网络专家指南：掌握无线通讯基础与5G技术

一、移动通信

1、蜂窝通信系统

1978 年，美国贝尔实验室开发了高级移动电话系统（ Adv nced Mobile Phone System,AMPS ），这是第一个具有随时随地通信能力的大容量移动通信系统。AMPS 采用模拟制式的频分双工（ Frequency Division Duplex, FDD ）技术，用一对频率分别提供上行和下行信道。AMPS采用蜂窝技术解决了公用移动通信系统所面临的大容量要求与频谱资源限制的矛盾。到了 1980年中期，欧洲和日本都建立了第一代蜂窝移动电话系统。

蜂窝网络把一个地理区域划分成若干个称为蜂窝的小区 （Cell ）在模拟移动电话系统中，一个话音连接要占用一个单独的频率。如果把通信网络覆盖的地区划分成一个一个的小区 ，则在不同小区之间就可以实现频率复用。在下图中，一个基站覆盖的小区用一个字母来代表，在一个小区内可以用一组频率提供一组用户进行通话。相邻小区不能使用相同的通信频 ，同一字母（例如A）代表的小区可以使用同样的通信频率，使用同样频率的小区之间有两个频率不同的小区作为分隔。如果要增加通信频率的复用程度，可以把小区划分得更小。

蜂窝通信系统的频率复用

当用户移动一个小区的边沿时，电话信号衰减程度提醒相邻的基站进行切换（handoff)操作，正在通话的用户就自动切换到另一个小区的频段继续通话。切换过程是通过移动电话交换局（MTSO ）在相邻的两个基站之间进行的，不需要电话用户的干预。

2、移动通信制式

码分多址 Code Division Multiple Access, CDMA ）是一种扩频多址数字通信技术，通过独特的代码序列建立信道。在 CDMA 系统中， 对不同的用户分配了不同的码片序列，使得彼此不会造成干扰。

3、移动通信技术标准

移动通信网络技术标准对比见下表。需要注意ViMAX II属于4G标准。3G和4G最大的区别是，3G标准骨干网是基于传统时分复用的语音网络，而4G骨干网是基于IP的分组交换网络。

二、5G技术

5G 是具有高速率、低时延和大连接特点的新 宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。作为新一代移动通信技术，其网络架构、无线技术、应用场景都有了巨大的改变，有大量技术被整合在其中。与4G 相比， 5G 以提供小于1ms 的端到端时延以及 99.9999%的可靠性，极大地丰富了网络应用场景。5G 关键技术包括：超密集异构无线网络、大规模多输入多输出、毫米波通信、软件定义网络和网络功能虚拟化等。

1、5G应用场景

（1）高带宽（eMBB）：支持20Gbps峰值速率，适用于3D、AR/VR等应用，提升用户体验。

（2）低时延高可靠（uRLLC）：支持超低时延高可靠通信，5G可以提供小于1ms的端到端时延以及99.9999%的可靠性保障。

（3）海量终端互联（mMTC）：侧重于人与物之间的信息交互，主要场景包括车联网、智能物流、智能资产管理等，要求提供多连接的承载通道，实现万物互联。

2、5G关键技术

5G关键技术包括：超密集异构无线网络、大规模输入输出（MIMO）、毫米波通信、软件定义网络和网络功能虚拟化。

• 超密集异构无线网络：相对于4G网络，5G使用较高的频谱，覆盖范围相对较小，需要密集部署宏基站、微基站和室分等不同架构的网络满足覆盖需求。

• 大规模输入输出（MIMO） ：5G沿用了4G网络的多进多出技术（Multiple Input Multiple Output,MIMO），能有效提升网络带宽。

• 毫米波通信：毫米波小基站可以增强高速环境下用户的网络体验，提升网络的组网灵活性。

• SDN和NFV：SDN技术实现控制层面和数据层面分离，提升网络灵活性、可管理性和扩展性。NFV技术可以实现软件和硬件解耦，比如传统网络需要购买防火墙、入侵检测、防病毒等硬件安全设备，NFV实现网络功能虚拟化后，只需要购买标准服务器，然后虚拟出多台虚拟机，可以在虚拟机上运行软件的虚拟防火墙（vFW）、虚拟机入侵检测（vIPS）和虚拟防病毒（vAV），从而大幅降低网络的建设和维护成本。

即学即练

网规2015年11月第25-26题

网规2020年11月第20题

网工2023年5月第63题

网规2020年11月第25题

网规2022年11月第34题

网工2022年11月第63题

网工2022年5月第63题