5g为什么快采用了哪些技术

‘壹’ 解读 5G 八大关键技术

姓名：王珺锋；学号：20011210172；学院：通信工程学院

原文链接：https://zhuanlan.hu.com/p/214055279

【嵌牛导读】5G技术已经走进我们的生活中，那么5G技术中有哪些关键技术呢？下面这篇文章简单的介绍了5G中的八大关键技术。

【嵌牛鼻子】5G 关键技术

【嵌牛提问】相对于4G技术，5G的八大关键技术有哪些新的突破？

【嵌牛正文】

1.非正交多址接入技术 （Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）

我们知道 3G 采用直接序列码分多址（Direct Sequence CDMA ，DS-CDMA）技术，手机接收端使用 Rake 接收器，由于其非正交特性，就得使用快速功率控制（Fast transmission power control ，TPC)来解决手机和小区之间的远-近问题。而 4G 网络则采用正交频分多址（OFDM）技术，OFDM 不但可以克服多径干扰问题，而且和 MIMO 技术配合，极大的提高了数据速率。由于多用户正交，手机和小区之间就不存在远-近问题，快速功率控制就被舍弃，而采用 AMC（自适应编码）的方法来实现链路自适应。NOMA 希望实现的是，重拾 3G 时代的非正交多用户复用原理，并将之融合于现在的 4G OFDM 技术之中。

从 2G，3G 到 4G,多用户复用技术无非就是在时域、频域、码域上做文章，而NOMA 在 OFDM 的基础上增加了一个维度——功率域。新增这个功率域的目的是，利用每个用户不同的路径损耗来实现多用户复用。实现多用户在功率域的复用，需要在接收端加装一个 SIC（持续干扰消除），通过这个干扰消除器，加上信道编码（如 Turbo code 或低密度奇偶校验码（LDPC)等），就可以在接收端区分出不同用户的信号。

NOMA 可以利用不同的路径损耗的差异来对多路发射信号进行叠加，从而提高信号增益。它能够让同一小区覆盖范围的所有移动设备都能获得最大的可接入带宽，可以解决由于大规模连接带来的网络挑战。NOMA 的另一优点是，无需知道每个信道的 CSI（信道状态信息），从而有望在高速移动场景下获得更好的性能，并能组建更好的移动节点回程链路。

2. FBMC（滤波组多载波技术）

在 OFDM 系统中，各个子载波在时域相互正交，它们的频谱相互重叠，因而具有较高的频谱利用率。OFDM 技术一般应用在无线系统的数据传输中，在 OFDM系统中，由于无线信道的多径效应，从而使符号间产生干扰。为了消除符号问干扰(ISl)，在符号间插入保护间隔。插入保护间隔的一般方法是符号间置零，即发送第一个符号后停留一段时间(不发送任何信息)，接下来再发送第二个符号。在 OFDM系统中，这样虽然减弱或消除了符号间干扰，由于破坏了子载波间的正交性，从而导致了子载波之间的干扰(ICI)。因此，这种方法在OFDM系统中不能采用。在OFDM系统中，为了既可以消除 ISI，又可以消除 ICI，通常保护间隔是由CP（Cycle Prefix ，循环前缀来)充当。CP 是系统开销，不传输有效数据,从而降低了频谱效率。而 FBMC 利用一组不交叠的带限子载波实现多载波传输，FMC 对于频偏引起的载波间干扰非常小，不需要 CP（循环前缀），较大的提高了频率效率。

3. 毫米波（millimetre waves ，mmWaves)

什么叫毫米波？频率 30GHz 到 300GHz,波长范围 10 到 1 毫米。由于足够量的可用带宽，较高的天线增益，毫米波技术可以支持超高速的传输率，且波束窄，灵活可控，可以连接大量设备。

4. 大规模 MIMO 技术（3D /Massive MIMO）

MIMO 技术已经广泛应用于 WIFI、LTE 等。理论上，天线越多，频谱效率和传输可靠性就越高。大规模 MIMO 技术可以由一些并不昂贵的低功耗的天线组件来实现，为实现在高频段上进行移动通信提供了广阔的前景，它可以成倍提升无线频谱效率，增强网络覆盖和系统容量，帮助运营商最大限度利用已有站址和频谱资源。我们以一个 20 平方厘米的天线物理平面为例，如果这些天线以半波长的间距排列在一个个方格中，则：如果工作频段为 3.5GHz，就可部署 16 副天线。

5.认知无线电技术（Cognitive radio spectrum sensing techniques）

认知无线电技术最大的特点就是能够动态的选择无线信道。在不产生干扰的前提下，手机通过不断感知频率，选择并使用可用的无线频谱。

6.超宽带频谱

信道容量与带宽和 SNR 成正比，为了满足 5G 网络 Gpbs 级的数据速率，需要更大的带宽。频率越高，带宽就越大，信道容量也越高。因此，高频段连续带宽成为 5G 的必然选择。得益于一些有效提升频谱效率的技术（比如：大规模 MIMO），即使是采用相对简单的调制技术（比如 QPSK),也可以实现在 1Ghz 的超带宽上实现 10Gpbs 的传输速率。

7. ultra-dense Hetnets（超密度异构网络）

立体分层网络（HetNet）是指，在宏蜂窝网络层中布放大量微蜂窝（Microcell）、微微蜂窝（Picocell）、毫微微蜂窝（Femtocell）等接入点，来满足数据容量增长要求。到了 5G 时代，更多的物-物连接接入网络，HetNet 的密度将会大大增加。

