第五代移动通信技术5G简介

                      （摘自网络，有删节）

2013年5月13日，韩国三星电子有限公司宣布，已成功开发第5代移动通信技术（5G）的核心技术，预计于2020年开始推向商业化。2015年5月29日，酷派首提5G新概念：终端基站化。2016年1月7日，工信部召开“5G技术研发试验”启动会。2017年2月9日，国际通信标准组织3GPP宣布了“5G”的官方 Logo。中国三大通信运营商于2018年迈出5G商用第一步，并力争在2020年实现5G的大规模商用。

2017年11月15日，工信部发布《关于第五代移动通信系统使用3300-3600MHz和4800-5000MHz频段相关事宜的通知》，确定5G中频频谱。12月21日，5G NR首发版本正式冻结并发布。

5G的基本概念

第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G。也是4G之后的延伸，正在研究中，网速可达5M/S - 6M/S .

诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合作，完成加拿大首次5G网络技术的测试。测试中使用了73GHz范围内频谱，数据传输速率为加拿大现有4G网络的6倍。鉴于两者的合作，外界分析加拿大很有可能将在5年内启动5G网络的全面部署。

由于物联网尤其是互联网汽车等产业的快速发展，其对网络速度有着更高的要求，这无疑成为推动5G网络发展的重要因素。因此无论是加拿大政府还是全球各地，均在大力推进5G网络，以迎接下一波科技浪潮。不过，从目前情况来看5G网络离商用预计还需4到5年时间。

 目前的发展状况

一》国外

2013年2月，欧盟宣布，将拨款5000万欧元。加快5G移动技术的发展，计划到2020年推出成熟的标准。

2013年5月13日，韩国三星电子有限公司宣布，已成功开发第5代移动通信（5G）的核心技术，这一技术预计将于2020年开始推向商业化。该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据，且最长传送距离可达2公里。相比之下，当前的第四代长期演进（4GLTE）服务的传输速率仅为75Mbps。而此前这一传输瓶颈被业界普遍认为是一个技术难题，而三星电子则利用64个天线单元的自适应阵列传输技术破解了这一难题。与韩国目前4G技术的传送速度相比，5G技术预计可提供比4G长期演进（LTE）快100倍的速度。利用这一技术，下载一部高画质（HD）电影只需十秒钟。

早在2009年，华为就已经展开了相关技术的早期研究，并在之后的几年里向外界展示了5G原型机基站。华为在2013年11月6日宣布将在2018年前投资6亿美元对5G的技术进行研发与创新，并预言在2020年用户会享受到20Gbps的商用5G移动网络。

2014年5月8日，日本电信营运商 NTT DoCoMo 正式宣布将与 Ericsson、Nokia、Samsung 等六家厂商共同合作，开始测试凌驾现有 4G 网络 1000 倍网络承载能力的高速 5G 网络，传输速度可望提升至 10Gbps。预计在2015年展开户外测试，并期望于 2020 年开始运作。

2015年3月1日，英国《每日邮报》报道，英国已成功研制5G网络，并进行100米内的传送数据测试，每秒数据传输高达125GB，是4G网络的6.5万倍，理论上1秒钟可下载30部电影，并称于2018年投入公众测试，2020年正式投入商用。

2015年3月3日，欧盟数字经济和社会委员古泽·奥廷格正式公布了欧盟的5G公司合作愿景，力求确保欧洲在下一代移动技术全球标准中的话语权。奥廷格表示，5G公私合作愿景不仅涉及光纤、无线甚至卫星通信网络相互整合，还将利用软件定义网络（SDN ）、网络功能虚拟化（NFV）、移动边缘计算（MEC）和雾计算(Fog Computing)等技术。在频谱领域，欧盟的5G公私合作愿景还将划定数百兆赫用于提升网络性能，60 GHz及更高频率的频段也将被纳入考虑。

