具有降低CAPEX和OPEX、刺激创新的优势。

3、网络切片（NetworkSlicing）

5G网络将面向不同的应用场景，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、可靠性等有不同的影响。甚至计费方式。需求不同，因此需要将一个物理网络划分为多个虚拟网络，每个虚拟网络面临不同的应用场景需求。虚拟网络在逻辑上是独立的，互不影响。

网络切片只有在NFV/SDN落地后才能实现。不同切片依靠NFV和SDN通过共享物理/虚拟资源池来创建。网络切片还包含MEC资源和能力。

4、多接入边缘计算（MEC）

多接入边缘计算（MEC）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能够部署在更靠近用户边缘的位置，从而降低网络延迟，更好地提供低延迟、高带宽的应用。

MEC可以通过开放的生态系统引入新的应用，从而帮助运营商提供更丰富的增值服务，例如数据分析、位置服务、AR和数据缓存。

5、 前传和回传技术

回程是指无线接入网络中连接到核心网络的部分。光纤是回程网络的理想选择。但在光纤部署困难或部署成本过高的环境下，无线回传是一种替代方案，例如点对点微波。毫米波回程等。此外，无线网状网络也是5G回程的一种选择。在R16中，5G无线本身将被设计为无线回程技术，即IAB（5GNR集成无线接入和回程）。

前传是指BBU 池中连接到远端RRU 的部分，如C-RAN 章节中所述。前传链路的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（通用公共无线电接口）协议。但由于5G无线速率大幅提升以及MIMO天线数量成倍增加，CPRI无法满足5G时代的要求。前传容量和延迟要求。为此，标准组织正在积极研究和制定新的前传技术，包括将部分处理能力从BBU转移到RRU单元，以减少时延和前传容量。

无线接入网络

为了提高容量、频谱效率、减少时延、提高能源效率以满足关键的5G KPI，5G无线接入网络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） 、SmallCells、自组织网络、D2D通信、MassiveMIMO、毫米波、先进调制和接入技术、带内全双工、载波聚合、低时延低功耗技术等。

6、 云无线接入网络（C-RAN）

云无线接入网络（C-RAN）软件将无线接入网络功能转变为虚拟化功能，并将其部署在标准云环境中。 C-RAN概念是从集中式RAN发展而来，旨在提高设计灵活性和计算可扩展性，提高能源效率并降低集成成本。 C-RAN架构下，BBU功能虚拟化、集中化、池化，RRU和天线分布式部署。 RRU通过前传网络连接到BBU池。 BBU池可以共享资源，灵活分配和处理来自每个RRU的数据。信号。

C-RAN的优势在于可以提高计算效率和能源效率，并且易于实现CoMP（协调多点传输）、多RAT、动态小区配置等更先进的联合优化方案。然而，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）允许在软件中定义部分或全部物理层功能。值得注意的是软件定义无线电和软件控制无线电之间的区别。后者仅意味着物理层功能由软件控制。

一些传统的物理层功能，如调制、解调、滤波、信道增益和频率选择等都可以在SDR中实现。这些软件计算可以在通用芯片、GPU、DSP、FPGA等专用处理芯片上完成。

8、 认知无线电（CR）

认知无线电（CR）通过了解无线内部和外部环境状态来实时做出行为决策。 SDR被认为是CR的使能技术，但CR包含并实现了多种技术应用，例如动态频谱接入、自组织网络、认知无线电抗干扰系统、认知网关、认知路由和实时频谱管理、协作式MIMO 等

9、SmallCells

SmallCells 是小型基站（小型小区）。与传统宏基站相比，SmallCells的发射功率较低，覆盖范围较小。它们的覆盖范围通常为10米至数百米。 SmallCell通常分为Microcell、Picocell和Family Femtocell。

SmallCells的使命是不断补充宏站的覆盖盲点和容量，以更低的成本提升网络服务质量。考虑到5G无线频段越来越高，未来也会部署5G毫米波频段。无线信号频段较高，覆盖范围较小。此外，未来多场景的用户流量需求将持续上升。后5G时代将大量部署Small Cell。这些SmallCell将与宏站组成超密集的混合异构（HetNet）网络，这将对网络管理、频率干扰等带来前所未有的复杂性挑战。

10、 自组织网络（SON）

自组织网络（SON）是指能够自动协调相邻小区、自动配置和自优化，以减少网络干扰、提高网络运行效率的网络。

SON并不是一个新概念。早在3G时代就被提出。但在5G时代，SON将是一项至关重要的技术。如上所述，5G时代网络致密化给网络干扰和管理带来了前所未有的复杂性挑战。需要SON来最大限度地减少网络干扰和管理，但即使是SON也可能无法应对超密集的5G网络。因此，还是需要上面提到的CR（认知无线电）技术来帮忙。

11、 设备到设备通信(D2D)

设备到设备通信（D2D）是指数据传输不经过基站，而是允许一个移动终端设备直接与另一移动终端设备进行通信。 D2D起源于4G时代，被称为LTE邻近服务（ProSe）技术。它是一种基于3GPP通信系统的短距离通信技术，主要包括两大功能：

•Directdiscovery，直连发现功能，终端发现周围有可以直接连接的终端；

•直接通讯，与周边终端直接通讯、数据交换。

4G时代，D2D通信主要应用于公共安全领域。 5G时代，由于车联网、自动驾驶、可穿戴设备等大量物联网应用的兴起，D2D通信的应用范围将大大扩展，但也会面临安全问题。以及资源分配公平性挑战。

13、大规模MIMO

提高无线网络速度的主要方法之一是采用多天线技术，即在基站和终端侧使用多根天线组成MIMO系统。 MIMO系统被描述为MN，其中M是发射天线的数量，N是接收天线的数量（例如42 MIMO）。

