5g的三大核心技术

5G的三大核心技术分别是SBA、CUPS和网络切片。

什么是SBA？

SBA（ServiceBasedArchitecture），即基于服务的架构。它基于云原生构架设计，借鉴了IT领域的“微服务”理念。

众所周知，传统网元是一种紧耦合的黑盒设计，NFV（网络功能虚拟化）从黑盒设备中解耦出网络功能软件，但解耦后的软件依然是“大块头”的单体式构架，需进一步分解为细粒度化的模块化组件，并通过开放API接口来实现集成，以提升应用开发的整体敏捷性和弹性。

为此，业界提出了基于CloudNative的设计原则。

CloudNative的使命是改变世界如何构建软件，其主要由微服务架构、DevOps和以容器为代表的敏捷基础架构几部分组成，目标是实现交付的弹性、可重复性和可靠性。

微服务就是指将Monolithic（这个词太难传神翻译了，本文翻译成单体式应用程序）拆分为多个粒度更小的微服务，微服务之间通过API交互，且每个微服务独立于其他服务进行部署、升级、扩展，可在不影响客户使用的情况下频繁更新正在使用的应用。

正是基于这样的设计理念，传统网元先是转换为网络功能（NF），然后NF再被分解为多个“网络功能服务”。

SBA=网络功能服务+基于服务的接口。网络功能可由多个模块化的“网络功能服务”组成，并通过“基于服务的接口”来展现其功能，因此“网络功能服务”可以被授权的NF灵活使用。

其中，NRF（NFRepositoryFunction，NF贮存功能）支持网络功能服务注册登记、状态监测等，实现网络功能服务自动化管理、选择和可扩展。

CUPS

CUPS（ControlandUserPlaneSeparation），即控制与用户面分离。目的是让网络用户面功能摆脱“中心化”的囚禁，使其既可灵活部署于核心网（中心数据中心），也可部署于接入网（边缘数据中心），最终实现可分布式部署。

事实上，核心网一直沿着控制面和用户面分离的方向演进。比如，从R7开始，通过DirectTunnel技术将控制面和用户面分离，在3GRNC和GGSN之间建立了直连用户面隧道，用户面数据流量直接绕过SGSN在RNC和GGSN之间传输。到了R8，出现了MME这样的纯信令节点。

只是到了4.5G和5G时代，这一分离的趋势更加彻底，也更加必要。

其中一大原因就是，为了满足5G网络毫秒级时延的KPI。

光纤传播速度为200km/ms，数据要在相距几百公里以上的终端和核心网之间来回传送，显然是无法满足5G毫秒级时延的。物理距离受限，这是硬伤。

因此，需将内容下沉和分布式的部署于接入网侧（边缘数据中心），使之更接近用户，降低时延和网络回传负荷。

网络切片

5G服务是多样化的，包括车联网、大规模物联网、工业自动化、远程医疗、VR/AR等等。

这些服务对网络的要求是不一样的，比如工业自动化要求低时延、高可靠但对数据速率要求不高；高清视频无需超低时延但要求超高速率；一些大规模物联网不需要切换，部分移动性管理对之而言是信令浪费等等，为此5G要像一把瑞士军刀一样，多功能满足差异化的网络服务。

于是，我们就要把网络切成多个虚拟且相互隔离的子网络，分别应对不同的服务。

当然，这么灵活的切片工作岂是传统大块头的黑盒设备能担当的，自然要虚拟化、软件化，再将网络功能进一步细粒度模块化，才能实现灵活组装业务应用。

因此，3GPP就确认了由中国移动牵头26家公司提出的SBA构架为5G核心网基础构架。

5G是第五代移动通信技术的简称，是最新一代蜂窝移动通信技术。

大哥，1G，模拟信号，可以打电话，一技闯天下。

二哥，2G，数字信号，打电话、发短信、简单浏览网页。长拳短打样样皆通。

三哥，3G，高速数据传输网络，微信、QQ、手游、看网页、刷微博……互联网上手段多。

四哥，4G，三哥有的我全会，三哥会的我更精。比3G传输速率更快，不仅可以随时随地畅快上网，而且能够视频通话、直播和观看短视频，真正进入了移动互联时代。

02 5G的三大法宝

第一法宝：增强移动带宽 (eMBB，简称大带宽)