欧盟的5G网络将在2020年~2025年之间投入运营。

2015年9月7日，美国移动运营商Verizon无线公司宣布，将从2016年开始试用5G网络，2017年在美国部分城市全面商用。

二》中国

中国5G技术研发试验在2016-2018年进行，分为5G关键技术试验、5G技术方案验证和5G系统验证三个阶段实施。

2016年3月，工信部副部长陈肇雄表示：5G是新一代移动通信技术发展的主要方向，是未来新一代信息基础设施的重要组成部分。与4G相比，不仅将进一步提升用户的网络体验，同时还将满足未来万物互联的应用需求。

2017年2月9日，国际通信标准组织3GPP宣布了“5G”的官方 Logo。

2017年7月6日，中国移动5G北京试验网启动会召开，会议标志着由大唐电信集团建设的5G北京试验网正式启动。2017年在北京、上海、广州、苏州、宁波5个城市启动5G试验，验证3.5GHz组网关键性能，以2020年商用为目标，为5G时代的引领做出贡献。

中国于2016年1月启动了5G技术试验，为保证实验工作的顺利开展，IMT-2020(5G)推进组在北京怀柔规划建设了30个站的5G外场。在5G第二阶段试验完成之后，第三阶段试验于2017年底或2018年初启动；据预计，5G第一个标准版本于2018年6月完成，完整版本或于2019年9月完成，并有望在2020年实现大规模商用。

2017年11月15日，工信部发布《关于第五代移动通信系统使用3300-3600MHz和4800-5000MHz频段相关事宜的通知》，确定5G中频频谱，能够兼顾系统覆盖和大容量的基本需求。

2017年11月下旬中国工信部发布通知，正式启动5G技术研发试验第三阶段工作，并力争于2018年年底前实现第三阶段试验基本目标。

2018年2月23日，在世界移动通信大会(MWC)召开前夕，沃达丰和华为宣布，两公司在西班牙合作采用非独立的3GPP 5G新无线标准和Sub6 GHz频段完成了全球首个5G通话测试。沃达丰称，这次测试使用了测试网络和测试设备执行4G至5G双重连接的实时数据呼叫。这一连接开始于4G，之后在5G网络上建立了数据连接。沃达丰方面还称，工程师同时使用相同的方法成功测试了实时高清视频通话。华为方面表示，这次测试结果表明基于3GPP标准的5G技术已经成熟。

 5G的五大技术

和4G相比，5G的提升是全方位的，按照3GPP的定义，5G具备高性能、低延迟与高容量特性，而这些优点主要体现在毫米波、小基站、Massive MIMO、全双工以及波束成形这五大技术上。

 1.毫米波

众所周知，随着连接到无线网络设备的数量的增加，频谱资源稀缺的问题日渐突出。至少就现在而言，我们还只能在极其狭窄的频谱上共享有限的带宽，这极大的影响了用户的体验。

那么5G提供的几十个Gbps峰值速度如何实现呢？

众所周知，无线传输增加传输速率一般有两种方法，一是增加频谱利用率，二是增加频谱带宽。5G使用毫米波(26.5～300GHz)就是通过第二种方法来提升速率，以28GHz频段为例，其可用频谱带宽达到了1GHz，而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则为2GHz。

在移动通信的历史上，这是首次开启新的频带资源。在此之前，毫米波只在卫星和雷达系统上被应用，但现在已经有运营商开始使用毫米波在基站之间做测试。

当然，毫米波最大的缺点就是穿透力差、衰减大，因此要让毫米波频段下的5G通信在高楼林立的环境下传输并不容易，而小基站将解决这一问题。

2. 小基站

上文提到毫米波的穿透力差并且在空气中的衰减很大，但因为毫米波的频率很高，波长很短，这就意味着其天线尺寸可以做得很小，这是部署小基站的基础。

可以预见的是，未来5G移动通信将不再依赖大型基站的布建架构，大量的小型基站将成为新的趋势，它可以覆盖大基站无法触及的末梢通信。

因为体积的大幅缩小，我们设置可以在250米左右部署一个小基站，这样排列下来，运营商可以在每个城市中部署数千个小基站以形成密集网络，每个基站可以从其它基站接收信号并向任何位置的用户发送数据。当然，你大可不必担心功耗问题，雷锋网之前曾报道过：小基站不仅在规模上要远远小于大基站，功耗上也大大缩小了。

