什么是5G网络基础设施?定义

5G网络基础设施由具有边缘计算能力的宏站和小区基站组成。宏站是传统的信号塔,服务范围很广。在5G网络中,通常将硬件上运行的网络功能进行软件虚拟化。在5G网络发挥其全部潜力并实现自给自足之前,大多数运营商将使用现有的4G LTE无线接入网络(RANs),并增加一些新的天线。这使得运营商可以在新的物理基础设施建成时开始提供改进的服务。

一、独立和非独立5G网络基础设施

5G网络有两种基础设施选项:非独立(NSA)和独立基础设施。非独立的基础设施部分依赖于现有的4G LTE基础设施,并带来一些新技术,如5G新无线电(NR)。

根据标准机构3GPP于2019年10月发布的第15版,NSA架构具有5G RAN和5G NR接口,与现有LTE基础设施和核心网络协同工作。这意味着,虽然只支持LTE服务,但网络具有5G NR提供的功能,比如更低的延迟。

独立基础设施指的是不依赖LTE网络的5G网络,并且有自己的云本机网络核心连接到NR。预计网络运营商将在通过NSA基础设施后到达独立基础设施。使用NSA方法,运营商可以提供类似5G的体验,同时构建5G网络所需的物理基础设施。

根据3GPP第15版,独立部署选项由用户设备、RAN(包括NR)和5G核心网络组成。5G核心网络依赖于具有虚拟化网络功能的基于服务的架构框架。

什么是5G网络基础设施?定义

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二、硬件骨干网

5G基础设施中的小蜂窝基站需要大量建设。这些天线占用的不动产较少,专为设备密集区域设计,如城市环境,并与现有景观融为一体。这些小单元天线以毫米波(mmWave)频率发射和接收更高频带的无线电频谱。高频带能更快地传输更多信息,但距离较短。因此,它们占地面积不大,必须密集布置。

波束形成用于帮助扩展毫米波信号的覆盖范围。无线电信号被制成聚焦光束,直射目标。目标是最大限度地提高信号质量,同时避免来自其他无线电波的干扰。

RAN是蜂窝通信技术的关键组成部分,在5G网络覆盖大中型地理区域中发挥着重要作用。5G RAN专注于中低频无线频率,比如可以覆盖更大区域但携带更少数据的6 GHz以下频率。这就是为什么5G基础设施的这一部分将更多地用于人口较少的地区,那里的网络拥塞较少,从而允许更高的速度和更分散的基础设施。

根据2019年8月的5G高级天线系统白皮书规划,预计5G网络的初步部署将是NSA并有三种战略。

首先是“N+1”,其中现有天线仍然支持传统频率,同时为5G NR高频段添加天线。

第二个是“1+1”,它包括与LTE低频段相同的天线罩(具有圆形面的天线)中的5G NR低频段和部署在单独天线中的5G NR中频段。

第三种是“一体式”,包括将传统频率和新的5G NR频段合并为一个天线罩,每个扇区一个天线支持频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。FDD是用于向用户发送数据和从用户接收数据的频率不同的地方。TDD是在一个频带上,但在不同的时间进行数据发送和接收的地方。

三、降低延迟的边缘计算

3GPP版本15还包括一个关于边缘计算的部分。“本地托管服务是通过边缘计算能力提供的。边缘计算是操作员和/或第三方在UE的[用户设备的]接入点附近执行服务的可能性。这减少了端到端的延迟和传输网络上的负载。”本质上,为了确保5G网络预期的低延迟,边缘计算用于承载更接近最终用户的网络资源。

四、5G网络基础设施安全

5G网络的本质是虚拟化。它们是真正的软件定义的网络。随之而来的是新的网络安全挑战,因为运营商不得不重新思考传统的重点。

例如,网络切片是针对不同5G使用场景的数据流隔离:增强的移动宽带、大量的机器类型通信和超可靠的低延迟。通过虚拟化分割网络,可以在一个物理基础设施上存在多个具有不同安全需求的虚拟网络。随着5G网络的成熟,运营商被迫改变网络安全的方式。网络切片只是这种变化的一个元素。

weinxin
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Jim

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