5G通信技术的一些基础知识
  发表时间:2024-06-20 12:39:02 | 作者:米乐首页 

  第五代移动电话行动通信标准,也称第五代移动通信技术,外语缩写:5G(5th generaon),也是 4G 之后的延伸。ITU 为 5G 定义了 eMBB(增强移动宽带)、mMTC(海量大连接)、URLLC(低时延高可靠)三大应用场景。

  (1)增强移动宽带(eMBB) 典型应用包括超高清视频、虚拟现实、增强现实等。关键的性能指标包括 100Mbps用户体验速率(热点场景可达 1Gbps)、数十 Gbps 峰值速率、每平方公里数十 Tbps 的流量密度、每小时 500km 以上的移动性等。

  (2)海量大连接(mMTC) 典型应用包括智慧城市、智能家居等。这类应用对连接密度要求较高,同时呈现行业多样性和差异化。

  (3)低时延高可靠(URLLC) 典型应用包括工业控制、无人机控制、智能驾驶控制等,这类场景聚焦对时延极其敏感的业务,高可靠性也是其基本要求。

  二、对5G有了一个粗略的概念之后我们再来看下5G的相关术语,了解其特点。

  IMT-2020(5G)推进组于 2013 年 2 月由工信部、发改委和科技部联合推动成立,目前至少有 56 家成员单位,涵盖国内移动通信领域产学研用主要力量, 是推动国内5G技术研究及国际交流合作的主要平台。

  3GPP 全称 3rd Generation Partnership Project,是一个国际性通讯组织。成员包括四类:组织会员、市场代表、观察员和特邀嘉宾(Guests其中组织会员包括 ARIB(日本电波产业协会)、ATIS(美国电信行业解决方案联盟)、CCSA(中国通信标准化协会)、ETSI(欧洲电信标准化协会)、TSDSI(印度电信标准开发协会)、TTA(韩国电信技术协会)和 TTC(日本电信技术委员会3GPP 会定期并发布新的无线G 标准的版本。按计划 5G 第二阶段的 R16 在 2019年第四季度完成。

  NSA(Non Standalone 非独立组网):其中 NSA 组网是过渡方案,主要以提升热点区域带宽为主要目标,没有独立信令面,依托 4G 基站和核心网工作,相对标准制定进展快些,已于 2017 年 12 月完成相关标准化工作。SA(Standalone,独立组网) :2018 年 6 月,3GPP 5G 标准 SA(Standalone,独立组网)方案在 3GPP 全会正式完成并发布,这标志着首个线G 标准正式出炉,即 Release15 版本。

  由于 5G 频谱效率较 4G 提升了 5~15 倍,业内提出采用新型多址接入复用方式,即非正交多址接入(NOMA)。在正交多址技术(OMA)中,只能为一个用户分配单一的无线资源,按频率分割或按时间分割,而 NOMA方式可将一个资源分配给多个用户。在某些场景中,比如远近效应场景和广覆盖多节点接入的场景,特别是上行密集场景,采用功率复用的非正交接入多址方式较传统的正交接入有明显的性能优势,更适合未来系统的部署。

  红外波(infrared wave)之间。应用到 5G 技术的毫米波为 24 到 100 GHz 的频段。毫米波的极高频率让它有着极快的传输速率,同时它的较高带宽也让运营商的频段选择更广。

  超密集组网将是满足 2020 年以及未来移动数据流量需求的主要技术手段。超密集组网通过更加“密集化”的无线网络基础设施部署,可获得更高的频率复用效率,从而在局部热点区域实现百倍量级的系统容量提升。超密集组网的典型应用场景主要包括:办公室、密集住宅、密集街区、校园、大型集会、体育场、地铁、公寓等。

  同时同频全双工技术是指设备的发射机和接收机占用相同的频率资源同时进行工作,使得通信双方在上、下行可以在相同时间使用相同的频率,突破了现有的频分双工(FDD)和时分双工(TDD)模式,是通信节点实现双向通信的关键之一。与现有的 FDD 或 TDD 双工方式相比,同时同频全双工技术能够将无线资源的使用效率提升近一倍,从而显著提高系统吞吐量和容量。

  硬件以及虚拟化技术,来承载很多功能的软件处理。从而降低网络昂贵的设备成本。可以通过软硬件解耦及功能抽象,使网络设备功能不再依赖于专用硬件,资源可以充分灵活共享,实现新业务的快速开发和部署,并基于实际业务需求进行自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等。