除了通过毫米波广播之外，5G基站还将拥有比现在蜂窝网络基站多得多的天线，也就是Massive MIMO技术。

3.MassiveMIMO技术

现有的4G基站只有十几根天线，但5G基站可以支持上百根天线，这些天线可以通过Massive MIMO技术形成大规模天线阵列，这就意味着基站可以同时从更多用户发送和接收信号，从而将移动网络的容量提升数十倍倍或更大。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的意思是多输入多输出，实际上这种技术已经在一些4G基站上得到了应用。但到目前为止，Massive MIMO仅在实验室和几个现场试验中进行了测试。

隆德大学教授Ove Edfors曾指出，“Massive MIMO开启了无线通讯的新方向——当传统系统使用时域或频域为不同用户之间实现资源共享时，Massive MIMO则导入了空间域(spatial domain)的途径，其方式是在基地台采用大量的天线以及为其进行同步处理，如此则可同时在频谱效益与能源效率方面取得几十倍的增益。”

毋庸置疑，Massive MIMO是5G能否实现商用的关键技术，但是多天线也势必会带来更多的干扰，而波束成形就是解决这一问题的关键。

4.波束成形

Massive MIMO的主要挑战是减少干扰，但正是因为Massive MIMO技术每个天线阵列集成了更多的天线，如果能有效地控制这些天线，让它发出的每个电磁波的空间互相抵消或者增强，就可以形成一个很窄的波束，而不是全向发射，有限的能量都集中在特定方向上进行传输，不仅传输距离更远了，而且还避免了信号的干扰，这种将无线信号(电磁波)按特定方向传播的技术叫做波束成形(beamforming)。

这一技术的优势不仅如此，它可以提升频谱利用率，通过这一技术我们可以同时从多个天线发送更多信息；在大规模天线基站，我们甚至可以通过信号处理算法来计算出信号的传输的最佳路径，并且最终移动终端的位置。因此，波束成形可以解决毫米波信号被障碍物阻挡以及远距离衰减的问题。

5.全双工

全双工技术是指设备的发射机和接收机占用相同的频率资源同时进行工作，使得通信两端在上、下行可以在相同时间使用相同的频率，突破了现有的频分双工(FDD)和时分双工(TDD)模式，这是通信节点实现双向通信的关键之一，也是5G所需的高吞吐量和低延迟的关键技术。

 5G标准正在进入全球统一加速的阶段

2015年10月12日，世界电信展在匈牙利布达佩斯举行，在TD-LTE技术和频谱发展研讨会上，国际电联秘书长赵厚麟表示，2019年国际电联将推出5G标准。

5G标准可由“关键指标“和”一组关键技术“共同定义。关键指标是指Gbps的用户体验速率，一组5G的关键技术包括大规模天线，超密集组网，新型多址技术、全频谱接入及新型网络架构。”

此前，联合国旗下的国际电信联盟（简称ITU）公布第五代行动网路（5G）标准发展的时间表，显示不论是5G的标准或是相关系统都将在2020年出炉，5G系统也正式命名为IMT-2020，可望于（2015年）年10月通过表决。而5G将带来最高20Gbps的传输速率。

2015年年3月，华为宣布，与日本最大的移动通信运营商NTT DOCOMO合作，对5G空口(移动通信网络中基站与移动终端之间的接口 )新技术进行联合测试。

实测结果表明，在100MHz带宽下，单小区平均下行吞吐量达到1.34Gb/s(167.5MB/s)，峰值下行吞吐量达到3.6Gb/s(400MB/s)。也就是5G最快每秒可达3.6G。

5G标准正在进入全球统一加速的阶段。2015年6月，国际电信联盟明确了5G的名称、愿景和时间表等关键内容，并定义了5G的主要应用场景。国际标准组织3GPP也明确将从2016年开始制定5G标准，2018年将完成标准冻结。

