5G网络将会怎样改变世界？

          对于5G，华为提出了几个特征：峰值网络速率达到10Gbps、网络传输速度比4G快10—100倍、网络时延从4G的50毫秒缩短到1毫秒、满足1000亿量级的网络连接、整个移动网络的每比特能耗降低1000倍。

          前一段时间自己一直在做某市的5G试点项目，对5G的无线接入网相关技术有了更深入的认识。因此，希望通过无线接入网为线索（行话叫锚点），帮大家梳理一下无线侧接入网+承载网+核心网的架构，这里以接入网为主，其他两个网络的很多技术细节由于笔者研究的并不足够深入，因此以帮助大家入门为主。

在我们正式讲解之前，我想通过这张网络简图帮助大家认识一下全网的网络架构，通过对全网架构的了解，将方便您对后面每一块网络细节的理解。

这张图分为左右两部分，右边为无线侧网络架构，左边为固定侧网络架构。

无线侧：手机或者集团客户通过基站接入到无线接入网，在接入网侧可以通过RTN或者IPRAN或者PTN解决方案来解决，将信号传递给BSC/RNC。在将信号传递给核心网，其中核心网内部的网元通过IP承载网来承载。

固网侧：家客和集客通过接入网接入，接入网主要是GPON，包括ONT、ODN、OLT。信号从接入网出来后进入城域网，城域网又可以分为接入层、汇聚层和核心层。BRAS为城域网的入口，主要作用是认证、鉴定、计费。信号从城域网走出来后到达骨干网，在骨干网处，又可以分为接入层和核心层。其中，移动叫CMNET、电信叫169、联通叫163。

固网侧和无线侧之间可以通过光纤进行传递，远距离传递主要是有波分产品来承担，波分产品主要是通过WDM+SDH的升级版来实现对大量信号的承载，OTN是一种信号封装协议，通过这种信号封装可以更好的在波分系统中传递。

最后信号要通过防火墙到达INTERNET，防火墙主要就是一个NAT，来实现一个地址的转换。这就是整个网络的架构。

完宏观的架构，让我们深入进每个部分，去深入解读一下吧。

由于我们的手机打电话或者上网时，信号首先抵达的就是无线接入网，因此这里我们从无线接入网开始谈起。

什么是无线接入网？

首先大家看一下这个简化版的移动通信架构图：

无线接入网，也就是通常所说的RAN（Radio Access Network）。

简单地讲，就是把所有的手机终端，都接入到通信网络中的网络。

大家耳熟能详的基站（BaseStation），就是属于无线接入网（RAN）。

无线基站

虽然我们从1G开始，历经2G、3G，一路走到4G，号称是技术飞速演进，但整个通信网络的逻辑架构，一直都是：手机→接入网→承载网→核心网→承载网→接入网→手机。

通信过程的本质，就是编码解码、调制解调、加密解密。

要做的事情就这么多，各种设备各司其职，完成这些事情。

通信标准更新换代，无非是设备改个名字，或者挪个位置，功能本质并没有变化。

基站系统，乃至整个无线接入网系统，亦是如此。

一个基站，通常包括BBU（主要负责信号调制）、RRU（主要负责射频处理），馈线（连接RRU和天线），天线（主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换）。

基站的组成部分

在最早期的时候，BBU，RRU和供电单元等设备，是打包塞在一个柜子或一个机房里的。

基站一体化

后来，慢慢开始发生变化。

怎么变化呢？通信砖家们把它们拆分了。

首先，就是把RRU和BBU先给拆分了。

硬件上不再放在一起，RRU通常会挂在机房的墙上。

BBU有时候挂墙，不过大部分时候是在机柜里。

机柜里的BBU

再到后来，RRU不再放在室内，而是被搬到了天线的身边（所谓的“RRU拉远”），也就是分布式基站DBS3900，我们的余承东总裁当年在圣无线的时候就是负责这方面变革的专家，该产品一出解决了欧洲运营商的刚需，为打开欧洲市场立下了汗马功劳。