  模块化设计、接口服务化和 IT 化、增强的能力开放等新特性,以满足 5G 网络灵活、高效、开放的发展趋势。5G 核心网实现了网络功能模块化以及控制功能与转发功能的完全分离。控制面可以集中部署,对转发资源进行全局调度;用户面则可按需集中或分布式灵活部署,当用户面下沉靠近网络边缘部署时,可实现本地流量分流,支持端到端毫秒级时延。

  为了满足 5G 超高流量和超高速率需求,除尽力争取更多 IMT(国际移动通信,International Mobile Telecommunications)专用频谱外,还应进一步探索新的频谱使用方式,扩展 IMT 的可用频谱。在 5G中,频谱共享技术具备横跨不同网络或系统的最优动态频谱配置和管理功能,以及智能自主接入网络和网络间切换的自适应功能,可实现高效、动态、灵活的频谱使用,以提升空口效率、系统覆盖层次和密度等,从而提高频谱综合利用效率。

  MEC 通过将计算存储能力与业务服务能力向网络边缘迁移,使应用、服务和内容可以实现本地化、近距离、分布式部署,从而一定程度解决了 5G 增强移动宽带、海量机器类通信、超高可靠低时延通信等技术场景的业务需求。同时 MEC 通过充分挖掘网络数据和信息,实现网络上下文信息的感知和分析,并开放给第三方业务应用,有效提升了网络的智能化水平,促进网络和业务的深度融合。

  网络切片是端到端的逻辑子网,涉及核心网络(控制平面和用户平面)、无线接入网、IP 承载网和传送网,需要多领域的协同配合,不同的网络切片之间可共享资源也可以相互隔离。基于 SDN/NFV 技术进行网络切片进而实现通用硬件上的多用途组网,是业界的普遍共识。不同网络切片通过虚拟化技术实现对同一个物理基础设施的共享,从而使得资源利用率最大化;每一个切片的资源和功能可以通过定制化,更好的匹配业务需求;移动网络基础设施可以基于运营商规划,动态实现切片生命周期管理,灵活切分为多个业务网络;网络切片实例可以开放给第三方 MVNO,从而实现运营商网络资源的多租户商业模式。

  5G 核心网融入了 SDN、NFV、云计算的核心思想,具备控制与承载分离的特征。控制面采用服务化架构,以虚拟化为最优实现方式,能够基于统一的 NFVI 资源池,采用虚机、虚机上的容器等方式实现云化部署、弹性扩缩容,同时有利于方便灵活地提供网络切片功能;通过用户面功能(UPF)下沉、业务应用虚拟化,实现边缘计算。用户面功能可根据性能要求和 NFV 转发性能提升技术的进展,基于通用硬件(x86 服务器或通用转发硬件)或基于专用硬件实现。

  光纤宽带网络的建设统筹考虑,在光纤光缆、机房等基础设施,以及承载设备等方面实现资源共享。

  回传(Backhaul: CU-核心网):传递无线侧网元设备 CU 和核心网网元间的数据。

  波束赋形技术不仅能大幅度增加容量,还可大幅度提高基站定位精度,当前的手机基站定位的精度很粗劣,这是源于基站全向辐射的模式。而当波束赋型技术成功应用后,基站对手机的辐射波瓣是很窄的,这就知道了手机相对于基站的方向角,再加上通过接收功率大小推导出手机与基站的距离,就可以实现手机的精准定位了,并因此而扩展出非常多的定位增值服务。

  未来无线网络将部署超过现有站点 10 倍以上的各种无线节点,在宏站覆盖区内,站点间距离将保持 10 m 以内,并且支持在每 1 km2范围内为 25 000 个用户提供服务 。同时也可能出现活跃用户数和站点数的比例达到 1∶ 1 的现象, 即用户与服务节点一一对应。密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离,使得网络的功率和频谱效率大幅度提高,同时也扩大了网络覆盖范围,扩展了系统容量,并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。

  传统移动通信网络中, 主要依靠人工方式完成网络部署及运维,既耗费大量人力资源又增加运行成本,而且网络优化也不理想。在未来 5G 网络中,将面临网络的部署、 运营及维护的挑战, 这主要是由于网络存在各种无线接入技术, 且网络节点覆盖能力各不相同,它们之间的关系错综复杂。因此,自组织网络(self-organizing network,SON) 的智能化将成为 5G 网络必不可少的一项关键技术。