2016年11月23日，据《经济参考报》消息，我国5G网络商用时间表已正式出炉。根据工信部、中国IMT-2020（5G）推进组的工作部署以及三大运营商的5G商用计划，我国将于2017年展开5G网络第二阶段测试，2018年进行大规模试验组网，并在此基础上于2019年启动5G网络建设，最快2020年正式商用5G网络。

 5G主要特点

从用户体验看，5G具有更高的速率、更宽的带宽，预计5G网速将比4G提高10倍左右，只需要几秒即可下载一部高清电影，能够满足消费者对虚拟现实、超高清视频等更高的网络体验需求。

从行业应用看，5G具有更高的可靠性，更低的时延，能够满足智能制造、自动驾驶等行业应用的特定需求，拓宽融合产业的发展空间，支撑经济社会创新发展。

从发展态势看，5G目前还处于技术标准的研究阶段，今后几年4G还将保持主导地位、实现持续高速发展。但5G 有望2020 年正式商用。

 5G 网络展望

超密集异构网络

未来 5G 网络正朝着网络多元化、 宽带化、 综合化、 智能化的方向发展。随着各种智能终端的普及，面向 2020 年及以后，移动数据流量将呈现爆炸式增长。在未来 5G 网络中， 减小小区半径， 增加低功率节点数量，是保证未来 5G 网络支持 1 000 倍流量增长的核心技术之一 。因此， 超密集异构网络成为未来 5G 网络提高数据流量的关键技术。

未来无线网络将部署超过现有站点 10 倍以上的各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间距离将保持 10 m 以内，并且支持在每 1 km2 范围内为 25 000个用户提供服务 。同时也可能出现活跃用户数和站点数的比例达到 1∶ 1的现象， 即用户与服务节点一一对应。密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离，使得网络的功率和频谱效率大幅度提高，同时也扩大了网络覆盖范围，扩展了系统容量，并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。虽然超密集异构网络架构在 5G 中有很大的发展前景，但是节点间距离的减少，越发密集的网络部署将使得网络拓扑更加复杂， 从而容易出现与现有移动通信系统不兼容的问题。在 5G 移动通信网络中，干扰是一个必须解决的问题。网络中的干扰主要有：同频干扰， 共享频谱资源干扰， 不同覆盖层次间的干扰等。现有通信系统的干扰协调算法只能解决单个干扰源问题， 而在 5G 网络中，相邻节点的传输损耗一般差别不大，这将导致多个干扰源强度相近，进一步恶化网络性能，使得现有协调算法难以应对。此外， 由于业务和用户对 QoS需求的差异性很大，5G 网络需要采用一些列措施来保障系 统 性 能， 主 要 有： 不同业务在网络中的实现，各种节点间的协调方案，网络的选择 ， 以及节能配置方法等。

准确有效地感知相邻节点是实现大规模节点协作的前提条件。在超密集网络中， 密集地部署使得小区边界数量剧增，加之形状的不规则，导致频繁复杂的切换。为了满足移动性需求， 势必出现新的切换算法；另外， 网络动态部署技术也是研究的重点。由于用户部署的大量节点的开启和关闭具有突发性和随机性， 使得网络拓扑和干扰具有大范围动态变化特性；而各小站中较少的服务用户数也容易导致业务的空间和时间分布出现剧烈的动态变化。

自组织网络

传统移动通信网络中， 主要依靠人工方式完成网络部署及运维，既耗费大量人力资源又增加运行成本，而且网络优化也不理想。在未来 5G 网络中，将面临网络的部署、 运营及维护的挑战， 这主要是由于网络存在各种无线接入技术， 且网络节点覆盖能力各不相同，它们之间的关系错综复杂。因此，自组织网络(self-organizing network， SON) 的智能化将成为 5G 网络必不可少的一项关键技术 。