天线+RRU

这样，我们的RAN就变成了D-RAN，也就是Distributed RAN（分布式无线接入网）。

这样做有什么好处呢？

一方面，大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以减少信号损耗，也可以降低馈线的成本。

另一方面，可以让网络规划更加灵活。毕竟RRU加天线比较小，想怎么放，就怎么放。

说到这里，请大家注意：通信网络的发展演进，无非就是两个驱动力，一是为了更高的性能，二是为了更低的成本。

有时候成本比性能更加重要，如果一项技术需要花很多钱，但是带来的回报少于付出，它就很难获得广泛应用。

RAN的演进，一定程度上就是成本压力带来的结果。

在D-RAN的架构下，运营商仍然要承担非常巨大的成本。因为为了摆放BBU和相关的配套设备（电源、空调等），运营商还是需要租赁和建设很多的室内机房或方舱。

大量的机房=大量的成本

于是，运营商就想出了C-RAN这个解决方案。

C-RAN，意思是Centralized RAN，集中化无线接入网。这个C，不仅代表集中化，还代表了别的意思：

相比于D-RAN，C-RAN做得更绝。

除了RRU拉远之外，它把BBU全部都集中关押起来了。关在哪了？中心机房（CO，Central Office）。

这一大堆BBU，就变成一个BBU基带池。

C-RAN这样做，非常有效地解决了前文所说的成本问题。

可能在没有接触一线业务的时候，我们总以为设备运行后，运营商大量的前都用到了网络设备的维护中，但通过前期的勘测，我才了解到，运营商支持最大的成本不是通信设备维护，也不是雇佣维护人员，而是电费！

在整个移动通信网络中，基站的能耗占比大约是……

72%

在基站里面，空调的能耗占比大约是……

56%

传统方式机房的功耗分析

采用C-RAN之后，通过集中化的方式，可以极大减少基站机房数量，减少配套设备（特别是空调）的能耗。

若干小机房，都进了大机房

机房少了，租金就少了，维护费用也少了，人工费用也跟着减少了。这笔开支节省，对饱受经营压力之苦的运营商来说，简直是久旱逢甘霖。

另外，拉远之后的RRU搭配天线，可以安装在离用户更近距离的位置。距离近了，发射功率就低了。

低的发射功率意味着用户终端电池寿命的延长和无线接入网络功耗的降低。说白了，你手机会更省电，待机时间会更长，运营商那边也更省电、省钱！

更重要一点，除了运营商可以省钱之外，采用C-RAN也会带来很大的社会效益，减少大量的碳排放（CO2）。

此外，分散的BBU变成BBU基带池之后，更强大了，可以统一管理和调度，资源调配更加灵活！

C-RAN下，基站实际上是“不见了”，所有的实体基站变成了虚拟基站。

所有的虚拟基站在BBU基带池中共享用户的数据收发、信道质量等信息。强化的协作关系，使得联合调度得以实现。小区之间的干扰，就变成了小区之间的协作（CoMP），大幅提高频谱使用效率，也提升了用户感知。

多点协作传输(CoMP，Coordinated Multiple Points Transmission/Reception)是指地理位置上分离的多个传输点，协同参与为一个终端的数据(PDSCH)传输或者联合接收一个终端发送的数据(PUSCH)。

此外，BBU基带池既然都在CO（中心机房），那么，就可以对它们进行虚拟化了！

虚拟化，就是网元功能虚拟化（NFV）。简单来说，以前BBU是专门的硬件设备，非常昂贵，现在，找个x86服务器，装个虚拟机（VM，Virtual Machines），运行具备BBU功能的软件，然后就能当BBU用啦！

这样又可以帮客户节省好多的经费，不过这项技术短期内主要还是应用于核心网的网元中，前一段时间刷屏的亚马逊上销售的仅需每月90美元的核心网设备，就是利用这项核心技术。具体的我们留到后面再说，这里让我们继续聚焦于接入网。

正因为C-RAN这种集中化的方式会带来巨大的成本削减，所以，受到运营商的欢迎和追捧。

到了5G时代，接入网又发生了很大的变化。

在5G网络中，接入网不再是由BBU、RRU、天线这些东西组成了。而是被重构为以下3个功能实体：

CU（Centralized Unit，集中单元）

DU（Distribute Unit，分布单元）

AAU（Active Antenna Unit，有源天线单元）

CU：原BBU的非实时部分将分割出来，重新定义为CU，负责处理非实时协议和服务。

AAU：BBU的部分物理层处理功能与原RRU及无源天线合并为AAU。

DU：BBU的剩余功能重新定义为DU，负责处理物理层协议和实时服务。

简而言之，CU和DU，以处理内容的实时性进行区分。

简单来说，AAU=RRU+天线

如果还不太清楚，我们看一下下面这张图：

注意，在图中，EPC（就是4G核心网）被分为New Core（5GC，5G核心网）和MEC（移动网络边界计算平台）两部分。MEC移动到和CU一起，就是所谓的“下沉”（离基站更近）。

