移動通信技術從1G發展到2/3/4G,再到今天舉世矚目的5G,經歷著一次次的技術革命。無論從模擬到數字,從語音到數據,還是從小帶寬、低速率到大帶寬、高速率,每一次變革都給我們的生活帶來了翻天覆地的變化。
特別是4G,通過引入OFDM(正交頻分復用)技術,更高級的信道編碼方案,MIMO(多發射多接收空間分集天線技術),以及基于IP的核心網架構等技術,為終端用戶帶來了豐富精彩的使用體驗,可以說,4G改變了我們的生活。
那么5G的核心價值又是什么呢?粗略的講,4G以及之前的移動通信發展,都圍繞著傳輸速率的提升。換句話說,核心都是圍繞著提升終端用戶的使用體驗。通信領域的大佬克勞德??香農在1948年提出的香農公式,既奠定了信息論的基礎,同時也為移動通信領域的發展指明了方向。
前幾代移動通信技術,圍繞著信道容量(下圖公式中等號左邊的“C”,也就是通常我們所說的信息傳輸速率,單位bps)、帶寬(B)、信噪比(信號功率S與噪聲功率N的比值)大做文章。通過單載波帶寬的提升,復用技術的提升,信道編碼技術的升級等多種技術手段,將信息傳輸速率提升到現今的水平。經年已去,無論是良辰美景,還是大好山河,都能通過你我手中的智能終端傳送至眼前。2/3/4G既如此,5G又如何逃脫的了香農的“詛咒”呢。
克勞德·艾爾伍德·香農 提出了信息熵的概念,為信息論和 數字通信奠定了基礎。 |
【香農公式】
但是,但是,前面我們有提到,5G的目的和意義是什么呢?如果說4G改變生活,那么5G要改變社會。其實5G追求的不僅是快,雖然5G有高頻段載波可以大幅度提升帶寬,速率是4G難以企及的。當前主流5G載波頻段的帶寬已經是4G的好幾倍,5G速率的大幅度提升那就是順手的事。“快“成了5G最不起眼的特點。
5G在3GPP立項之初便提出了他的三大應用場景:eMBB(增強型移動寬帶),uRLLC(高可靠低時延),mMTC(海量機器通信)。其中eMBB可以粗略的理解為對以往移動通信技術的繼承,5G能被稱為革命性的技術,就在于對其他應用場景的引入。
5G的目的是萬物互聯,“普天之下,莫非王土“,5G具有更廣闊的格局。當我們討論uRLLC場景時,我們討論的可能是無人駕駛、交通安全控制、工業控制抑或是遠程醫療。當我們討論mMTC場景時,我們討論的可能是智慧城市、智能樓宇、智能家居,抑或是環境監測。5G引入的關鍵技術,完全能夠支撐起這些場景。尤其是5G的”大殺器“ Massive MIMO和波束賦形技術,將大幅度提升網絡容量并實現3D”精準打擊“。靈活的幀結構、更小的調度周期、靈活的PDCCH配置,以及邊緣計算等技術,將為5G低時延、高可靠保駕護航。這些紛繁復雜的網絡場景,對不同網絡特性的不同需求(速率,時延,連接數量,能耗等方面),必然會出現相互矛盾的情形,一張物理網絡顯然無法同時滿足5G所有的應用場景。
于是,5G網絡切片技術應運而生。
面向服務的網絡切片
那到底什么是5G網絡切片呢?網絡切片就是通過虛擬化技術NFV(Network Function virtualization)以及SDN(Software Defined Network)技術,把運營商的網絡進行邏輯劃分,實現邏輯意義上的統一管理跟靈活切割,進而將網絡資源以及服務進行邏輯隔離。
網絡切片的引入重新定義了5G,使5G帶來的不僅是無線技術的飛躍,更是面向服務的靈活網絡架構的變革。正因為有了網絡切片,才能支撐起5G三大應用場景的并發,才能實現5G承托起萬物互聯的偉大理想。
網絡切片技術有三大特點:安全性、完整性和靈活性。正是因為切片之間的資源隔離、服務隔離、操作隔離,使切片之間不會相互干擾。一個切片異常,不會影響到其他切片,安全性有了保障。完整性指的是,網絡切片實現的是一套從無線接入網、到承載網、核心網、用戶終端、再到應用層的完整方案。網絡切片按需定制的特點,體現了其靈活性特點,按需提供網絡服務、按需提供容量、按需提供切片周期、按需分布部署。
在網絡切片的特點里,我們提到了完整性,它是一套端到端的完整方案。那么,為了實現網絡切片,整個移動通信產業中,都需要哪些方面參與進來呢?
在整個5G生態中,網絡切片最關鍵的幾個參與方分別是:3GPP標準化組織、運營商、芯片廠商、操作系統提供商、應用程序開發者。3GPP標準化組織負責定義網絡切片概念、制定網絡切片的策略(URSP:用戶設備路由選擇策略);運營商部署5G SA網絡,劃分網絡切片、提供切片服務;而終端廠商則作為橋梁的角色,依據URSP策略為應用程序與網絡切片之間搭建數據通路。
萬丈高樓平地起,萬里征程我當先
然而,網絡切片雖然很牛,但落地難度卻非常大。因為它涉及多個網絡層次、跨越多個專業領域,需要網絡、終端設備和應用程序同時支持。這也是為什么在中國運營商大規模部署了5G網絡,5G用戶與日俱增的今天,終端用戶對網絡切片仍然感到疏遠而陌生。中國的移動網絡運營商在網絡切片的引入上已經走到了國際前列并取得了階段性的重要成果,而端到端的打通還需要芯片廠商與終端廠商不斷探索。創新就是解決實際問題,展銳以modem中心化作為設計基礎,開發了5G網絡切片方案,用切片分配器建立了應用程序與網絡切片之間的映射,搭建了應用程序與網絡切片之間的通路。這解決了海量存量應用程序接入網絡切片的挑戰,降低了應用程序開發、改造的成本,加速推進網絡切片商用落地。
此外,展銳還在5G模組上實現了多路終端切片選擇功能,滿足了5G CPE、網關、無人機等各類行業終端的差異化連接特性。截至目前,展銳已經與中國聯通、中國移動、中國電信、IMT-2020(5G)推進組,完成了端到端的業務驗證和測試,充分驗證了展銳5G網絡切片方案的優勢和5G芯片的互操作性,為5G網絡切片的大規模商用奠定了基礎。
5G是具有廣闊格局的偉大理想,任何偉大理想的實現都不是一蹴而就的。而且,任何偉大理想的實現,都少不了英勇的開拓者。就網絡切片這一技術,無論是3GPP協議的提案數量、專利數量、5G部署規模、還是5G用戶數量,這一次,中國企業走在了世界前列。
現在,無論是運營商、芯片企業、終端企業、網絡設備商,都在積極推進網絡切片商用落地。從全球角度來看,中國已經為5G核心技術商用落地做好了充分的準備。
審核編輯:符乾江
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