自组织网络技术解决的关键问题主要有以下 2点：①网络部署阶段的自规划和自配；②网络维护阶段的自优化和自愈合。自配置即新增网络节点的配置可实现即插即用，具有低成本、 安装简易等优点。自优化的目的是减少业务工作量， 达到提升网络质量及性能的效果， 其方法是通过 UE 和eNB 测量，在本地 eNB 或网络管理方面进行参数自优化。自愈合指系统能自动检测问题、 定位问题和排除故障，大大减少维护成本并避免对网络质量和用户体验的影响。自规划的目的是动态进行网络规划并执行，同时满足系统的容量扩展、 业务监测或优化结果等方面的需求。目前，主要有集中式、 分布式以及混合式 3 种自组织网络架构。其中， 基于网管系统实现的集中式架构具有控制范围广、 冲突小等优点，但也存在着运行速度慢、 算法复杂度高等方面的不足；而分布式恰恰相反， 主要通过 SON 分布在eNB 上来实现， 效率和响应速度高， 网络扩展性较好，对系统依懒性小， 缺点是协调困难；混合式结合集中式和分布式 2 种架构的优点，缺点是设计复杂。SON 技术应用于移动通信网络时， 其优势体现在网络效率和维护方面， 同时减少了运营商的资本性支出和运营成本投入。由于现有的 SON 技术都是从各自网络的角度出发， 自部署、 自配置、 自优化和自愈合等操作具有独立性和封闭性， 在多网络之间缺乏协作。因此，研究支持异构网络协作的 SON 技术具有深远意义。

内容分发网络

在未来 5G 中， 面向大规模用户的音频、 视频、图像等业务急剧增长， 网络流量的爆炸式增长会极大地影响用户访问互联网的服务质量 。如何有效地分发大流量的业务内容， 降低用户获取信息的时延，成为网络运营商和内容提供商面临的一大难题。仅仅依靠增加带宽并不能解决问题， 它还受到传输中路由阻塞和延迟、 网站服务器的处理能力等因素的影响，这些问题的出现与用户服务器之间的距离有密切关系。内容分发网络 (content distribution network， CDN) 会对未来 5G 网络的容量与用户访问具有重要的支撑作用。

内容分发网络是在传统网络中添加新的层次，即智能虚拟网络。CDN 系统综合考虑各节点连接状态、 负载情况以及用户距离等信息，通过将相关内容分发至靠近用户的 CDN 代理服务器上， 实现用户就近获取所需的信息，使得网络拥塞状况得以缓解，降低响应时间，提高响应速度。CDN 网络架构在用户侧与源 server 之间构建多个 CDN代理 server，可以降低延迟、 提高 QoS(quality of service)。当用户对所需内容发送请求时， 如果源服务器之前接收到相同内容的请求， 则该请求被 DNS 重定向到离用户最近的 CDN 代理服务器上， 由该代理服务器发送相应内容给用户。因此， 源服务器只需要将内容发给各个代理服务器， 便于用户从就近的带宽充足的代理服务器上获取内容， 降低网络时延并提高用户体验。随着云计算、 移动互联网及动态网络内容技术的推进， 内容分发技术逐步趋向于专业化、 定制化，在内容路由、 管理、 推送以及安全性方面都面临新的挑战 。

在未来 5G 网络中， 随着智能移动终端的不断普及和快速发展的应用服务， 用户对移动数据业务需求量将不断增长， 对业务服务质量的要求也不断提升。CDN 技术的优势正是为用户快速地提供信息服务，同时有助于解决网络拥塞问题。因此，CDN技术成为 5G 必备的关键技术之一。

D2D 通信

在未来 5G 网络中， 网络容量、 频谱效率需要进一步提升，更丰富的通信模式以及更好的终端用户体验也是 5G 的演进方向。设备到设备通信 ( device-to-device communication，D2D) 具有潜在的提升系统性能、 增强用户体验、 减轻基站压力、 提高频谱利用率的前景。因此， D2D 是未来 5G 网络中的关键技术之一。

D2D 通信是一种基于蜂窝系统的近距离数据直接传输技术。D2D 会话的数据直接在终端之间进行传输， 不需要通过基站转发， 而相关的控制信令，如会话的建立、 维持、 无线资源分配以及计费、 鉴权、 识别、 移动性管理等仍由蜂窝网络负责 。蜂窝网络引入 D2D 通信， 可以减轻基站负担， 降低端到端的传输时延， 提升频谱效率， 降低终端发射功率。当无线通信基础设施损坏， 或者在无线网络的覆盖盲区，终端可借助 D2D 实现端到端通信甚至接入蜂窝网络。在 5G 网络中， 既可以在授权频段部署 D2D 通信，也可在非授权频段部署。