核心网部分功能下沉

之所以要BBU功能拆分、核心网部分下沉，根本原因，就是为了满足5G不同场景的需要。

5G是一个“万金油”网络，除了网速快之外，还有很多的特点，例如时延低、支持海量连接，支持高速移动中的手机，等等。

不同场景下，对于网络的特性要求（网速、时延、连接数、能耗...），其实是不同的，有的甚至是矛盾的。

例如，你看高清演唱会直播，在乎的是画质，时效上，整体延后几秒甚至十几秒，你是没感觉的。而你远程驾驶，在乎的是时延，时延超过10ms，都会严重影响安全。

所以，把网络拆开、细化，就是为了更灵活地应对场景需求。

说到这里，就要提到5G的一个关键概念——「切片」。

切片，简单来说，就是把一张物理上的网络，按应用场景划分为N张逻辑网络。不同的逻辑网络，服务于不同场景。

不同的切片，用于不同的场景

网络切片，可以优化网络资源分配，实现最大成本效率，满足多元化要求。

可以这么理解，因为需求多样化，所以要网络多样化；因为网络多样化，所以要切片；因为要切片，所以网元要能灵活移动；因为网元灵活移动，所以网元之间的连接也要灵活变化。

所以，才有了DU和CU这样的新架构。

依据5G提出的标准，CU、DU、AAU可以采取分离或合设的方式，所以，会出现多种网络部署形态：

回传、中传、前传，是不同实体之间的连接

上图所列网络部署形态，依次为：

① 与传统4G宏站一致，CU与DU共硬件部署，构成BBU单元。

② DU部署在4G BBU机房，CU集中部署。

③ DU集中部署，CU更高层次集中。

④ CU与DU共站集中部署，类似4G的C-RAN方式。

这些部署方式的选择，需要同时综合考虑多种因素，包括业务的传输需求（如带宽，时延等因素）、建设成本投入、维护难度等。

举个例子，如果前传网络为理想传输（有钱，光纤直接到天线那边），那么，CU与DU可以部署在同一个集中点。如果前传网络为非理想传输（没钱，没那么多光纤），DU可以采用分布式部署的方式。

再例如，如果是车联网这样的低时延要求场景，你的DU，就要想办法往前放（靠近AAU部署），你的MEC、边缘云，就要派上用场。

好了，通过前面的讲解，我们应该已经大体对5G接入网的概念有了一定程度地了解，那么接下来我们再来简单地谈一谈5G承载网。

二、5G承载网

有同学就问，5G不仅仅只在接入网有变化，在即将到来的5G时代，5G的承载网和传送网会是个什么样子，会采用什么黑科技？

业界有一句话，就是承载先行。这也体现了承载网的重要性，为什么说它重要呢？因为承载网是基础资源，必须先于无线网部署到位。前面我们提到过5G的主要优点，总结而言，就三个：

1Gbps的用户体验速率：eMBB

毫秒级的延迟：uRLLC

百万级/k㎡的终端接入：mMTC

5G想要满足以上应用场景的要求，承载网是必须要进行升级改造的。

注意！划重点啦！下面这段文字很重要！

在5G网络中，之所以要功能划分、网元下沉，根本原因，就是为了满足不同场景的需要。前面再谈接入网的时候，我们提到了前传、回传等概念说的就是承载网。因为承载网的作用就是把网元的数据传到另外一个网元上。

这里我们再来具体看看，对于前、中、回传，到底怎么个承载法。

首先看前传（AAUDU）。主要有三种方式：

第一种，光纤直连方式。

每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网，如下图：

这就属于典型的“土豪”方式了，实现起来很简单，但最大的问题是光纤资源占用很多。随着5G基站、载频数量的急剧增加，对光纤的使用量也是激增。

所以，光纤资源比较丰富的区域，可以采用此方案。

第二种，无源WDM方式。

将彩光模块安装到AAU和DU上，通过无源设备完成WDM功能，利用一对或者一根光纤提供多个AAU到DU的连接。如下图：

什么是彩光模块？

光复用传输链路中的光电转换器，也称为WDM波分光模块。不同中心波长的光信号在同一根光纤中传输是不会互相干扰的，所以彩光模块实现将不同波长的光信号合成一路传输，大大减少了链路成本。

