5G网络

5G网络原名第五代移动通信技术，

性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接

5G的发展来自于移动数据日益增长的需求，移动数据暴涨使原始网络能耗骤增，比特成本难以承受，为此ITU为5G定义了eMBB（增强移动带宽，主要是针对4K8K超高清电视、全息技术、增强现实、虚拟现实等应用，对网络带宽要求比较高）、mMTC（海量机器通信，海量的物联网传感器部署于测量、建筑、农业、智慧城市等领域，规模庞大，对时延和移动性要求不高）、uRLLC（超高可靠超低时延通信，主要应用于无人驾驶、车联网、自动工厂，要求低时延和高可靠性）三大应用场景。

5G网络的优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络；另一个优势在于有较低的网络延迟，低于1毫秒

而5G网络的高传输速率是如何实现的呢，

首先我们要先看看移动通信的基本原理，我们的手机信号是通过无线电来进行传递的，无线电是电磁波的一种。我们平时的通信是使用收集通过地面基站来进行信号传递的，手机通过无线信号与移动网络的基站连接，基站再通过线缆与其他基站相连，再通过基站与被呼叫手机相连，实现两个手机的联通。信号的传递需要占用资源——无线电波的频率，如果大家都用一个频率会造成干扰，就像我们使用的对讲机，几个相互连通的对讲机要使用相同的频段，否则无法相互交流。

5G网络要想达到较高的传输速度，首先要实现频率上的突破，现在我们使用的网络是采用中频和高频频段。5G网络采用超高频、极高频网络，这样的高频率带宽大，传输的信息多，但是随着频率越高，波长越短，越趋近于直线传播（绕射能力差），同时在传播介质中衰减也越大，容易造成信号丢失。采用高密度的微基站解决以上问题。

5G网络通过哪些技术实现低时延呢

我们知道端到端的时延由多段路径上的时延加和而成，紧靠单独优化某一局部时延无法达到1nm的极致时延要求，因此5G超低时延的时延需要一系列技术有机结合。主要从两个方面减少时延，一方面要大幅度降低空口传输时延，另一方面要尽可能较少转发节点，缩短源到目的节点之间的距离。

5G网络技术中将提出全光网是实现低时延的重要支撑，新型的多址技术以节省调度开销，同时基于软件定义网络和网络功能虚拟化实现网络切片并采用FlexE技术使业务流以最短最快的路由到达目的用户。

5G网络有很多优点和广阔的前景，但是面临的挑战也不容忽视，下面的文章介绍了国内5G工程建设面临的6大挑战。

http://www.qianjia.com/html/2019-02/27_326646.html

https://www.eefocus.com/communication/429838

为什么要进行网络切片

为了应对不同业务，不同业务对时延、丢包率等因素的要求不同，将5G网络的应用场景划分为三块：

增强型移动宽带（eMBB）：需要关注峰值速率、容量、频谱效率、移动性、网络能效等指标

海量机器通信（mMTC）：主要关注连接数，对下载速率，移动性指标并不关心

高可靠低时延通信（uRLLC）:主要关注高可靠性、移动性和低延时，对连接数、峰值速率、容量、网络能效等指标没大需求

为了满足这些侧重点不同且保证Qos服务质量，将5G网络划分为几个子网，分别用来支持几大场景，因此设计了网络切片。

如何进行网络切片

要利用NFV和SDN技术

NFV（Network function virtualization）网络功能虚拟化，就像电脑上的虚拟机一样，把多余的存储资源、计算资源、网络资源提出来作为虚拟化层，并对这些资源进行统一分配管理形成资源池，便于各种应用管理。

SDN（software defined network）软件定义网络，可以理解为一个大路由器，对数据从一个位置发往另一个位置进行统一管理，可以实现控制和转发，

这两种技术为网络切片提供技术支持。

网络切片及其架构

网络切片本质上就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络，每个虚拟网络根据不同的服务需求，比如时延、带宽、安全性和可靠性来划分，以灵活的应对不同的网络应用场景。

需要根据不同需求将物理网络切片成多个虚拟网络：智能手机切片网络、自动驾驶切片网络、大规模物联网切片网络。

为了实现切片网络，网络功能虚拟化（NFV）是先决条件。网络采用NFV和SDN后才能更容易执行切片。

网络功能虚拟化技术是将网络中的各类物理资源抽象成虚拟资源，并给予指定的网络功能和特定的接入网技术，按需构建端到端的逻辑网络，提供多种网络服务。

在网络切片运行时，能够根据业务和用户的动态需求，进行资源的按需调整，提升网络的灵活性。不同切片间的隔离和区分，能够在保证当前业务质量的前提下，增强整体网络的安全性和强健性。网络切片与虚拟化技术息息相关。NFV(network function virtualization，网络功能虚拟化)与SDN(software defined networking，软件定义网络)作为实现核心网中的网络切片的主要技术支撑，受到了广泛的关注和研究。

作为网络切片的使能技术之一，SDN技术帮助实现网络的控制/数据平面分离及软件可编程并在两者之间定义开放接口，以实现对网络切片中的不同功能的灵活定义。除SDN技术以外，网络切片借助NFV技术实现软硬件解耦，将物理资源抽象成虚拟资源，同时实现功能抽象，使网络设备功能不再依赖于专用硬件，实现灵活的资源共享以提高资源利用率。

当前存在的挑战

当前的无线接入网络架构中，为支撑不同的5G应用，设立了同应用和业务对应的独立的网络，具有独立的接入机制和协议栈，对于每种制式，核心网接口、空口和地面接口之间是端到端耦合，并没有一个接入侧接口或模块能够对多种应用或者传输网络的信息进行交互、翻译以及统一处理。因此，需要一个统筹的接入网络架构，能够利用其接入机制与协议栈来支撑不同的用户和业务接入，为5G应用和业务自适应的无线资源的高效灵活分配提供支持。（这里是调度的一个切入点）

另外网络切片管理包括多个维度和技术：在服务级别创建、激活、维护和停用网络切片;在网络级别调整负载均衡、计费策略、安全性和QoS;抽象和隔离虚拟化网络资源;切片间和切片内资源共享。此外，随着应用和服务的持续升级，网络切片管理的复杂性和难度可能增加。