一、前言
時光飛逝歲月如梭，技術發展可不等人。5G也逐漸踏入人們的生活，未來世界也伴隨着智能家居、智慧城市、智能汽車、智能機器人等等。提到5G大家一定會想到“快”，那么有多快，比喻成2G比作自行車，3G比作摩托車，4G比作汽車，5G如高鐵。2G到4G，本質上人與人聯系，但5G除了以上還實現了人與物，物與物。也將意味着5G推動“物聯時代”的到來，更加深刻改變着人們的生活。
二、目錄
1 1G-5G移動通訊發展歷程
2 5G技術指標
3 5G應用場景
4 5G關鍵技術
5 5G面臨的挑戰
三、總結
1 1G-5G移動通訊發展歷程
“G”代表一代，5G就是第五代
10年表示一代。
1980s 1G時代，主要是語音通話
1990s 2G時代，主要是短信
2000s 3G時代，主要是社交應用方面
2010s 4G時代，主要是在線、互動和游戲
2020s 5G時代，主要是虛擬現實、零時延時感知
2 5G技術指標
1.5G流量密度可以達到10Tbps 而4G是0.1Tbps，是4G的100倍。
2.5G的連接數密度是100萬/km2 而4G是10萬/km2，是4G的10倍。
3.5G的時延只有1毫秒，而4G是10毫秒。
4.5G的移動性是500km/h，而4G只有350km/h。
5.5G的能效是100倍，而4G只有1倍。
6.5G的用戶體驗速率可以達到0.1-1Gbps，而4G只有10Mbps。
7.5G的頻譜效率是3倍，某些情況可以達到5倍，而4G只有1倍。
8.5G的峰值速率有20Gbps，4G只有1Gbps。
3 5G應用場景
3.1（1）VR虛擬現實
（2）AR增強現實
（3）MR混合現實
3.2車聯網
（1）自動駕駛
（2）遠控駕駛
（3）編隊駕駛
3.3遠程醫療
（1）遠程B超
（2）遠程手術
3.4智慧城市
（1）智慧燈桿
（2）平台原理模型
4 5G關鍵技術
4.1超密集組網
（1）大量增加小基站，以空間換性能
（2）基站一般包括：宏基站和小基站
宏基站：即“鐵塔站”，一般覆蓋范圍數千米
小基站：一般覆蓋范圍10M-200M，小基站又細分為
家庭基站（Femto cell）
微基站（Micro cell）
微微基站（Pico cell，又稱皮基站）
室內基站
個人基站
（3）小基站優勢
體積小，成本低，安裝容易，適合深度覆蓋
功率小，干擾小，更小的范圍內實現頻率復用，提升容量
距離用戶近，提升信號質量和高速率
（4）部署架構：宏基站+微基站 微基站+微基站
關鍵技術：多連接技術 無線回傳技術
4.2大規模天線陣列
優點：
（1）提升了信號可靠性
（2）提升了基站吞吐率
（3）大幅降低對周邊基站的干擾
（4）服務更多的移動終端
傳統天線：2/4/8根Massive MIMO可達64、128、256個天線
4.3動態自組織網絡（SON）
動態自組織網絡用於滿足5G
兩方面的性能要求:低時延、高可靠場景下降低端到端時延，提高傳輸可靠性;在低功耗、大連接場景下延伸網絡覆蓋和接入能力。在傳統蜂窩網絡架構下，終端必須通過基站和蜂窩網網關才能與目標端進行通信。在這種架構下，終端在獲得數據傳輸服務前必須首先選擇一個服務基站，與服務基站建立並保持連接。在動態自組織網絡中，任何接入網節點，都具備數據存儲和轉發功能，動態自組網中的每個節點，都具備無線信號收發能力，並且每個節點，都可以與上一個或多個相鄰節點進行無線通信，整個自組網呈網狀結構。在動態自組織網絡中，任何節點間(終端與終端、終端與基站、基站與基站等)均通過無線通信，無須任何布線，並具有支持分布式網絡的冗余機制和重新路由功能。任何新節點(如終端或基站)的添加，只需要簡單的接上電源即可，節點可自動配置，並確定最佳多跳傳輸路徑。
動態自組網有如下優點:
部署靈活
部署方面，動態自組織網絡節點(終端或微型基站)，只要處於目標區域，就可以進行自動的配置， 自動建立並維護網絡拓撲，確定最佳傳輸路徑，大大降低網絡部署成本，加快部署 速度。
支持多跳
動態自組織網絡支持多跳傳輸，與發射端有直接視距的接收端先接收到無線信號，然后接收端無線信號轉發到與它直接視距的下一跳終端。因此，數據包在自組網絡中傳輸，能夠這樣一跳一跳傳遞下去，直至到達目標終端。動態自組織網絡通過多跳方式傳輸，大大擴展
高可靠性
動態自組織網絡支持空口中多路冗余傳輸提高傳輸可靠性，還通過支持多路由傳輸提高端到端傳輸可靠性，如果傳輸中某節點故障，可通過備用路徑切換到另一節點。因此，動態自組織網絡比傳統蜂窩網絡更可靠，因為它不依賴於單一節點的性能。在傳統蜂窩網絡中，如果某一基站故障，該基站覆蓋的區域也將癱瘓。
支持超高帶寬
無線通信領域傳輸距離越短，越容易獲得高帶寬。因為傳輸距離越長，干擾因素也會大大增加。而自組織網絡的多跳傳輸可以有力的獲得高帶寬。也因為傳輸距離小，需要的功率也小，因此更加綠色節能。
4.3軟件定義網絡（SDN）