采用无源WDM方式，虽然节约了光纤资源，但是也存在着运维困难，不易管理，故障定位较难等问题。

第三种，有源WDM/OTN方式。

在AAU站点和DU机房中配置相应的WDM/OTN设备，多个前传信号通过WDM技术共享光纤资源。如下图：

这种方案相比无源WDM方案，组网更加灵活（支持点对点和组环网），同时光纤资源消耗并没有增加。

看完了前传，我们再来看看中传（DUCU）和回传（CU以上）。

由于中传与回传对于承载网在带宽、组网灵活性、网络切片等方面需求是基本一致的，所以可以使用统一的承载方案。

主要有两种方案：

分组增强型OTN+IPRAN

利用分组增强型OTN设备组建中传网络，回传部分继续使用现有IPRAN架构。

端到端分组增强型OTN

中传与回传网络全部使用分组增强型OTN设备进行组网。

这里我们仅仅对承载网做了最简单的讲解，至于承载网中采用的FlexE分片技术、减低时延的技术、SDN架构等等想了解的小伙伴建议自己查一查。

最后对5G承载网做一下总结：

架构：核心层采用Mesh组网，L3逐步下沉到接入层，实现前传回传统一。

分片：支持网络FlexE分片

SDN：支持整网的SDN部署，提供整网的智能动态管控。

带宽：接入环达到50GE以上，汇聚环达到200GE以上，核心层达到400GE。

三、5G核心网

由于核心网是我认为最难的一块网络，涉及的产品非常多，实话说我也还没有理解透，因此这里采用从2G到5G核心网演进的方式，帮助大家初步了解核心网。尤其会重点说一说，马上进入5G时代了，我们的核心网究竟会变成什么样子。

2G的核心网设备，是这样的：

2G核心网设备

大大宽宽的机柜，有好几层机框，然后每层机框插了很多的单板。单板很薄很轻，面板是塑料的，很容易坏。

这个设备，名字就叫MSC（Mobile Switching Center），移动交换中心。

我们来看看当时的网络架构图：

2G网络架构

可以看出来，组网非常简单，MSC就是核心网的最主要设备。HLR、EIR和用户身份有关，用于鉴权。

注意：之所以图上面写的是“MSC/VLR”，是因为VLR是一个功能实体，但是物理上，VLR和MSC是同一个硬件设备。相当于一个设备实现了两个角色，所以画在一起。HLR/AUC也是如此，HLR和AUC物理合一。

后来，到了2.5G。是的没错，2G和3G之间，还有一个2.5G——就是GPRS。

在之前2G只能打电话发短信的基础上，有了GPRS，就开始有了数据（上网）业务。

于是，核心网有了大变化，开始有了PS核心网。PS，Packet Switch，分组交换，包交换。

红色部分为PS交换

SGSN：Serving GPRS Support Node，服务GPRS支持节点

GGSN：Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点

SGSN和GGSN都是为了实现GPRS数据业务

很快，基站部分跟着变，2.5G到了3G，网络结构变成了这样：

（为了简单，HLR等网元我就没画了）

3G基站，由RNC和NodeB组成。

到了3G阶段，设备商的硬件平台进行彻底变革升级。

机架内部

（单板比2G重，而且面板都是金属的）

机框后侧

（主要是提供网线、时钟线、信号线接口）

大家不要小看了硬件平台，实际上，就像最开始华为的C&C08、中兴的ZXJ10一样，设备商自家的很多不同业务的设备，都是基于同一个硬件平台进行开发的。不可能每个设备都单独开发硬件平台，既浪费时间和精力，又不利于生产和维护。