  内容分发网络是在传统网络中添加新的层次,即智能虚拟网络。CDN 系统综合考虑各节点连接状态、 负载情况以及用户距离等信息,通过将相关内容分发至靠近用户的 CDN 代理服务器上, 实现用户就近获取所需的信息,使得网络拥塞状况得以缓解,降低响应时间,提高响应速度。CDN 网络架构在用户侧与源 server 之间构建多个 CDN代理 server,可以降低延迟、 提高 QoS(quality of service)。

  D2D 通信是一种基于蜂窝系统的近距离数据直接传输技术。D2D会话的数据直接在终端之间进行传输, 不需要通过基站转发, 而相关的控制信令,如会话的建立、 维持、 无线资源分配以及计费、 鉴权、 识别、 移动性管理等仍由蜂窝网络负责 。蜂窝网络引入 D2D 通信, 可以减轻基站负担, 降低端到端的传输时延, 提升频谱效率,降低终端发射功率。当无线通信基础设施损坏, 或者在无线网络的覆盖盲区,终端可借助 D2D 实现端到端通信甚至接入蜂窝网络。在 5G网络中, 既可以在授权频段部署 D2D 通信,也可在非授权频段部署。

  M2M 的定义主要有广义和狭义 2 种。广义的 M2M 主要是指机器对机器、 人与机器间以及移动网络和机器之间的通信, 它涵盖了所有实现人、 机器、系统之间通信的技术;从狭义上说, M2M 仅仅指机器与机器之间的通信。智能化、 交互式是 M2M 有别于其它应用的典型特征, 这一特征下的机器也被赋予了更多的“智慧”。M2M(machine to machine, M2M)作为

  物联网在现阶段最常见的应用形式, 在智能电网、 安全监测、城市信息化、 环境监测等领域实现了商业化应用。

  ICN 所指的信息包括实时媒体流、 网页服务、 多媒体通信等,而信息中心网络就是这些片段信息的总集合。因此,ICN 的主要概念是信息的分发、 查找和传递,不再是维护目标主机的可连通性。不同于传统的以主机地址为中心的 TCP /IP 网络体系结构,ICN 采用的是以信息为中心的网络通信模型, 忽略 IP 地址的作用, 甚至只是将其作为一种传输标识。全新的网络协议栈能够实现网络层解析信息名称、 路由缓存信息数据、 多播传递信息等功能, 从而较好地解决

  计算机网络中存在的扩展性、 实时性以及动态性等问题。ICN 信息传递流程是一种基于发布订阅方式的信息传递流程。

  移动云计算是一种全新的 IT 资源或信息服务的交付与使用模式,它是在移动互联网中引入云计算的产物。移动网络中的移动智能终端以按需、 易扩展的方式连接到远端的服务提供商, 获得所需资源,主要包含基础设施、 平台、 计算存储能力和应用资源。SaaS 软件服务为用户提供所需的软件应用,终端用户不需要将软件安装在本地的服务器中,只需要通过网络向原始的服务提供者请求自己所需要的功能软件。PaaS 平台的功能是为用户提供创建、

  测试和部署相关应用等服务。PaaS 自身不仅拥有很好的市场应用场景, 而且能够推进SaaS。而 IaaS 基础设施提供基础服务和应用平台。

  AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,可以设想,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能,但能像人那样思考、也可能超过人的智能。

  增强现实技术,它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等),通过电脑等科学技术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时叠加到了同一个画面或空间同时存在。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向,是仿真技术与计算机

  图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合,是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的 VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外,还有听觉、触觉、力觉、运动等感知,甚至还包括嗅觉和味觉等,也称为多感知。自然技能是指人的头部转动,眼睛、手势、或其他人体行为动作,由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据,并对用户的输入作出实时响应,并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

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  是高性能,双通道,单刀单掷(SPSTx 2)音频开关。耗尽型技术允许器件在不存在V CC 时导通信号,在存在V CC 时隔离信号。在信号导通期间,耗尽型栅极控制允许FSA553实现卓越的THD + N性能,同时消耗最小的功率。 特性 null 双SPST耗尽型开关 常闭(当

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  Broadcom通过ExpressFabric计划和硬件和软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。业界首款ExpressFabric平台可实现基于Gen3 PCI Express的高性能,低延迟,可扩展,经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并允许多个主机使用标准PCIe枚举驻留在单个基于PCIe的网络上 - 这是PCIe设备以前无法提供的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...