什么是增强移动带宽呢？如果我们把上网比作汽车上高速公路，那么5G修的高速公路比4G更宽，上面跑的车更多、更快、更顺畅！

在4G时代，我们戴上VR眼镜，看到的画面比较模糊，画质较差，让人会有头晕目眩的感觉。这是因为VR需要同时处理大量的数据，图像需要做各种特效渲染。相当于很多辆车同时想挤上高速公路，超出了高速承载，所有车都要排长龙上高速。

5G提供了更宽的高速公路，可以同时多辆车上高速，不再排队，更加顺畅。VR在5G时代将会焕发第二春，卡顿已成为过去时，可以为消费者提供全新的感官维度。

例如，斯皮尔伯格的科幻电影《头号玩家》中，在2045年，人类甚至都主要生活在了虚拟的世界里，真实和虚拟界限越来越淡化，5G让科幻逐渐变成现实。

第二法宝：低时延高可靠（uRLLC，简称低时延）

时延是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间。我们可以理解为一个命令从一个地方传到另一个地方所花费的时间。

比如古代皇帝妃子想吃荔枝，命令地方官员上贡，这就先让信使骑马跑一个多月时间到广东，再向地方官员颁布懿旨。这一个月从京城到广东的传令时间就是时延；今天互联网时代，直接在家网上下订单，几秒完成。

5G的网络时延只有1毫秒，是4G网络时延的十分之一。1毫秒是什么概念呢？在人类的生理感官中，听觉是100毫秒，视觉是10毫秒，最灵敏的是触觉，1毫秒，也就是说5G的时延达到了人体反应的极限，比眨眼之间快10倍。

如果我们开车的时候是用眼睛观察路面情况的，一旦发现危险，视觉会第一时间把看到的画面传递给大脑，大脑做出反应并发布动作指令，让我们的手脚去控制车辆做出一系列风险规避动作，至少要10～20毫秒。而无人驾驶汽车只需要1毫秒就会做出反应，5G时代，无人驾驶会变得比有人驾驶更安全。

第三法宝：低功耗大连接（mMTC，简称广连接）

从人类社会发展史看，始终都离不开各种各样的网，农耕时代需要有丰富的水网，灌溉农田；工业时代需要电网、石油等能源网络，这是保障机器运转的血液和能量；当今是信息爆炸时代，我们需要一张庞大的信息交互网络，5G的低功耗大连接能力可以把每平方公里内百万级的海量设备接入网络，真正做到万物互联。

那么什么是万物互联呢？

万物互联（Internet of Everything，简称IoE）指的是将人、流程、数据和事物结合一起，使得网络连接变得更加相关，更有价值。

这个定义对我们普通人来说很生涩难懂，其实就是让人与物（机器）、物与物之间可以对话。

机器能听懂的唯一语言就是0和1，我们把所有人、物连接在一张通信网上，这张网上的所有信息都转化为0和1，这样机器就能和我们交流了，可以按照我们发布的指令去工作，做我们想让它们做的事。同样，机器与机器之间也是用这种方式进行交流，按照一定规范进行分工协作。当千千万万个人和物通过这种方式交流时，就是我们说的万物互联。

5G的这三大法宝非常厉害，将和各种新型信息技术伴生发展，会改变我们的社会，嬗变我们的产业，创造我们的时代。

03 5G改变社会

4G时代移动互联网给我们带来了极大便利的同时，也催生并繁荣了消费互联网经济，一大批直播、短视频、移动支付、共享出行、外卖等应用应运而生，今日头条、抖音、美团、大众点评、摩拜单车、滴滴出行…等等重塑了我们的生活习惯和消费轨迹，手机成了人们生活的必备品，吃穿住行一机搞定。

5G时代，大数据、物联网、人工智能、边缘计算等信息技术与5G天然契合发展，将会给各行各业带来颠覆性变革，催生很多新领域、新产业，加速传统行业的转化、升级、换代、赋能。

