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網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師招聘專欄 4G/LTE通信工程師最新職位列表 通信實習(xí)生/應(yīng)屆生招聘職位

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5G你真的了解么?揭開背后的技術(shù)邏輯...
sunliyong
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專業(yè)方向  通信工程
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發(fā)表于 2015-07-31 14:31:46  只看樓主  QQ
對一個通信人來說,G這個字母意義重大。G就是代,它意味著對前一代無線技術(shù)的顛覆,無線通信技術(shù)的每一代都會伴隨著一些顛覆性的技術(shù)。

相對于1G,2G實現(xiàn)數(shù)字化,同時在容量上是一次顛覆;相對于2G,3G在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上是一次顛覆,打開了無線寬帶的窗口;相對于3G,4G在IP化、容量上等同樣是一次顛覆。

5G將會給我們帶來怎樣的顛覆?

5G最大的顛覆就是實現(xiàn)從人與人之間的通信走向人與物、物與物之間的通信。

連接萬物,實現(xiàn)萬物間通信,這是5G最具顛覆性的使命!

未來將有無數(shù)莫名其妙的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。

NTT DoCoMo預(yù)測,未來5年將有100倍設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。

SK Telecom相信,以后網(wǎng)絡(luò)可容納1000倍的設(shè)備連接。

來自Verizon的霸道總裁McAdam說,2008年的時候,我們預(yù)測未來網(wǎng)絡(luò)滲透率在400%到500%之間,現(xiàn)在,不得不承認(rèn),我們錯了。這個數(shù)字可能是12000%或者更高...

。。。

事實上,當(dāng)手機(jī)已趨現(xiàn)飽和之時,連接萬物已成為運營商新的收入增長點。

下圖中,你可以看到,那根代表手機(jī)的橘黃色柱體增長已經(jīng)相當(dāng)緩慢。而新興的電子設(shè)備、M2M在未來五年將呈現(xiàn)爆發(fā)性增長。

[attach]321200[/attach]


為了滿足未來網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的爆發(fā)性增長,網(wǎng)絡(luò)怎么辦?

萬變不離其宗,無非就是從三個維度去考量:頻譜擴(kuò)張、頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)密度。

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先說說頻譜效率。

從GPRS到LTE,頻譜效率得到了很大的提升。然而,發(fā)展到LTE,頻譜效率的提升幾乎到達(dá)了理論極限。

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如上圖所示,隨著技術(shù)的發(fā)展,頻譜效率的提升幅度越來越低。當(dāng)然,為了提升頻譜效率,各大公司也是蠻拼的。比如,多天線技術(shù)、非正交多址技術(shù)等等,甚至帶內(nèi)全雙工技術(shù),據(jù)說都有了一定突破,不過,均在實驗階段。

再說說頻譜擴(kuò)張。

無線通信技術(shù)沒那么神秘。從GPRS到LTE,下載速率成倍翻番,一個重要的原因無非是增加了頻率帶寬。

[attach]321203[/attach]

GSM下載速率9.6kbps,頻率帶寬為0.2MHz;LTE下載速率高達(dá)150Mbps,但是,頻率帶寬為20MHz。

有專家預(yù)測,未來需要10GHz的頻率帶寬才能滿足5G需求。

10GHz,這就意味著5G的使用頻段將逐步向高頻段上移。

其實,從1G到4G,移動通信使用頻段就一直往高處走。

不過,問題來了。無線頻率越高,覆蓋越差,信號滲透力越弱,這就意味著運營商要部署更多的基站。

[attach]321204[/attach]



這就到了關(guān)鍵的一維:網(wǎng)絡(luò)密度。

網(wǎng)絡(luò)密度非常關(guān)鍵。移動通信發(fā)展到今天,什么3G、4G技術(shù)其實都弱爆了,真正網(wǎng)絡(luò)容量的最大貢獻(xiàn)者是蜂窩組網(wǎng)技術(shù),簡單點說就是靠基站越來越多,蜂窩小區(qū)越來越多。

看來,要滿足這么多設(shè)備接入,5G網(wǎng)絡(luò)將是一個超密集的網(wǎng)絡(luò)。

不但是超密集的網(wǎng)絡(luò),在相當(dāng)長一段時間內(nèi),還將是一個多種無線網(wǎng)絡(luò)并存的網(wǎng)絡(luò)。如下圖這樣:

[attach]321205[/attach]


你應(yīng)該相信,未來的基站將遍地皆是,沿街每一個路燈,上面都有可能安裝有一個基站。

需要這么多基站?所有的一切看起來都利好設(shè)備商和鐵塔公司,然而,并沒有運營商什么事!除了那個連接萬物的餅,運營商眼前并無多少利益。因為5G意味著更多的投資,在全球運營商收入不斷下滑的趨勢下,運營商愿意再花巨資投入5G嗎?你把技術(shù)吹上天,到頭來也不過為他人做嫁衣,運營商也肯定不愿意陪你玩。

所以,這里又引申出一個關(guān)鍵問題:網(wǎng)絡(luò)成本。

暫時先忘記成本,我們再跳回到技術(shù)上;具@么多,網(wǎng)絡(luò)這么多,這是一個相當(dāng)混亂的局面,不是嗎?移動通信技術(shù)發(fā)展到今天,2G/3G/4G/WiFi下的各種制式混在一起,已經(jīng)相當(dāng)混亂不堪了。

5G一定得有一統(tǒng)這一混亂局面的能力。從另一個角度講,5G其實就是網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。5G將如何一統(tǒng)江山?這考驗了5G技術(shù)的靈活性。

小結(jié)一下,5G面臨著兩個關(guān)鍵問題:網(wǎng)絡(luò)成本和網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

先說說網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

什么才是網(wǎng)絡(luò)的靈活性?我理解的靈活性就是網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的自治力,適應(yīng)力和創(chuàng)造力。網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)無線狀態(tài)自適應(yīng),并能從無線環(huán)境中學(xué)習(xí),且能相互協(xié)作工作,從而實現(xiàn)任何時間、任何地點的高可靠通信以及對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有限的無線頻譜資源進(jìn)行高效地利用。

如何降低成本?把更廉價的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備扔進(jìn)網(wǎng)絡(luò)里,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以得到充分利用,實現(xiàn)資源共享。同時,網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本也要足夠低。

這就需要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化、協(xié)作化、云化和軟件化。

今天我們講的C-RAN就是這樣的。C-RAN的本質(zhì)就是為了減少基站機(jī)房數(shù)量,采用協(xié)作化、虛擬化技術(shù),實現(xiàn)資源共享和動態(tài)調(diào)度,提高頻譜效率,以達(dá)到低成本,高帶寬和靈活度的運營。

網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)一步發(fā)展就是NFV(網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)和SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))。

本絲以為,所有不談網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的5G都是在耍流氓。

NFV就是基于大型共享的OTS(Off-The-Shelf,成品)服務(wù)器,通過軟件定義的方式,探索網(wǎng)絡(luò)實體的虛擬化使用。在NFV中將使用虛擬機(jī)(Virtual Machines,VMs)技術(shù)。

基于軟件定義的虛擬機(jī)部署成本低,而且可以快速適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)需求變化。虛擬機(jī)就像是將所有能想到的東西都放在一臺物理服務(wù)器(physical server)上,有了云計算和虛擬化,那些冗余的服務(wù)器都可以部署在獨立的物理服務(wù)器上,不但可以并行處理,滿足網(wǎng)絡(luò)峰值需求,還可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求隨時釋放資源,方便部署,利于故障管理,快速升級,快速滿足市場需求。這充分體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和低成本。

[attach]321206[/attach]

那么SDN又是什么呢?

NFV負(fù)責(zé)各種網(wǎng)元的虛擬化,而SDN負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)本身的虛擬化(比如,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和節(jié)點之間的相互連接),它可以將網(wǎng)絡(luò)控制面和數(shù)據(jù)面分離開來。要知道,5G網(wǎng)絡(luò)不僅面臨著超大容量的數(shù)據(jù)流量,同時,因為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)還將面臨控制信令的井噴,面臨超低網(wǎng)絡(luò)時延的考驗。所以,我們不但需要可靈活更新的控制信令,還要求有足夠低的時延。這些,都需要NFV和SDN來實現(xiàn)。

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