稳定可靠且处理能力强大的硬件平台，是产品的基石。

3G除了硬件变化和网元变化之外，还有两个很重要的思路变化。其中之一，就是IP化。

以前是TDM电路，就是E1线，中继电路。

粗重的E1线缆

IP化，就是TCP/IP，以太网。网线、光纤开始大量投入使用，设备的外部接口和内部通讯，都开始围绕IP地址和端口号进行。

硬件平台上的光纤

第二个思路变化，就是分离。

具体来说，就是网元设备的功能开始细化，不再是一个设备集成多个功能，而是拆分开，各司其事。

在3G阶段，是分离的第一步，叫做承载和控制分离。

在通信系统里面，说白了，就两个（平）面，用户面和控制面。如果不能理解两个面，就无法理解通信系统。

用户面，就是用户的实际业务数据，就是你的语音数据，视频流数据之类的。

而控制面，是为了管理数据走向的信令、命令。

这两个面，在通信设备内部，就相当于两个不同的系统，

2G时代，用户面和控制面没有明显分开。3G时代，把两个面进行了分离。

接着，SGSN变成MME，GGSN变成SGW/PGW，也就演进成了4G核心网：

4G LTE网络架构

（注意，基站里面的RNC没有了，为了实现扁平化，功能一部分给了核心网，一部分给了eNodeB）

MME：Mobility Management Entity，移动管理实体

SGW：Serving Gateway，服务网关

PGW：PDN Gateway，PDN网关

演进到4G核心网之前，硬件平台也提前升级了。

华为的USN系列，开始启用ATCA/ETCA平台（后来MME就用了它），还有UGW平台（后面PGW和SGW用了它，PGW和SGW物理上是一体的）。

中兴ATCA机框

ATCA：Advanced Telecom Computing Architecture，先进电信计算架构

ETCA：enhanced ATCA，增强型ATCA

中兴xGW（T8000）硬件平台

其实就是一个大路由器

在3G到4G的过程中，IMS出现了，取代传统CS（也就是MSC那些），提供更强大的多媒体服务（语音、图片短信、视频电话等）。IMS，使用的也主要是ATCA平台。

前面所说的V3平台，实际上很像一个电脑，有处理器（MP单板），有网卡（以太网接口卡，光纤接口卡）。而V4的ATCA平台，更像一台电脑了，前面你也看到了，名字就叫“先进电信计算平台”，也就是“电信服务器”嘛。

确切说，ATCA里面的业务处理单板，本身就是一台单板造型的“小型化电脑”，有处理器、内存、硬盘，我们俗称“刀片”。

ATCA业务处理板——“刀片”

（没找到中兴的，只能放个华为的）

既然都走到这一步，原来的专用硬件，越做越像IT机房里面的x86通用服务器，那么，不如干脆直接用x86服务器吧。

于是乎，虚拟化时代，就到来了。

5G网络将会怎样改变世界？

虚拟化，就是网元功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）。

说白了，硬件上，直接采用HP、IBM等IT厂家的x86平台通用服务器（目前以刀片服务器为主，节约空间，也够用）。

软件上，设备商基于openstack这样的开源平台，开发自己的虚拟化平台，把以前的核心网网元，“种植”在这个平台之上。

网元功能软件与硬件实体资源分离

注意了，虚拟化平台不等于5G核心网。也就是说，并不是只有5G才能用虚拟化平台。也不是用了虚拟化平台，就是5G。

按照惯例，设备商先在虚拟化平台部署4G核心网，也就是，在为后面5G做准备，提前实验。

硬件平台，永远都会提前准备。

好了，上面说了5G核心网的硬件平台，接下来，我们仔细说说5G核心网的架构。

到了5G，网络逻辑结构彻底改变了。

5G核心网，采用的是SBA架构（Service Based Architecture，即基于服务的架构）。名字比较好记，呵呵…

SBA架构，基于云原生构架设计，借鉴了IT领域的“微服务”理念。

把原来具有多个功能的整体，分拆为多个具有独自功能的个体。每个个体，实现自己的微服务。

单体式架构（Monolithic）→ 微服务架构（Microservices）

这样的变化，会有一个明显的外部表现，就是网元大量增加了。

红色虚线内为5G核心网

除了UPF之外，都是控制面

这些网元看上去很多，实际上，硬件都是在虚拟化平台里面虚拟出来的。这样一来，非常容易扩容、缩容，也非常容易升级、割接，相互之间不会造成太大影响（核心网工程师的福音）。

简而言之，5G核心网就是模块化、软件化。

5G核心网之所以要模块化，还有一个主要原因，就是为了“切片”。

很多人觉得“切片”很难，其实并非如此。

切片，就是“多种人格”。同一样东西，具有不同的特性，以应对不同的场景，也有点像“瑞士军刀”。

        5G是一个天下一统的网络，通吃所有用户。设计之初，就需要它应对各种需求。

既然网络用途不同，当然要见招拆招。以一个死板的固定网络结构去应对，肯定是不行的。只有拆分成模块，灵活组队，才能搞定。

网络切片

        例如，在低时延的场景中（例如自动驾驶），核心网的部分功能，就要更靠近用户，放在基站那边，这就是“下沉”。

部分核心网功能，“下沉”到了MEC

        下沉不仅可以保证“低时延”，更能够节约成本，所以，是5G的一个杀手锏。

        以上，就是从2G到5G，核心网整个的演进过程和思路。并不难理解吧？

        简单概括，就是拆分、拆分、再拆分，软件、软件、更软件。

          在将来，核心网的硬件和IT行业的硬件一样。而核心网的软件，就变成手机上面的app一样。

        通过以上的讲解希望对大家理解无线通信的网络架构有所帮助！

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        高晓松清华谈5G，这些行业将要被颠覆

          通信世界的演化很快，几乎10年就是一个时代，从上世纪90年代的2G，到2010年左右兴起的4G。这个行业云集了世界上最聪明的一群人，钻研着最顶尖的技术，为社会带来无尽的便利和福祉。近代人类社会的演进伴随的就是通信技术的演进，从最开始的电报，电话，到近代的移动通信技术，正是沟通便捷让加快了历史的进程。但通信行业本身也很尴尬，这是一个基础设施行业，承担着为应用提供管道的角色。今天的移动互联网风口很大程度上就是移动通信技术的进步挖出来的。所以通信技术本身的贡献需要从应用通信技术的应用体现出来，当然5G也不例外。

