5G網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)

所有主要的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商都在積極推動(dòng)他們的5G進(jìn)步 - 如果你相信商業(yè)廣告，5G正在推出和推出，從而實(shí)現(xiàn)更高帶寬的應(yīng)用和機(jī)器對(duì)機(jī)器的交互。

雖然5G的推出確實(shí)似乎正在進(jìn)行中，但這并不是一個(gè)“全有或全無(wú)”的主張。與大多數(shù)創(chuàng)新一樣，推出是一個(gè)分階段的過(guò)程。

物聯(lián)網(wǎng)、智能邊緣和AI/IVR的高級(jí)5G特性和能力是非常真實(shí)的，應(yīng)該注意5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)才能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

5G通用物理架構(gòu)

廣義的5G架構(gòu)如下圖所示。有三個(gè)物理組件：

無(wú)線接入網(wǎng)。這是連接到移動(dòng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部分。

演進(jìn)的分組核心網(wǎng) （EPC）。這構(gòu)成了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的核心部分，并充當(dāng)RAN與互聯(lián)網(wǎng)或其他基于IP的服務(wù)之間的橋梁。

網(wǎng)絡(luò)多媒體子系統(tǒng)。大多數(shù)人認(rèn)為這是LTE語(yǔ)音（VoLTE）組件，但通過(guò)設(shè)計(jì)，它比這更通用。IMS的目的是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)提供IP應(yīng)用服務(wù)，無(wú)論是IP語(yǔ)音還是其他一些基于IP的通信服務(wù)。

5G中的物理組件組織實(shí)際上與4G / LTE沒(méi)有什么不同。5G的不同之處在于5G RAN的功能以及EPC的組織朝著更高層次的虛擬化方向發(fā)展。

無(wú)線接入網(wǎng)

5G引入的關(guān)鍵功能之一是它定義了三個(gè)不同的頻譜頻段，用于特定目的：

低頻段（低于 1 千兆赫）。這也是LTE今天使用的頻譜。這是最大化覆蓋范圍的最佳選擇，但最大帶寬最高約為100Mbps。

中頻帶（低于 6 千兆赫）。中頻帶提供更高的1Gbps帶寬和更低的延遲，這對(duì)許多物聯(lián)網(wǎng)或機(jī)器對(duì)機(jī)器應(yīng)用至關(guān)重要。然而，通過(guò)建筑物和物體接收是一個(gè)問(wèn)題。5G通過(guò)使用多個(gè)輸入，多個(gè)輸出（MIMO）宏單元來(lái)增加并發(fā)用戶的數(shù)量來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。一種稱為“波束成形”的技術(shù)也是5G中的一項(xiàng)新創(chuàng)新，其中天線向每個(gè)連接的設(shè)備發(fā)送定向信號(hào)，并具有監(jiān)控功能，以提高信號(hào)質(zhì)量。

高頻段 （》6GHz） 或毫米波。當(dāng)涉及到5G時(shí)，這得到了大多數(shù)媒體的關(guān)注，因?yàn)樗峁┝烁哌_(dá)10Gbps的峰值數(shù)據(jù)速率和極低的延遲。正如您所期望的那樣，您支付的價(jià)格非常有限（小于一平方英里）并且物體/建筑物的穿透力較差。然而，它確實(shí)適合WiFi等技術(shù)與其低頻段和中頻前身之間的一個(gè)很好的最佳平衡點(diǎn)。

RAN 的另一個(gè)關(guān)鍵特性是能夠合并邊緣路由。在設(shè)備和智能邊緣組件之間或設(shè)備之間路由流量可顯著減少 EPC 路由所涉及的延遲。

演進(jìn)分組核心

5G EPC也有一些創(chuàng)新，我將在下一篇文章中更詳細(xì)地介紹它們?？偟膩?lái)說(shuō)，5G EPC正在更新，以更好地管理和集成語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)連接。EPC的關(guān)鍵創(chuàng)新是：

控制平面（連接設(shè)置/拆卸）和用戶平面（通信內(nèi)容）之間的完全分離。某些應(yīng)用程序的設(shè)備很少，但帶寬要求非常高。其他人使用大量的傳感器設(shè)備，每個(gè)設(shè)備都需要非常低的帶寬。用戶和控制平面的分離允許網(wǎng)絡(luò)根據(jù)需要靈活地將資源分配給一個(gè)或另一個(gè)。

虛擬化。與前幾代固定功能EPC硬件組件相比，定義具有運(yùn)行VNF和標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器平臺(tái)能力的虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能（NFV）可降低成本并提高靈活性。

網(wǎng)絡(luò)切片。這有點(diǎn)類似于計(jì)算、內(nèi)存和存儲(chǔ)組件的虛擬化，僅將物理網(wǎng)絡(luò)資源切片為邏輯網(wǎng)絡(luò)功能。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片都由專用于為特定客戶或服務(wù)提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)資源組成。網(wǎng)絡(luò)切片也彼此隔離和隔離，因此一個(gè)行為不良的系統(tǒng)不會(huì)中斷其他系統(tǒng)的服務(wù)。前幾代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)只是將管道視為每個(gè)人都共享的帶寬。5G將這些資源分解成可以分配、使用和隔離的虛擬化網(wǎng)絡(luò)切片。隨著物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)槟壳盁o(wú)法控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和框架。

EPC正在經(jīng)歷變革，但它更多的是關(guān)于“幕后”的改進(jìn)和效率，以便在RAN中承擔(dān)改進(jìn)的增加負(fù)擔(dān)。

網(wǎng)絡(luò)多媒體子系統(tǒng)

高級(jí)視圖是此組件在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)特定的基于 IP 的應(yīng)用程序和服務(wù)。

IMS最廣為人知的用例是LTE語(yǔ)音（VoLTE）。前幾代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（甚至4G /LTE）將移動(dòng)語(yǔ)音和短信服務(wù)（SMS）作為電路交換數(shù)據(jù)而不是IP來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著網(wǎng)絡(luò)向端到端IP發(fā)展，需要解決的第一個(gè)應(yīng)用程序是這兩種服務(wù)。因此，第一個(gè)定義的IMS涉及使用IP語(yǔ)音（VoIP）技術(shù)而不是舊的電路交換方法與移動(dòng)電話通信的組件。這最終打破了舊電路交換語(yǔ)音和短信與前幾代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)新的基于IP的數(shù)據(jù)服務(wù)之間的分歧。通過(guò)遷移到VoLTE，現(xiàn)在可以消除網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)電路交換部分，從而節(jié)省硬件和維護(hù)成本。

審核編輯：郭婷