4K、8K超高清视频、AR增强现实、VR沉浸式体验等技术会广泛应用于游戏、传媒、教育、销售、娱乐等诸多领域。

前面提到的科幻冒险片《头号玩家》，讲的就是游戏玩家在虚拟与现实世界的故事，随着5G的到来，AR/VR技术会渗透到我们生活的方方面面，成为5G的杀手级应用，电影里的场景将离我们越来越近。

什么是AR/VR呢？让我们先看一个小视频……

VR（Virtual Reality）虚拟现实，是由美国VPL公司创始人拉尼尔在20世纪80年代初提出的。是综合利用计算机图形系统和各种显示及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。

AR（Augmented Reality）增强现实，通过设备增强了现实世界的观感体验，使用者是处于现实世界，所观察到的内容是叠加在现实世界之上的。

简单来说，VR看到的场景和人物全是假的，是把你的意识代入一个虚拟的世界，很梦幻，俗称“白日梦”。

AR看到的场景和人物一部分是真一部分是假，是把虚拟的信息带入到现实世界中，现实中明明没有的东西，偏偏就在你眼中出现了，真是“活见鬼”。

有专业人士预测，5G时代，未来AR/VR眼镜将非常普及，就像4G时代人人需要一部手机一样。这是因为AR/VR技术基于5G大带宽、低时延的环境下，可以达到非常好的感官效果。

人们在看视频的时候，视频的分辨率与屏幕的分辨率保持一致，以达到最好的效果。VR头显的视场角一般是110°左右，全景视频是一个360°的球体，相当于VR头显视场角的3倍多。VR头显屏幕分辨率一般为2K或4K，因此全景视频的最佳分辨率也是其3倍多，即8K或12K。

然而这样的分辨率对于宽带速率要求是极高的，我们要看一个超高清的、高码率的优质VR全景视频，只有使用5G或千兆家庭宽带，使得网络速率提升到1000Mbps左右，才能在线观看20Mbps以上的全景视频。

04 5G使产业嬗变

5G大带宽、低时延、海量连接这三大超强能力不仅对我们的生活习惯、社会模式有巨大影响，而且还天然契合了大数据、物联网、云计算、AR/VR等新型信息技术发展，未来将广泛应用于工业、农业、交通、社区、智慧城市等各个领域，对传统产业进行赋能、促使落后产业嬗变。

下面我们简单介绍5G在部分领域应用的场景。

智能制造

智能制造，简单来说就是在制造过程的各个环节与信息技术相融合，以通信网络为支撑，以数据流动为基础，利用大数据、云计算、人工智能、工业互联网等技术，实现制造全生产要素智能化。

在一个智能工厂中，有着大量的自动化设备，海量的传感器、控制器、执行器等需要通过无线网络进行连接，在核心闭环控制系统中，系统通信时延需要达到ms级别甚至更低才能保证控制系统实现精确控制，5G网络切片技术具备极低时延、高可靠、海量连接的能力，能够满足工业闭环控制系统的高性能运转。

智慧交通

智慧交通，是利用先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成，运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

简单来说，就是使用大数据、物联网、人工智能等技术，把车辆、道路、驾驶员、交通指挥系统连接在一起，形成智能指挥、自动规避、自主规划等智慧交通网络。

未来道路上不仅行驶着有人驾驶车辆，而且还有无人驾驶车辆，基于5G的边缘计算MEC(Multi-access Edge Computing)技术,通过将计算能力下沉到网络边缘侧，实现低时延和高带宽接入，实时指挥、调度车辆安全高效行驶。

远程医疗

远程医疗，是指使用信息通信、全息影像、人工智能、传感等技术手段，实现跨区域、跨医院对异地患者进行远程会诊、远程诊断、远程治疗的过程。

远程医疗对带宽、时延要求非常高，远程高清会诊、医学影像数据的高速传输与共享需要高速率、大带宽的网络支持，远程诊疗更是要求网络达到毫秒级时延。5G网络高速率、低时延的特性能够很好满足远程医疗的需要。

