建设5G的五项技术

5G 被广泛认为是一种移动技术，可能要到 2020 年或 2021 年才能使用，即便如此，也不会广泛使用。但是，随着移动数据流量的持续增长(过去 5 年增长了 18 倍)，我们正朝着比以往更快的 5G 速度迈进。思科预测，到 2021 年，5G 连接产生的流量将是平均 4G 连接的 4.7 倍。

5G 将是当今 LTE-Advanced 网络的巨大飞跃。因此，有必要研究有助于引导从 4G 迁移到 5G 的五个关键领域。五个领域中的四个通过称为LTE-Advanced Pro (4.5G)的中间步骤实现了这一转变，这使革命更像是一种进化。

5G速度

该领域是接入技术从 LTE-Advanced 中的 1 Gbps 增加到 5G 中每个小区的 20 Gbps 吞吐量/下行链路速度的领域。达到这个速度需要从 LTE-Advanced Pro 开始的多个步骤，它在今天的规范中定义，并且可以使用载波聚合(最多 32 个载波)、大规模 MIMO(多输入、多输出)的组合扩展到 3 Gbps多达 16 根天线，以及更高的调制方案，例如 256 QAM。

无需检修无线电技术即可实现 3 Gbps 的数据速率。这是每个运营商都必须采取的中间步骤，以利用其当前的基础设施并为 5G 做准备。

包括 T-Mobile 和 Verizon 在内的几家主要运营商现在已经

在未授权频率 ( LTE-U ) 中使用未授权频谱LTE，而 AT&T 正在积极寻求虚拟机解决方案来解决这个问题。

要达到更高的吞吐量要求，许可的载波频谱是不够的。Wi-Fi 是蜂窝的远亲，多年来一直在使用未经许可的频谱。

我将 Wi-Fi 称为“远亲”，因为它与许可的运营商频谱非常相似，只是它不受监管。Wi-Fi 是免费的，因此，质量在很大程度上不是问题——直到最近。运营商已开始推出热点，以尽可能将蜂窝流量卸载到 Wi-Fi，从而给网络带来额外压力。但是，Wi-Fi 有很多未经许可的频谱可供 LTE 使用。

因为最终客户和运营商并不太担心这种“免费服务”的质量，所以它在住宅环境中通常没问题。由于 Wi-Fi 技术的改进以获得更好的质量和受监管的访问，这种心态在过去几年发生了转变：

· 使用极性码(例如 LDPC)进行纠错。

· 更高的 QAM，意味着 Wi-Fi 目前可以做到 256 QAM 并接近 1024 QAM。

· 4×4 MIMO 和多用户 MIMO 可提高吞吐量并同时与更多用户合作。

将载波聚合的概念扩展到未经许可的载波(与 Wi-Fi 中使用的频谱相同)将为运营商提供更多选项来增加小区带宽。

随着当今未授权频段中的大量频谱以及即将发布的频谱，5G 网络除了寻找卸载数十亿物联网设备的方法外，还需要利用这一空间来满足超高速接入要求。

IoT 设备

IoT 设备提出了一系列不同的要求和挑战。

· 毫无疑问，庞大的设备数量将对 5G 网络构成巨大挑战。

· 与传统蜂窝设备不同，物联网设备本质上非常零星。他们中的许多人在只发送几个字节的数据之前“休眠”了很长时间。5G 网络需要规划来自这些设备的不频繁但重要的通信。

· 物联网设备也带来了各种各样的安全威胁。其中许多设备可用于向网络传播恶意软件或其他安全攻击。

在处理智能手机等常规蜂窝设备的同时处理物联网设备是接入和核心网络的一项艰巨任务。现在从 LTE 网络开始，将在 5G 网络到来时实现更顺畅的过渡。例如，诺基亚、Sprint和Verizon只是今年开始测试 5G 的少数几家大公司，尽管许多其他运营商声称他们将“很快”开始测试 5G 网络。

虚拟化：NFV 和 SDN

虚拟化在为运营商节省成本、处理网络的弹性需求以及增加运营商选择方面的优势非常明显。5G 网络，由于两端的极端需求，包括不经常发送几个字节，以及针对不同用例的大量数据增加，产生了强烈的需求，并与虚拟化联系在一起网络功能.

许多运营商都在虚拟化他们的网络——尤其是数据包核心——方面做得很好。数据包核心端全部基于 Internet 协议 (IP)。这意味着就像数据中心的虚拟化方式一样，无线的分组核心端(从3NodeB到互联网)都可以虚拟化。

即使在接入方面，网络设备制造商 (NEM) 的行业决策者目前正在讨论和决定低层协议之间的划分，即哪些留在边缘，哪些进入中央核心。

为满足不同用户设备的需求而对网络进行虚拟化和切片的转变现在已经开始，并将随着 5G 网络的部署而获得动力。

NR：新无线电

5G-NR 尚未标准化，需要一种新的无线电接入技术，将速度提高到 20 Gbps。它需要新的毫米波 (mmWave) 无线电，这是 30 吉赫 (GHz) 和 300 GHz 之间的频谱带，可以以非常高的速度通过空中发送/接收数据。每个单元的带宽预计在 10-20 Gbps 之间，每个用户可能获得 1 Gbps。诸如高端增强现实/虚拟现实应用程序之类的东西需要这种带宽。

5G-NR 是真正 5G 的一个领域。下面的其他四个领域在 LTE-Advanced Pro 规范中具有很强的起点，因此更具进化性。

2017 年世界移动通信大会后在克罗地亚杜布罗夫尼克召开的第三代合作伙伴计划 (3GPP) 的 5G 规范的发布一直是业界一致的推动力，并将发布部分规范的日期提前至年底2017 年，而不是 2018 年 6 月。

5G-NR 中正在讨论的两件大事是：支持灵活的底层OFDM 技术和支持能够使用毫米波频谱的大规模 MIMO。

这种灵活的底层 OFDM 技术可以同时为同一小区中的不同用户提供多种服务，例如高宽带视频应用以及低延迟、关键任务应用。3GPP正在讨论LTE 物理层的概述 - 第 III 部分传输时间间隔 (TTI) - 用户获取数据的连接间隔。

虽然向 5G 的大规模迁移仍处于早期阶段，但上述领域将是引导我们进行迁移的主要步骤。