在5G的網絡架構設計.上要遵循智能、開放、靈活、高效的原則。IT新技術給了5G網絡架構的實現，提供了新的技術支持。其中軟件定義網絡(SDN) 和網絡功能虛擬化技NFV，可以有效滿足這些需求。
SDN起源
SDN起源於2008 年美國斯坦福大學教授Nick McKeown 等人的Ethane項目研究。其主要思想是將傳統網絡設備的數據平面和控制平面分離，使用戶能通過標准化的接口對各種網絡轉發設備進行統一管理和配置。這種架構具有可編程可定義的特性，對網絡資源的設計、管理和使用提供了更多的靈活性，更有力於網絡的革新與發展。傳統網絡設備向SDN 的演變，正像大型機與PC機的類比。
（1）大型機向PC的演變
IT技術的發展，是由大型機的軟硬件一體化，向PC機的:硬件、操作系統、應用軟件，這樣的分層結構轉變的過程。大型機采用專業的硬件、專業的操作系統、專業的應用軟件，不能自由定義軟件功能。而PC機則是一-個由軟件定義功能的產品:安裝Windows系統的時候，它就是一台Windows計算機;安裝Linux 操作系統的時候，它就是一台Linux計算機;安裝游戲軟件的時候，它就是一台游戲機;安裝翻譯軟件的時候，它就是一台翻譯機當下的網絡設備，廠商出廠時封裝了什么功能，你就只能用什么功能。定義權牢牢把控在廠商手里，無法通過軟件自行定義它的功能。而SDN 的研究者們，除了希望針對軟件設備實現軟件定義(可編程可定義)功能外，還要實現數據平面與控制平面的分離，即將原有網絡設備的控制功能抽離出來，將網絡設的數據轉發與控制能力分開部署。達到更加靈活高效的管理效果。
（2）傳統網絡向SDN演進
傳統網絡設備由原來的軟硬件一-體化，向網絡分層及虛擬化的方向發展:基礎設施層、控制層、應用層。
SDN的定義
SDN的核心技術是通過網絡設備控制平面與數據平面區分開來，從而實現網絡流量的靈活控制，為核心網絡及上層應用的創新提供良好的平台。
SDN邏輯架構
軟件定義網絡是一種新的網絡方法，在物理.上分離網絡控制平面和轉發平面;路由器=專用路由器硬件+對應的ISo軟件組成電腦=CPU+操作系統
總結
SDN-- -軟件定義網絡
SDN的核心思想---轉發和控制分離，從而實現網絡流量的靈活控制SDN網絡的新角色---控制器
承上:對.上層應用提供網絡編程的接口
啟下:對下提供對實際物理網絡網元的管理
4.4網絡功能虛擬化（NFV）
NFV (Network FunctionVirtualization)是采用虛擬化技術，將傳統電信設備的軟件與硬件解耦，基於通用計算、存儲、網絡設備實現電信網絡功能，提升管理和維護效率，增強系統靈活性。
傳統的專用硬件網絡及通信設備，將逐步虛擬化、軟件化，部署更加靈活，管理和維護成本更低。
傳統網絡設備向NFV演變
SDN與NFV的區別與關聯:
SDN是從傳統的全分布式、對等控制的網絡架構，演變為控制平面和數據平面分離的架構，由分布式管理變成集中管理，控制平面可以在全局掌握數據平面設備的性能及狀態，使鏈路狀態更新更快，容錯及收斂效率更高。NFV是將傳統的軟硬件--體化的網絡設備，演變為軟件化，在通用硬件(如:PC機或虛擬化平台)上部署。使專用硬件與軟件解耦，功能更靈活，應用更方便，也可實現雲化部署的目標。
總結:
NFV---網絡功能虛擬化
NFV的核心思想---軟件和專用硬件解耦，軟件與通用硬件聯姻
NFV的核心技術--虛擬化，把通用服務器的CPU、內存、Io等資源切片給多個虛擬機使用。把交換機路由器防火牆的功能作為軟件應用運行在虛擬機里 來模擬它們的功能。通過openstack來進行管理和編排
NFV帶來的網絡革命---網絡瘦身(專用硬件向通用硬件的轉化)，業務帶寬隨需而動
4.5SDN與NFV的深度融合
SDN是面向網絡架構的創新
NFV是面向設備形態的創新
SDNNFV使整個網絡可編程、可靈活性 互不依賴，自成體系 相互補充，相互融合
5 5G面臨的挑戰
5.1頻譜資源挑戰
5GHz以下的頻段已非常擁擠
解決方向：高頻段和超高頻段
5.2新業務挑戰
uRLLc：對時延、可靠性要求很高
mMTC：對連接數量、耗電/待機要求較高
eMBB：AR/VR等傳輸速率要求高
5.3新場景
移動熱點：大量熱點帶來的超密組網挑戰
物聯網絡：物聯新業務遠超人的活動范圍
低空/高空覆蓋：無人機、飛機航線覆蓋等
5.4終端設備
聯網終端爆發式增長
終端多模研發、工藝、電池壽命等挑戰
例如5G智能垃圾桶 5G送貨機器人等等
5.5三大場景安全挑戰
uRLLc：低時延的安全算法、邊緣計算、隱私保護
mMTC：輕量化安全、海量連接信令風暴
eMBB：安全處理性能、二次認證、已知漏洞
新架構安全挑戰
SDN、NFV等新安全挑戰
總結
移動通信歷程：語音到數據、低帶寬到高寬帶
5G技術指標：中國的5G之花
5G的三大應用場景：uRLLc、mMTC、eMBB
5G新技術：Massive、MIMO、SON、SDN
5G面臨的頻譜資源、新業務、安全等全新挑戰