5G入门基础架构

2019-03-05 16:06:01 嵌入式开发中心 36

5G入门基础架构

所有主要的移动运营商都在积极推动他们的5G进步,5G正在推出并出现,支持更高带宽的应用和机器到机器的互动。

虽然5G推出似乎确实正在进行中,但它并非全有或全无的主张。与大多数创新一样,推出是一个分阶段的过程。

物联网,智能边缘和AI 以及 IVR的先进5G特性和功能非常真实,应该关注5G网络架构以便利用。

         5G广义物理架构

  下图显示了通用的5G架构。有三个物理组件:

  无线电接入网(RAN)。这是连接到移动设备的网络的无线网络部分。

  演进分组核心(EPC)。这构成了移动网络的核心部分,并充当RAN和互联网或其他基于IP的服务之间的桥梁。

       IP多媒体子系统(IMS)。大多数人认为这是LTE语音(VoLTE)组件,但从设计上看,它更为通用。IMS的目的是在移动网络基础设施内提供IP应用服务,无论是IP语音还是其他一些基于IP的通信服务。

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        5G中的物理组件组织与4G 以及 LTE没有什么不同。5G的区别在于5G RAN的功能和EPC的组织,以实现更高级别的虚拟化。

  无线接入网

       5G引入的一个关键特性是它定义了三个不同的频谱带,用于特定目的:

  低频(低于1GHz)。这也是今天LTE使用的频谱。这是最大化覆盖范围的最佳选择,但最大带宽最高可达100Mbps

  中频(低于6GHz)。中频带提供更高的1Gbps带宽和更低的延迟,这对许多物联网或机器对机器应用至关重要。然而,通过建筑物和物体接收是一个问题。5G通过使用多输入多输出(MIMO)宏小区来增加同时用户的数量来解决这个问题。称为波束成形的技术也是5G中的一项新创新,其中天线向每个连接的设备发送定向信号,并具有监控能力以提高信号质量。

  高频(> 6GHz)或mmWave。这对于5G而言是大多数媒体,因为它提供高达10Gbps的峰值数据速率和极低的延迟。正如您所料,您支付的价格是非常有限的距离(小于一平方英里)和不良的物体/建筑物渗透率。然而,它确实适合WiFi和其低端和中频前辈等技术之间的良好甜点。

      RAN的另一个关键特性是结合边缘路由的能力。在设备和智能边缘组件之间或设备之间路由流量可以显着减少在EPC上路由所涉及的延迟。

  演进分组核心(EPC

  通常,5G EPC正在更新,以更好地管理和集成语音,数据和互联网连接。EPC的关键创新是:

  控制平面(连接建立拆除)和用户平面(通信内容)之间的完全分离。某些应用程序的设备很少,但带宽要求非常高。其他人使用大量传感器设备,每个设备都需要非常低的带宽。用户和控制平面的分离允许网络根据需要灵活地将资源分配给一个或另一个。

  虚拟化。与前几代固定功能EPC硬件组件相比,定义具有运行VNF和标准服务器平台能力的虚拟化网络功能(NFV)可降低成本并提高灵活性。

  网络切片。这有点类似于计算,内存和存储组件的虚拟化,只是将物理网络资源切分为逻辑网络功能。每个网络片由专用于服务特定客户或服务的网络资源组成。网络切片也是隔离的并且彼此绝缘,因此一个表现不佳的系统不能破坏其他人的服务。前几代移动网络只是将管道视为每个人共享的带宽。5G将这些资源分解为可以分配,使用和隔离的虚拟化网络片。这对物联网的出现尤其重要,因为目前无法控制物联网设备和框架。

     EPC正在发生变化,但它更多的是关于引擎盖下的改进和效率,以便在RAN内承担增加的改进负担。

    IP多媒体子系统(IMS

    IMS最着名的用例是LTE语音(VoLTE)。前几代移动网络(比如4G  LTE)将移动语音和短消息服务(SMS)实现为电路交换数据而不是IP。随着网络向端到端IP的发展,需要解决的第一个应用是这两种服务。因此,第一个定义的IMS涉及使用IP语音(VoIP)技术而不是旧的电路交换方法与移动电话通信的组件。这最终打破了旧电路交换语音和SMS与先前移动网络世代的新的基于IP的数据服务之间的不同路径。通过迁移到VoLTE,现在可以消除整个电路交换部分的网络,从而节省硬件和维护成本。

     5G今天在哪里?

  如今,移动运营商的重点是部署新的RAN频谱。这将使支持5G的设备能够使用网络,并且它们将与5G RAN连接,但它们将在旧的4G  LTE EPC上运行。业界称这种“5G非独立5G。这将瓶颈移至EPC,直到部署5G EPC。业界使用术语“5G独立5G SA来记录RANEPC均为5G的网络。






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