8. 多技术载波聚合（multi-technology carrier aggregation）

如果没有记错，3GPP R12 已经提到这一技术标准。未来的网络是一个融合的网络，载波聚合技术不但要实现 LTE内载波间的聚合，还要扩展到与 3G、WIFI 等网络的融合。多技术载波聚合技术与 HetNet 一起，终将实现万物之间的无缝连接。

‘贰’ 5g相当于4g速度要快了十几倍，那么它是通过什么来实现的

5G网络最快在2019年估计就可以体验了，虽然说还不知道资费如何丛信，但是我们可以了解一下它的速度。5G的下载速度是1Gbps，4G为100Mbps！

5G WiFi运行在5Ghz无线电波频段。具有更高的无线传输速度的特征。5G WiFi的入门级速度是433Mbps，这至少是现在WiFi速率的三倍，一些高性能的5G WiFi还脊族能达到1Gbps以上。

‘叁’ 5G无线接入网运用了什么最新技术

5G无线接入网运用了以下最新技术：
1.更高的频率：5G使用更高频率的无线电波，可以提供更高的数据传输速率和更大的网络容量。
2.大规模天山棚首线阵列：5G使用大规模天线阵列技术，可以提高网络效率逗数和信号覆盖范围和激。
3.网络切片：5G使用网络切片技术，可以将网络分割成多个虚拟网络，以满足不同应用程序的不同需求。
4.多用户多入多出（MU-MIMO）：5G使用MU-MIMO技术，可以同时向多个用户传输数据，提高网络效率和吞吐量。
5.低延迟：5G使用低延迟技术，可以在更短的时间内传输数据，使实时应用程序如VR和AR更加流畅。

‘肆’ 5g的三大核心技术

5G的三大核心技术分别是SBA、CUPS和网络切片。
什么是SBA？
SBA（ServiceBasedArchitecture），即基于服务的架构。它基于云原生构架设计，借鉴了IT领域的“微服务”理念。
众所周知，传统网元是一种紧耦合的黑盒设计，NFV（网络功能虚拟化）从黑盒设备中解耦出网络功能软件，但解耦后的软件依然是“大块头”的单体式构架，需进一步分解为细粒度化的模块化组件，并通过开放API接口来实现集成，以提升应用开发的整体敏捷性和弹性。
为此，业界提出了基于CloudNative的设计原则。
CloudNative的使命是改变世界如何构建软件，其主要由微服务架构、DevOps和以容器为代表的敏捷基础架构几部分组成，目标是实现交付的弹性、可重复性和可靠性。
微服务就是指将Monolithic（这个词太难传神翻译了，本文翻译成单体式应用程序）拆分为多个粒度更小的微服务，微服务之间通过API交互，且每个微服务独立于其他服务进行部署、升级、扩展，可在不影响客户使用的情况下频繁更新正在使用的应用。
正是基于这样的设计理念，传统网元先是转换为网络功能（NF），然后NF再被分解为多个“网络功能服务”。
SBA=网络功能服务+基于服务的接口。网络功能可由多个模块化的“网络功能服务”组成，并通过“基于服务的接口”来展现其功能，因此“网络功能服务”可以被授权的NF灵活使用。
其中，NRF（NFRepositoryFunction，NF贮存功能）支持网络功能服务注册登记、状态监测等，实现网络功能服务自动化管理、选择和可扩展。
CUPS
CUPS（ControlandUserPlaneSeparation），即控制与用户面分离。目的是让网络用户面功能摆脱“中心化”的囚禁，使其既可灵活部署于核心网（中心数据中心），也可部署于接入网（边缘数据中心），最终实现可分布式部署。
事实上，核心网一直沿着控制面和用户面分离的方向演进。比如，从R7开始，通过DirectTunnel技术将控制面和用户面分离，在3GRNC和GGSN之间建立了直连用户面隧道，用户面数据流量直接绕过SGSN在RNC和GGSN之间传输。到了R8，出现了MME这样的纯信令节点。
只是到了4.5G和5G时代，这一分离的趋势更加彻底，也更加必要。
其中一大原因就是，为了满足5G网络毫秒级时延的KPI。
光纤传播速度为200km/ms，数据要在相距几百公里以上的终端和核心网之间来回传送，显然是无法满足5G毫秒级时延的。物理距离受限，这是硬伤。
因此，需将内容下沉和分布式的部署于接入网侧（边缘数据中心），使之更接近用户，降低时延和网络回传负荷。
网络切片
5G服务是多样化的，包括车联网、大规模物联网、工业自动化、远程医疗、VR/AR等等。
这些服务对网络的要求是不一样的，比如工业自动化要求低时延、高可靠但对数据速率要求不高；高清视频无需超低时延但要求超高速率；一些大规模物联网不需要切换，部分移动性管理对之而言是信令浪费等等，为此5G要像一把瑞士军刀一样，多功能满足差异化的网络服务。
于是，我们就要把网络切成多个虚拟且相互隔离的子网络，分别应对不同的服务。
当然，这么灵活的切片工作岂是传统大块头的黑盒设备能担当的，自然要虚拟化、软件化，再将网络功能进一步细粒度模块化，才能实现灵活组装业务应用。
因此，3GPP就确认了由中国移动牵头26家公司提出的SBA构架为5G核心网基础构架。