        要谈5G网络会怎样的改变世界，谈通信技术本身，必须谈及伴随着这种技术应运而生的应用。5G网络主要有三大特点，极高的速率 enhanced mobile broadband (eMBB)，极大的容量 Massive Machine Type Communication(mMTC)，极低的时延Ultra Reliable Low Latency Communications(URLLC)，我就从这三个方面入手聊聊他将会给这个世界带来什么潜在的应用。

高速率

        5G可以说是站在巨人的肩膀上，依托4G良好的技术架构，5G可以比较方便的在其基础之上构建新的技术。未来的5G愿景最强烈的一个方面就是用户体验到的网络速率。4G现在已经很快了，但是还不够，5G要做到的目标是最大10Gbps（defined by METIS)。

        10Gbps是如何做到的呢？现在的移动网络工作在相对较低的频段，低频段的好处的是传播性能优越，可以使运营商用较少的成本（少量基站）达到很好的覆盖。但是有一点不足就是低频段的连续频率资源非常宝贵，在国外各大运营商会通过竞标的方式购买频段的使用权，而在我们国家是政府分配。在4G LTE中单个载波最大的频率范围是20MHz，通过载波聚合技术可以将多个非连续的载波合起来使用达到更高的速率，但是这样还依然不够。5G的一个特点就是高频，受限于高频的传播性能，所以很多的高频段频率资源没有被使用，这正是5G可以好好利用的资源。但是如何解决高频通信的传播问题呢？这就轮到大规模天线（massive MIMO）登场的时候了，高频资源的频率很高，波长就很短（毫米波），那么在天线设计的时候可以做到天线阵子和他们之间的距离很小，就可以在很小的范围内集成天线阵列。天线阵子数量的增加可以带来额外的增益，结合波束赋形，波束追踪技术以弥补高频通信在传播上的受限。

如此高的速率可以支持什么应用呢？

高速上传下载

        3D视频，4K甚至8K视频流的实时播放

        结合云技术，工作，生活和娱乐全都交给云

          AR，VR与游戏生活相结合

          Media everywhere 改变媒体传播的方式

大容量

          物联网这个话题最近几年来一直占据着热门，但是受限于终端的功耗以及无线网络的覆盖，广域物联网仍处于萌芽的状态，伴随着5G网络的出现，可以预见未来它必将大热。

        5G将会通过什么技术手段来支持物联网技术的发展呢？首先看看它将如何解决物联网技术的核心问题：功耗问题是困扰着物联网技术发展的最大障碍，因为物联网的节点太多，而且由于很多条件的限制，终端没有办法充电，只有通过初次装入电池，寄希望于终端自身能够节省电能，使用越久越好。为了解决这个问题3GPP专门推出了针对广域物联网的窄带物联网技术，通过限定终端的速率（物联网终端对通信的实时性一般不高），降低使用带宽，降低终端发射功率，降低天线复杂度（SISO），优化物理层技术（HARQ，降低盲编码尝试），半双工使终端的耗电量降低。而5G还会在这个基础上走得更远，通过降低信令开销使终端更加省电，使用非正交多址技术以支持更多的终端接入。

大容量应用

物联网

智慧城市

智慧家居

智慧电网

智能放牧，种植

        物流实时追踪（以后不是查快递到没到，而是查它在哪条路上）

低时延高可靠

          LTE网络的出现使移动网络的时延迈进了100ms的关口，使对实时性要求比较高的应用如游戏，视频，数据电话成为可能。而5G网络的出现，将会使时延降到更低，会为更多对时延要求极致的应用提供生长的土囊。

          降低时延的技术原理：LTE中的一个TTI是1ms，而5G将通过对帧结构的优化设计，将每个子帧在时域上进行缩短从而在物理层上进行时延的优化。相信在后期5G信令的设计上也会采用以降低时延为目标的信令结构优化。

低时延高可靠应用

远程医疗手术

远程驾驶

车联网自动驾驶

工业控制

网络现状

          截止2016年4月，全世界162个国家共有496张LTE网络，有78亿设备通过移动通信网络相连接，而其中只有12亿连接使用LTE，近一半的设备还使用的是蜗牛一般的2G网络。未来伴随着5G网络的出现，数据流量一定会呈指数级别的增长，相信5G这阵妖风一定会吹出一个又一个的风口，越来越多的应用会应运而生。而用户体会到的是真真正正的便捷与无处不在的优异的网络连接。