M2M 通信

M2M(machine to machine， M2M)作为物联网在现阶段最常见的应用形式， 在智能电网、 安全监测、城市信息化、 环境监测等领域实现了商业化应用。3GPP 已经针对 M2M 网络制定了一些标准， 并已立项开始研究 M2M 关键技术。根据美国咨询机构FORRESTER 预测估计， 到 2020 年， 全球物与物之间的通信将是人与人之间通信的 30 倍。IDC 预测，在未来的 2020 年，500 亿台 M2M 设备将活跃在全球移动网络中。M2M 市场蕴藏着巨大的商机。因此，研究 M2M 技术对 5G 网络具有非比寻常的意义。

M2M 的定义主要有广义和狭义 2 种。广义的M2M 主要是指机器对机器、 人与机器间以及移动网络和机器之间的通信， 它涵盖了所有实现人、 机器、系统之间通信的技术；从狭义上说， M2M 仅仅指机器与机器之间的通信。智能化、 交互式是 M2M 有别于其它应用的典型特征， 这一特征下的机器也被赋予了更多的“智慧” 。

信息中心网络

随着实时音频、 高清视频等服务的日益激增，基于位置通信的传统 TCP /IP 网络无法满足海量数据流量分发的要求。网络呈现出以信息为中心的发展趋势。信 息 中 心 网 络 ( information-centric network，ICN)的思想最早是 1979 年由 Nelson 提出来的 ，后来被 Baccala 强化 。目前， 美国的 CCN、 DONA和 NDN 等多个组织对 ICN 进行了深入研究。作为一种新型网络体系结构，ICN 的目标是取代现有的 IP。

ICN 所指的信息包括实时媒体流、 网页服务、 多媒体通信等，而信息中心网络就是这些片段信息的总集合。因此，ICN 的主要概念是信息的分发、 查找和传递，不再是维护目标主机的可连通性。不同于传统的以主机地址为中心的 TCP /IP 网络体系结构，ICN 采用的是以信息为中心的网络通信模型， 忽略 IP 地址的作用， 甚至只是将其作为一种传输标识。全新的网络协议栈能够实现网络层解析信息名称、 路由缓存信息数据、 多播传递信息等功能， 从而较好地解决计算机网络中存在的扩展性、 实时性以及动态性等问题。ICN 信息传递流程是一种基于发布订阅方式的信息传递流程。首先，内容提供方向网络发布自己所拥有的内容，网络中的节点就明白当收到相关内容的请求时如何响应该请求。然后，当第一个订阅方向网络发送内容请求时，节点将请求转发到内容发布方，内容发布方将相应内容发送给订阅方， 带有缓存的节点会将经过的内容缓存。其他订阅方对相同内容发送请求时，邻近带缓存的节点直接将相应内容响应给订阅方。因此，信息中心网络的通信过程就是请求内容的匹配过程。传统 IP 网络中， 采用的是“推” 传输模式，即服务器在整个传输过程中占主导地位， 忽略了用户的地位， 从而导致用户端接收过多的垃圾信息。ICN 网络正好相反， 采用“拉” 模式， 整个传输过程由用户的实时信息请求触发， 网络则通过信息缓存的方式，实现快速响应用户。此外，信息安全只与信息自身相关，而与存储容器无关。针对信息的这种特性，ICN 网络采用有别于传统网络安全机制的基于信息的安全机制。这种机制更加合理可信， 且能实现更细的安全策略粒度。和传统的 IP 网络相比，ICN 具有高效性、 高安全性且支持客户端移动等优势。目前比较典型的 ICN 方案有 CCN， DONA，NetInf，INS 和 TRIAD。