如果MIMO系统仅用于提高一个用户的速率，即将占用相同时频资源的多个并行数据流发送给同一个用户，则称为单用户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，则称为多用户MIMO(MU-MIMO)。 MU-MIMO可以极大地提高频谱效率。

波束形成技术还采用多天线，即通过调整每个天线的幅度和相位，赋予天线辐射方向图特定的形状和方向，使无线信号能量集中在较窄的波束和方向上。是可控的，从而增强覆盖范围并减少干扰。

MassiveMIMO 使用更多数量的天线。目前，5G主要采用64x64MIMO。 MassiveMIMO可以显着提升无线容量和覆盖范围，但面临信道估计精度（尤其是高速移动场景）、多终端同步、功耗和信号处理计算复杂度等挑战。

14、 毫米波（mmWave）

毫米波（mmWave）是指射频频率在30GHz至300GHz之间、波长范围为1mm至10mm的无线电波。 5G与2/3/4G最大的区别之一是毫米波的引入。毫米波的缺点是传播损耗大、穿透能力弱。毫米波的优点是带宽大、速率高、MassiveMIMO天线尺寸小，适合部署在Small Cell、室内、固定无线、回传等场景。

15、 波形和多址技术

4G时代采用的是OFDM技术。 OFDM具有减少小区间干扰、抗多径干扰、降低发射机和接收机实现复杂度、兼容多天线MIMO技术等优点。但在5G时代，由于增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超可靠低时延通信（uRLLC）三大应用场景的定义，这些场景不能只考虑抗多径干扰、MIMO兼容性等问题也对频谱效率、系统吞吐量、时延、可靠性、可同时接入的终端数量、信令开销、实现复杂度等提出了新的要求。为此，5GR15采用了CP-OFDM波形并能适应灵活的参数集，灵活支持不同的子载波间隔，复用不同级别和时延的5G业务。对于5GmMTC场景，由于正交多址（OMA）可能无法满足所需的连接密度，因此非正交多址（NOMA）方案成为广泛讨论的主题。

16、 带内全双工(IBFD)

带内全双工（IBFD）可能是5G时代最有前途的技术之一。 FDD 和TDD 都不是全双工，因为它们都不能同时在同一频率信道上发送和接收信号。带内全双工可以在同一频段内同时发送和接收信号，这与半双工不同。与工业解决方案相比，传输速率可提高两倍。

但带内全双工会带来较强的自干扰。实现该技术的关键是消除自干扰。不过，值得一提的是，自干扰消除技术正在不断完善。一些最新的研究和实验结果让业界看到了希望，但最大的挑战是实现复杂度和成本太高。

17、载波聚合与双连接技术

载波聚合(CA) 通过组合多个独立的载波通道来增加带宽，从而提高数据速率和容量。载波聚合分为带内连续、带内非连续和带间非连续三种组合方式。实现复杂度依次增加。

载波聚合已在4G LTE中得到采用，并将成为5G的关键技术之一。 5G物理层可支持多达16个载波的聚合，实现更高速的传输。

双连接（DC）是指手机在连接状态下可以同时使用至少两个不同基站（分为主站和从站）的无线资源。双连接引入了“分流承载”的概念，即将数据在PDCP层分流到两个基站。主站用户面的PDCP层负责主从站之间的PDU编号、数据分流和聚合等功能。

双连接与载波聚合的不同之处主要在于数据分流和聚合的层次不同。

未来4G和5G将长期共存，包括4G无线接入网和5GNR双连接（EN-DC）、5GNR和4G无线接入网（NE-DC）双连接、4G无线接入下5G核心网。不同的双连接形式，例如网络与5GNR之间的双连接（NGEN-DC）、5GNR与5GNR之间的双连接，将在5G网络的演进过程中长期存在。

18、低延迟技术

为了满足5GURLLC场景，例如自动驾驶、远程控制等应用，低时延是5G的关键技术之一。为了降低网络数据包传输时延，5G主要从无线空口和有线回传两个方面来实现。在无线空口侧，5G主要通过缩短TTI时长、增强调度算法来降低空口时延。在有线回传方面，MEC部署使数据和计算更接近用户侧，从而降低网络回传的物理成本。时间延迟。

19、 低功耗广域网技术(LPWA)

mMTC是5G的主要场景。 5G的目标是万物互联。考虑到未来物联网设备数量呈指数级增长，LPWA（低功耗广域网）技术在5G时代至关重要。

一些LPWA（低功耗广域网）技术正在广泛部署，例如LTE-M（也称为CAT-M1）、NB-IoT（CAT-NB1）、Lora、Sigfox等，具有低功耗、覆盖广、成本低、连接量大是这些技术的共同特点，但这些技术特点本身是矛盾的：一方面，我们采用降低功耗的方法，比如让物联网终端进入休眠状态。发送数据后的状态，如减少覆盖范围以延长电池寿命（通常为几年到10年）；另一方面，我们必须提高每比特的传输功率并降低数据速率来增强覆盖范围。因此，我们根据不同的应用场景权衡利弊。在这些矛盾中寻找最佳平衡点是LPWA技术长期面临的课题。

4G时代，定义了NB-IoT和LTE-M两大蜂窝物联网技术。 NB-IoT和LTE-M将继续从4GR13、R14演进到5GR15、R16、R17。它们属于未来5GmMTC场景，是5G万物互联的重要组成部分。

20.卫星通信

卫星通信接入已纳入5G标准。与2/3/4G网络相比，5G是“网络的网络”。卫星通信将融入5G架构，实现卫星、地面无线和其他电信基础设施组成的无缝互联网络。未来，5G流量将根据带宽、延迟、网络环境和应用需求在无缝互联的网络中动态流动。责任编辑：CC

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