          小宅今天将引用华为5G首席科学家、华为Fellow童文博士的发文给大家阐述一下5G将会带来的改变。

          2019年是5G产业进入全面商用的关键一年，全球5G网络的部署已经启动。在数字化转型浪潮的推动下，5G将开启移动互联网的新阶段。特别是，5G网络的初期部署将 (1)普及移动互联网极致的用户体验；(2)推动物联网创新，进而推动移动互联网产业的新一代转型。

        具有超级连接能力的5G网络，将承载10亿个场所的连接，50亿人的连接，500亿物的连接，把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界。

          另一方面，具有超级连接能力的5G网络，将与数字化驱动技术、实时大数据、云技术、人工智能融为一体，带来产业的革命性变化：也就是，连接平台化、万物在线化、全云化、万物即插即慧。

        以下，我们对具有原生的超级连接能力5G网络的能力，及其对产业的转型和变革进行进一步的解读。

极致用户体验的拐点

    5G-eMBB是用户体验的转折点。

          基于互联网TCP/IP协议的基本技术原理，当网络容量是应用流量的4~5倍时，网络的拥塞和延时趋近于零。也就是说，5G的G比特级接入速率，已经超越互联网接入，以及视频通信应用流量的基本速率，终端用户体验开始发生本质变化，进入“无限网络容量”的体验时代，即终端用户感受就像网络有无限的容量。

        目前，全球70%的运营商已经提供流量不限的MBB业务，并且其中40%的运营商已经由此带来ARPU提升的经济效益。流量不限的MBB模式已经成为移动运营商下一个增长的驱动力。

        5G的来临，适逢其时，是流量不限的MBB模式的原生平台。同样，5G的G比特级接入速率，已经超越固定互联网接入的基本速率需求，5G也是流量不限的FBB模式的原生平台。

        全球已经有230张网络开始进行WTTX的改造，WTTX的用户数大幅增长；在欧洲，WTTX的速率已经超越固网的接入速率；在美国，基于毫米波频段的WTTX是5G预商用的第一个商业模式。总之，5G是固移融合的原生平台。

        更进一步，5G的G比特级接入速率，是云游戏的原生平台，将使能50Mbps速率，20毫秒延时，小于15%的抖动的云游戏业务大规模普及。

        从5G-eMBB新生业务的角度来看，5G的G比特级接入速率，将使AR技术得到更加广泛的应用，许多行业的现场维护与现场服务也将因此受益。

        比如，经验丰富的工程师资源稀缺，而即使有经验丰富的工程师，一年也只能前往数个偏远的站点提供现场服务。借助5G-eMBB网络和AR技术，那些尚处于培训阶段的工程师，只需通过手中的平板，就能立即获取相关设备的信息，就能快速做出正确而最优的决策，而不再依赖于需要数年时间培养的经验与直觉。经验丰富的工程师，也可以通过5G网络和AR应用，快速获取设备的相关参考信息，在更短的时间内完成更多任务，从而为许多的产业的现场服务极大地提升效率。

与世界零距离的用户体验

        5G系统的空口及无线接入网确保端到端低延时，从而使能VR等高端eMBB业务，特别是实时视频业务和应用得到普及。

        多年的网络用户体验研究表明，由于网络延时远低于人类的近百毫秒的视觉感知延时，网络两端的用户具有身临其境，天涯咫尺与世界零距离的体验。5G是低延时原生平台，进而使能所有eMBB业务与世界零距离的用户体验，也是VR/AR第一平台。

5G低延时原生平台的广泛部署，将催生物联网创新与变革。

        5G在自动驾驶和工业等领域创造了全新的创新用例，随着机器人机器学习等技术的进一步突破，5G技术的普及和全云化，将推动各行各业自身业务的提升，如制造业、运输/物流业，智慧城市领域等。特别是，在5G原生低延时平台的基础上，很多行业的几毫秒延时的实时应用，如辅助驾驶、自动驾驶、智能化的算力都需要尽可能下沉部署在终端设备附近，从而降低机器决策的延迟，5G低延时原生与认知计算的平台，进而开启万物即插即慧的新时代。

端到端网络切片的5G网络

        5G网络为不同垂直行业服务运行在同一套物理基础设施上，生成相互隔离的不同5G网络切片，端到端的网络切片将是实现5G使能全行业数字化的支柱型技术。为每个行业应用建设一张独立的网络显然既不经济也不现实，5G网络就是一张物理网络支持多个逻辑切片的原生平台。