移动云计算

近年来，智能手机、 平板电脑等移动设备的软硬件水平得到了极大地提高，支持大量的应用和服务，为用户带来了很大的方便 。在 5G 时代，全球将会出现 500 亿连接的万物互联服务，人们对智能终端的计算能力以及服务质量的要求越来越高。移动云计算将成为 5G 网络创新服务的关键技术之一。移动云计算是一种全新的 IT 资源或信息服务的交付与使用模式， 它是在移动互联网中引入云计算的产物。移动网络中的移动智能终端以按需、 易扩展的方式连接到远端的服务提供商， 获得所需资源，主要包含基础设施、 平台、 计算存储能力和应用资源。SaaS 软件服务为用户提供所需的软件应用，终端用户不需要将软件安装在本地的服务器中，只需要通过网络向原始的服务提供者请求自己所需要的功能软件。PaaS 平台的功能是为用户提供创建、 测试和部署相关应用等服务。PaaS 自身不仅拥有很好的市场应用场景， 而且能够推进 SaaS。而 IaaS 基础设施提供基础服务和应用平台。

SDN /NFV

随着网络通信技术和计算机技术的发展， 互联网 + 、 三网融合、 云计算服务等新兴产业对互联网在可扩展性、 安全性、 可控可管等方面提出了越来越高的要求。SDN(software-defined networking， 软件定义网络) /NFV(network function virtualization，网络功能虚拟化)作为一种新型的网络架构与构建技术， 其倡导的控制与数据分离、 软件化、 虚拟化思想， 为突破现有网络的困境带来了希望。在欧盟公布的 5G 愿景中， 明确提出将利用 SDN /NFV 作为基础技术支撑未来 5G 网络发展。SDN 架构的核心特点是开放性、 灵活性和可编程性。主要分为 3 层：基础设施层位于网络最底层，包括大量基础网络设备，该层根据控制层下发的规则处理和转发数据；中间层为控制层，该层主要负责对数据转发面的资源进行编排，控制网络拓扑、 收集全局状态信息等；最上层为应用层，该层包括大量的应用服务，通过开放的北向 API 对网络资源进行调用。

SDN 将网络设备的控制平面从设备中分离出来， 放到具有网络控制功能的控制器上进行集中控制。控制器掌握所有必需的信息， 并通过开放的 API 被上层应用程序调用。这样可以消除大量手动配置的过程，简化管理员对全网的管理， 提高业务部署的效率。SDN 不会让网络变得更快， 但他会让整个基础设施简化，降低运营成本， 提升效率。未来 5G 网络中需要将控制与转发分离，进一步优化网络的管理，以 SDN 驱动整个网络生态系统。

软件定义无线网络

目前，无线网络面临着一系列的挑战。首先，无线网络中存在大量的异构网络， 如： LTE、 Wimax、UMTS、 WLAN 等，异构无线网络并存的现象将持续相当长的一段时间。目前， 异构无线网络面临的主要挑战是难以互通，资源优化困难，无线资源浪费，这主要是由于现有移动网络采用了垂直架构的设计模式。此外， 网络中的一对多模型( 即单一网络特性对多种服务)，无法针对不同服务的特点提供定制的网络保障，降低了网络服务质量和用户体验。因此，在无线网络中引入 SDN 思想将打破现有无线网络的封闭僵化现象，彻底改变无线网络的困境。

软件定义无线网络保留了 SDN 的核心思想， 即将控制平面从分布式网络设备中解耦， 实现逻辑上的网络集中控制，数据转发规则由集中控制器统一下发。软件定义无线网络的架构分为 3 个层面。在软件定义无线网络中， 控制平面可以获取、更新、预测全网信息，例如：用户属性、动态网络需求以及实时网络状态。因此，控制平面能够很好地优化和调整资源分配、转发策略、流表管理等，简化了网络管理，加快了业务创新的步伐。

情境感知技术

随着海量设备的增长， 未来的 5G 网络不仅承载人与人之间的通信， 而且还要承载人与物之间以及物与物之间的通信，既可支撑大量终端，又使个性化、 定制化的应用成为常态。情境感知技术能够让未来 5G 网络主动、 智能、 及时地向用户推送所需的信息。

（选自网络，转载时略有删节）