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  ExpressLane PEX 8311单通道PCI Express(PCIe)至32位,66MHz通用本地总线桥接器提供这两种标准之间的完整协议转换。该设备使用户能够为各种应用添加可扩展的高带宽互连,包括通信线卡,监控系统,工业控制,IP媒体服务器和医疗成像。许多嵌入式系统设计,Root Complex或基于EndPoint,现在利用PCI现在可以轻松迁移到PCIe。 PCIe接口符合PCI Express规范r1.0a。此外,该桥具有双独立的全功能DMA引擎,可从本地处理器卸载将数据从桥的一侧移动到另一侧所涉及的开销任务。吞吐量增强功能(如预读模式,可编程读取预取计数器和深度FIFO缓冲器)允许零等待状态突发速率高达264MB /秒。其他增强功能,如即时端接交换,多个GPIO和邮箱/门铃寄存器,增强了设计的易用性。 PEX 8311采用21 x 21mm 337引脚PBGA封装。该器件采用无铅封装。...

  PEX 9733 33通道,9端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

  Broadcom通过其ExpressFabric计划和硬件与软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。 业界首创的ExpressFabric平台可实现高性能,低延迟,可扩展,基于Gen3 PCI Express的经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并使用标准PCIe枚举使多个主机能够驻留在单个基于PCIe的网络上。以前PCIe设备上没有的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...

  PEX 9797 97通道,25端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

  Broadcom通过其ExpressFabric计划和硬件与软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。 业界首创的ExpressFabric平台可实现高性能,低延迟,可扩展,基于Gen3 PCI Express的经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并使用标准PCIe枚举使多个主机能够驻留在单个基于PCIe的网络上。以前PCIe设备上没有的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...

  BCM89559 采用集成BroadR-Reach®100BASE-T1 PHY的安全汽车以太网交换机

  Broadcom BCM89559是一款高度集成的BroadR-Reach®多层开关设备,专为车载网络应用而设计。该设备内置BroadR-Reach®支持100BASE-T1和千兆位MAC接口的PHY。该设备具有安全启动和安全功能。除了所有Broadcom汽车以太网交换机中的高级安全功能外,还具有安全的通信功能。 功能 功能齐全的汽车以太网交换机,集成了100BASE-T1和100 -TX PHY IEEE AVB协议栈(IEEE 802.1AS时间同步和IEEE 802.1Qat SRP) 用于高级安全性的线速数据包过滤 固件损坏是通过支持安全启动和信任圈来防止。 小心控制从外部访问设备,以防止未经身份验证的配置更改。 符合汽车AEC-Q100认证 应用程序 汽车ADAS,信息娱乐,网关...

  BCM5862X-SERIES StrataGX™通信处理器,具有可编程加速,安全和存储接口

  旨在优化5G WiFi,IEEE 802.11ac标准,基于ARM®的StrataGX BCM58522系列将高达10倍的处理能力与先进的架构功能相结合,可实现安全,应用感知的统一有线和无线企业网络。 连接到云的设备数量的增加导致对高效企业和中小型企业(SMB)网络的需求增加,以结合各种功能来保护企业免受恶意软件和盗窃。支持个人云服务(如远程访问文件或媒体内容)的网络附加存储(NAS)设备要求这些设备支持存储以及高速5G WiFi接入。每个设备的中心是一个高性能的1.2GHz ARM®的Cortex-A9和贸易;双核处理器。 StrataGX BCM5862x系列包括: 高达1.2GHz的单核和双核Cortex-A9 CPU,每个CPU具有32KB的指令和数据缓存,512KB的L2缓存,支持ECC,集成开关和GPHY ,以及高速I / O和存储器接口 BCM5862x系列中的所有产品都包含一个可编程数据包加速器,用于卸载主CPU内核。该加速器由第三个ARM内核Cortex-R5组成,具有自己的本地内存,可用于RAID / XOR加速,CAPWAP / DTLS和其他网络协议 StrataGX BCM58622和BCM58623支持16位宽存储器接口,最...