        端到端网络切片的优势之一：未来的业务和商业模式创新需要大量尝试，但传统的电信网络往往需要论证数年之久才能投资上马。基于端到端网络切片技术，运营商就可以按需生成或撤销逻辑切片，从而实现更快的网络定制、试错，以及实时的调优、改进。

        端到端网络切片的另一个优势：每个切片都是一个相对独立的自治子系统，端到端的网络切片的安全是5G网络的独特技术创新，针对不同的行业应用需求进行对端到端应用的可信安全适配。

        作为端到端整网切片的原生平台，5G切片网络的生成，也为运营商带来新的机会，既是主动去引导需求，还是被动适应市场需求。这需要云管端协同的顶层设计及生态构筑，不然，切片只是一个管道。

        端到端切片与全云化，数字化，数字转型，安全可信，基于机器学习的人工智能的结合使5G无线接入网将超越管道的角色，成为一个泛在平台。

        5G原生超级连接能力与使能业务（2013年华为5G白皮书）

安全可信的网络架构

        与4G网络一样，5G网络是原生的安全业务平台。

        5G网络采用强化的加密算法，接入认证一体化的能力。5G网络架构延续4G的无线接入网与核心网的安全分离架构，即PDCP层加密和IPSec加密，从而无线接入网对用户数据的不可见，确保5G网路无线接入的数据安全；核心网确保用户认证和用户隐私。

        随着越来越多的生态合作伙伴参与到构建5G端到端服务中来，物联网服务也正变得越来越复杂，提供安全的端到端服务，需要从网络到用户的整个过程中对安全性进行管理。

        5G网络确保只有经过认证的设备才能联网，网络自动化的安全规范和入侵防御功能也得到进一步普及和增加。由此，进而确保企业业务的安全正常运行，大规模的安全规范自动化不仅能帮助管理海量的设备，还能保证这些设备整个生命周期里的安全。

海量连接与网络自动化

        5G网络是原生的海量连接平台，随着5G技术可用性的成熟和升级，将加速万物互联，万物在线化，即万物默认在线。

        到2024年，联网设备的数量预计将超过220亿台，人们已经无法手动管理数量如此庞大的连接设备，因此，网络自动化是必由之路。

        从运营商的角度，管理数十亿设备将是挑战，而电信运营商也将升级自己的服务产品，来应对这一挑战。

        从技术上，基于服务架构的5G核心网是网络自动化的原生平台；5G网络将普及物联网连接服务，由此衍生的电信服务提供商将更进一步，不仅为企业提供管理联网设备的能力，而且可以在设备的整个生命周期内对其进行管理并确保其安全性。

        此外，5G的业务模式和定价模式的创新将发生巨大转变， 越来越多的企业将改变自身的业务模式，从单一的产品销售转变到销售增值服务。举例来说，企业将不再仅仅购买一台机器，还将购买相关服务。这种转变也影响着电信运营商，促使其改变物联网服务的业务与定价模式。

5G网络的前向兼容保护产业投资

        5G设计原则是前向兼容，以支撑5G网络的敞口创新。

        第一阶段标准R15版本基本上实现了所有5G的新特性和新能力，5G-NR标准的不断演进将原生地支持新特性及新需求，如R16版本提供完整的高可靠连接能力，以及V-2X和工业物连网的基本能力。而这些业务的引入不需要重复建网投资。

        在5G网络建设期，运营商关注的是网络建设的低成本和高效率，5G网络为产业提供10倍以上的每比特成本降低，以及大幅度的能效提升。

        2019年5G商用是全球主流电信运营的主流时间表。GSMA数据显示，66个国家的154家运营商正在开展5G测试工作，预计到2025年将有110张5G网络。尽管风云变幻，5G的阳光正在全球普照！

        总之，5G是万物连接的原生平台，是构建智能世界的基石。

        未来的5G 网络将会为“大连接时代”的计算、存储、网络资源以及连接提供一个一体化的分布式平台。这一统一的连接架构可以提供更高的峰值速率、低至毫秒级的时延，以及更低的成本和更高的能效，这将对万物连接时代提供最有力的支撑。

        换个角度说，2G时代，大多为电脑和电脑的连接；3G/4G时代，开始向人与人之间的连接转变；到了5G时代，人与物、物与物将组成一个连接矩阵，每个人、每个物都会成为互联网上的一个节点，之间交互数据，形成一个大的数据网络。这将从根本上改变我们的生活方式，也将颠覆现阶段的生产方式。

5G网络将会怎样改变世界？