什么是5G网络基础架构？5G定义

什么是5G网络基础架构？5G定义

5G网络基础设施由具有边缘计算功能的宏蜂窝基站和小型蜂窝基站组成。宏蜂窝是服务范围广泛的传统蜂窝塔。在5G网络中，通常在硬件上运行的网络功能已虚拟化，并作为软件运行。在5G网络发挥其全部潜力并变得自给自足之前，大多数运营商将使用现有的4G LTE无线电接入网络（RAN）并增加一些新天线。这使运营商可以在构建新的物理基础架构时开始提供改进的服务。

独立和非独立5G网络基础架构

5G网络有两种基础架构选项：非独立（NSA）和独立基础架构。非独立基础架构部分依赖现有4G LTE基础架构，并带来了一些新技术，例如5G新无线电（NR）。

根据2019年10月发布的标准机构3GPP Release 15的规定，NSA体系结构具有5G RAN和5G NR接口以及现有的LTE基础设施和核心网络。继续说，这意味着虽然仅支持LTE服务，但网络具有5G NR提供的功能，例如更低的延迟。

独立基础架构是指不依赖LTE网络并具有连接到NR的自己的云原生网络核心的5G网络。预计网络运营商在通过NSA基础架构后将到达独立的基础架构。使用NSA方法，运营商可以在构建5G网络所需的物理基础架构的同时提供类似5G的体验。

根据3GPP第15版，独立部署选项由用户设备，包括NR的RAN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。

硬件骨干小细胞

5G基础架构中的小型蜂窝基站需要大量的建设。这些天线占用的空间更少，专为设备密集型区域（例如城市环境）而设计，并与现有景观融为一体。这些小型蜂窝天线以毫米波（mmWave）频率发送和接收更高频段的无线电频谱。高频段可以更快地传送更多信息，但距离更短。因此，它们覆盖的面积不大，必须密集布置。

波束成形用于帮助扩大mmWave信号的范围。无线电信号被制成指向目标的聚焦束。目标是最大程度地提高信号质量，同时避免受到其他无线电波的干扰。

RAN细胞塔

RAN是蜂窝通信的关键元素，在覆盖5G网络中的中型和大型地理区域中发挥着作用。5G RAN专注于中低频频段，例如6 GHz以下的频段，可以覆盖更大的区域，但承载的数据更少。这就是为什么5G基础设施的这一部分将更多地用于人口稀少的地区，那里的网络拥塞较少，从而可以在分散的基础设施中实现更高的速度。

根据其2019年8月针对5G的高级天线系统白皮书，5G Americas预计5G网络的初始部署将是NSA并采取三种策略。

首先是“ N + 1”，保留现有天线以支持传统频率，并增加用于5G NR高频段的天线。

第二个是“ 1 + 1”，其中包括与LTE低频带相同的天线罩（带有圆形面的天线）中的5G NR低频带，以及部署在单独天线中的5G NR中频带。

第三是“多合一”，其中包括将旧频率和新的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是用于向用户传输数据和从用户接收数据的频率不同的频率。TDD是在一个频带上但在不同时间完成数据发送和接收的地方。

边缘计算可降低延迟

3GPP版本15还包括有关边缘计算的部分。它说：“特别是通过边缘计算功能来提供服务的本地托管。边缘计算使运营商和/或第三方可以执行靠近UE的[用户设备]接入点的服务。本质上，为了确保5G网络所期望的低延迟，边缘计算用于承载更接近最终用户的网络资源。

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网络。随着运营商被迫重新考虑传统重点，随之而来的是新的网络安全挑战。

例如，网络切片是针对5G不同使用场景的数据流隔离：增强的移动宽带，大规模的机器类型通信以及超可靠的低延迟。通过虚拟化对网络进行切片，一个物理基础架构上可以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，运营商被迫改变其网络安全方法。网络切片只是此更改的一个元素。要详细了解5G网络的安全挑战以及运营商如何解决这些挑战。