2019年5月广东首例5G远程B超检查在广州市第一人民医院顺利完成。位于广州越秀区的B超医生操控机械臂，对相隔60公里的南沙区医院患者开展超声检查，5G的毫秒级延时特性，为医生操控机械臂实时远程超声检查提供了技术保障。

中国人民解放军总医院，成功完成全国首例基于5G的远程人体手术，患者在北京，医生在海南，通过操纵5G远程机械臂进行手术，横跨3000公里，手术圆满完成。

5G在诸多领域都有着很好的应用前景，比如远程维修、远程教学、智慧家居、智慧城市等。

无人驾驶、远程医疗、智慧城市、智能制造等将会越来越普遍。路上跑的、空中飞的、水里游的，无人化、智能化程度越来越高，车间不见工人、手术不见医生。万物互联、万物智连，5G的潜力绝不仅限于此，对于未来，我们谁也无法预料，不妨留点想象空间。5G将会给我们带来更多惊喜，会为我们创造一个全新的时代！

1、什么是5G

首先什么是5G?简单来讲，5G就是第五代通信技术。

5G三大特征：大带宽，低时延，万物互联。

5G主要特点：波长为毫米级。

2、5G有多快

美国芯片制造商高通认为，5G可以在实际(而不是实验室)条件下，实现快10到20倍的浏览和下载速度。也就是说，1分钟左右就可以下载一部高清电影。

而我们谈论的还是基于现有4G LTE网络搭建的5G网络，仅仅是第一代5G调制解调器未来的5G芯片，很可能会更快。

而独立的5G网络可以在非常高的频率(如30GHz)下工作，可以轻松实现千兆以上的浏览速度。不过这一场景不太可能在几年内出现。

3、5G比4G快多少

目前，最快的4G移动网络提供的网速约为45Mbps(兆位/秒)，相比之下，5G将会达到千兆速度。

5G的传输速率将可以实现1Gb/s，比目前4G的速度快十倍以上。这意味着使用5G技术下载一部1GB大小的高清电影仅需要10秒就可完成，而一部加长蓝光70多GB的《指环王》三部曲，下载也就是1分钟左右。

5G的超大带宽传输能力，即便是看4K高清视频、360度全景视频以及VR虚拟现实体验都不会出现卡顿的情况。

4、5G能干啥

那么，5G究竟能干啥?说出来真的会吓坏你。

5G将带来光纤般的“零”时延接入速率，同时将给网络能效超百倍提升，为比特成本超百倍降低，拉近了人与万物的智能互联的距离，最终实现“万物触手可及”。

其实，除了上面这些，5G可以带来的，更多的是那些我们无法预知的新业务。比如5G将对无人驾驶汽车、增强现实AR/虚拟现实VR、无人机工作群等，带来更高清的视频和更高能效，让城市更加智能的物联网。

通俗讲，如果你是游戏玩家，那么有了5G之后，按下控制器按钮后与屏幕上显示效果之间的延迟时间会更短。移动终端上的视频播放会更快、更稳定。视频聊天画质会更清晰，更流畅。

5、5G辐射大吗

首先可以肯定的是日常生活场景下，5G手机对身体辐射不会加大。手机厂商上市新手机之前都要经过各种严苛的审核和测试，需要满足国家相关标准才能上市。

5G频段高要求基站更密集，因此辐射大，这种理解是有误区。相反从2G到3G，再到4G基站的辐射越来越小。2G时代方圆几十公里一个基站，而4G方圆几百米一个基站，到了5G时代基站数量更多。由于存在功率控制，基站越密集辐射越小。

6、5G关键无线技术

那么，5G的关键无线技术是啥?这里面就涉及到专业知识，大家了解一下。

5G关键无线技术：大规模天线、超密集组网、灵活双工、全双工、频谱共享、先进调制编码、终端直通技术、全频谱接入、新型多址、新型多载波。

SDR：通用硬件+软件可升级。

MIMO：多天线发射、多天线接收+提升信道容量。

CCFD：相同频率同时收发电磁波信号，提高频谱使用效率。

OFDM：正交频分复用。

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