  XLP800 SERIES XLP832和XLP816多核,多线程处理器系列

  Broadcom业界领先的多核,多线程XLR ® 处理器系列的第三代架构增强。 Broadcom XLP ® 800系列处理器是高度可扩展的设备,包含高端通信系统的关键功能,包括有线和无线安全,网络,存储,数据中心加速,负载平衡和其他加速引擎。 XLP 800系列处理器采用40 nm技术制造,处理器内核频率从500 MHz到1.5 GHz以上,与之前的XLR ® 相比,每瓦性能提高3倍。 XLP800系列软件向后兼容XLR和XLS ® 处理器系列。 XLP800系列包括:带有32个虚拟CPU的XLP832 带有16个虚拟CPU的XLP816 功能 带有多达8个EC4400处理器核心供电XLP800系列处理器为数据平面和控制平面应用提供最佳性能。 EC4400核心架构保持了经过现场验证的多线程功能,可为面向吞吐量的数据平面处理提供最高性能。 XLP800系列处理器包含MOESI +连贯的三级缓存架构。每个EC4400内核都包含一个专用的64 KB指令缓存,一个32 KB L1数据缓存和一个512 KB 8路组关联二级缓存 XLP800系列处理器包含一个高性能内存子系统带有四个片上72位DDR3内存控制器,带宽为51.2 GBps(每秒千兆字节) 低延迟,高速快速消息网络(FMN)允许...

  XLP400 SERIES XLP432和XLP416多核,多线 nm技术制造,处理器内核频率从500 MHz到1.5 GHz以上,与XLR ®相比,每瓦性能提升3倍。 前身。 Broadcom XLP400系列处理器是高度可扩展的设备,集成了高端通信系统的关键功能,包括有线和无线安全,网络,存储,数据中心加速,负载平衡和其他加速引擎。 XLP400系列软件向后兼容XLR ® 和XLS ® 处理器系列。 XLP400系列包括:带有32个虚拟CPU的XLP432 带有16个虚拟CPU的XLP416 功能 最多有8个EC4400处理器内核该处理器为XLP® 400系列供电,可为数据平面和控制平面应用提供最佳性能。 EC4400核心架构保持了经过现场验证的多线程功能,可为面向吞吐量的数据平面处理提供最高性能。 XLP400系列处理器包含MOESI +连贯的三级缓存架构。每个EC4400内核都包含一个专用的64 KB指令高速缓存,一个32 KB L1数据高速缓存和一个512 KB 8路组关联二级高速缓存 XLP400系列处理器包含一个高性能内存子系统带有四个片上72位DDR3内存控制器,带宽为51.2 GBps(每秒千兆字节) 低延迟,高速快速消息网络(FMN)允许非侵入式通信和控制VirtuCores,加速引擎和I / O之间的消息传递 ...

  PEX 8750 48通道,12端口PCI Express Gen 3(8 GT / s)开关,27 x 27mm FCBGA

  ExpressLane PEX8750是采用40nm技术开发的48通道,12端口,PCIe Gen3交换机设备。 PEX8750提供多主机PCI Express交换功能,使用户能够通过可扩展,高带宽,无阻塞的互连将多个主机连接到各自的端​​点,以实现各种应用,包括服务器,存储,通信和图形平台。除了高通道数/通道数,该器件还提供两个NT端口和时钟隔离功能。由于它们具有向后兼容性,在混合(Gen1,Gen2和Gen3)系统中使用PCIe Gen3交换机进行设计,使设计人员能够在迁移到下一代端点时为其完整的Gen3启用设计提供面向未来的设计。 PEX8750非常适合扇出,聚合和点对点流量模式。其中包括PLX专有的visionPAK调试软件,该软件允许在均衡后进行内部接收眼观察,并可访问器件的内部调试寄存器,从而加快产品上市速度。...

  PEX 8749 48通道,18端口PCI Express Gen 3(8 GT / s)开关,27 x 27mm FCBGA

  ExpressLane PEX 8749是一款采用40纳米技术开发的48通道18端口PCIe Gen 3交换设备。 PEX 8749提供多主机PCI Express交换功能,使用户能够通过可扩展,高带宽,无阻塞的互连将多个主机连接到各自的端​​点,以连接各种应用,包括服务器,存储,通信和图形平台。除了高端口数,该器件还提供片上DMA引擎,两个NT端口和时钟隔离功能。由于它们具有向后兼容性,在混合(Gen1,Gen2和Gen3)系统中使用PCIe Gen3交换机进行设计,使设计人员能够在迁移到下一代端点时为其完整的Gen3启用设计提供面向未来的设计。 PEX 8749非常适合扇出,聚合和点对点流量模式。其中包括PLX专有的visionPAK调试软件,该软件允许在均衡后进行内部接收眼观察,并可访问器件的内部调试寄存器,从而加快产品上市速度。...

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