【科普】移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)技術(shù)1G到5G之路

　　移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)更新?lián)Q代，已經(jīng)成為我們生活、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)不可缺少的必備品，那么從1G到5G，我們經(jīng)歷了哪些階段呢？一起來(lái)看看吧！

　　1G

　　1986年，第一套移動(dòng)通訊系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥誕生，采用模擬訊號(hào)傳輸，模擬式為代表在無(wú)線傳輸采用模擬式的FM調(diào)制。1G主要系統(tǒng)為AMPS，另外還有NMT及TACS，有著A網(wǎng)和B網(wǎng)之分。大塊頭的“大哥大”風(fēng)靡一時(shí)。

　　2G

　　相較于只能應(yīng)用于一般語(yǔ)音傳輸，且語(yǔ)音品質(zhì)低、訊號(hào)不穩(wěn)定、涵蓋范圍不夠全面的1G網(wǎng)絡(luò)，第二代移動(dòng)通信則具備高度的保密性，系統(tǒng)的容量也在增加，同時(shí)從這一代開(kāi)始手機(jī)也可以上網(wǎng)了。隨著2G的誕生，移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)奪也開(kāi)始了。2G主流的幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)制式GSM：全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System forMobile Communication），是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)，較之以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是它的信令和語(yǔ)音信道都是數(shù)字式的。TDMA：時(shí)分多址（TimeDivision Multiple Access），則是把時(shí)間分割成周期性的幀（Frame），每一個(gè)幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)，在滿足定時(shí)和同步的條件下，基站可以分別在各時(shí)隙中接收到各移動(dòng)終端的信號(hào)而不混擾。

　　3G

　　隨著人們對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求的不斷增加，第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)啟了行動(dòng)通訊新紀(jì)元。3G網(wǎng)絡(luò)的高頻和穩(wěn)定的傳輸使得影像電話和大量的數(shù)據(jù)傳送更為普遍。其中，CDMA是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。CDMA系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點(diǎn)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　4G

　　4G無(wú)線蜂窩電話協(xié)議是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps。4G的主要網(wǎng)絡(luò)制式LTE是基于OFDMA技術(shù)、由3GPP組織制定的全球通用標(biāo)準(zhǔn)，包括TDD（時(shí)分雙工）和FDD（頻分雙工）兩種模式，二者相似度達(dá)90%，差異較小。

　　5G又是怎樣的呢？

　　5G被設(shè)想為一個(gè)端到端生態(tài)系統(tǒng)，將能夠推動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完全移動(dòng)和聯(lián)網(wǎng)的社會(huì)。其模塊化本質(zhì)，可按需進(jìn)行部署和擴(kuò)展，以適應(yīng)多種設(shè)備，支持多種用戶交互。

　　5G呈現(xiàn)出低時(shí)延、高可靠、低功耗的特點(diǎn)，已經(jīng)不再是一個(gè)單一的無(wú)線接入技術(shù)，而是多種新型無(wú)線接入技術(shù)和現(xiàn)有無(wú)線接入技術(shù)集成后的解決方案總稱。此外，5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)還可實(shí)現(xiàn)更廣泛的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，更低的延遲，以及持久的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備電池使用壽命。

　　5G究竟可以提供什么樣的服務(wù)？

　　5G利用幾乎無(wú)延遲的關(guān)鍵參數(shù)，以及1Gbit/秒以上的寬帶速度，能夠提供幾乎無(wú)限的應(yīng)用和服務(wù)類型。隨著時(shí)間的推移，服務(wù)有望突破簡(jiǎn)單的音頻和數(shù)據(jù)，擴(kuò)展到視覺(jué)、觸覺(jué)和認(rèn)知領(lǐng)域，進(jìn)而為服務(wù)提供商創(chuàng)造任意即服務(wù)（XaaS）環(huán)境。5G網(wǎng)絡(luò)將不僅可以利用基于SDN的全新網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則，還可以利用一系列新興技術(shù)，例如毫米波、大規(guī)模多輸入和多輸出（MIMO）等。

　　5G是軟件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)

　　要實(shí)現(xiàn)更高的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，必須設(shè)計(jì)和部署一個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以提供明顯增強(qiáng)的可擴(kuò)展性，和更高的效率、敏捷性及靈活性。

　　在NFV中，網(wǎng)絡(luò)由被稱為虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（VNF）的基于軟件的應(yīng)用組成，通過(guò)實(shí)現(xiàn)軟硬件分離，NFV允許通過(guò)軟件而不是物理硬件來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行編程。

　　SDN通過(guò)分離控制平面（告訴網(wǎng)絡(luò)誰(shuí)去了哪里）與數(shù)據(jù)平面（發(fā)送數(shù)據(jù)包到指定目的地）允許多個(gè)網(wǎng)絡(luò)片斷，能夠針對(duì)不同的服務(wù)部署進(jìn)行定制和優(yōu)化，可使用同一物理和邏輯網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行配置。

　　這些技術(shù)和軟件驅(qū)動(dòng)為服務(wù)提供商提供了一種統(tǒng)一的實(shí)施方法，可帶來(lái)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、可互操作性、可靠性和可擴(kuò)展性，以及縮短的產(chǎn)品上市時(shí)間等優(yōu)勢(shì)，使運(yùn)營(yíng)商能夠更好地實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)的價(jià)值，更快速、輕松地推出新服務(wù)。

　　英特爾助力加速網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型

　　英特爾為網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型提供了必要的構(gòu)建模塊，首當(dāng)其沖的是英特爾架構(gòu)（IA）處理器。除處理器之外，英特爾Quick Assist加速技術(shù)能夠?yàn)樽疃?4個(gè)單獨(dú)的虛擬化實(shí)例提供加速器服務(wù)（加密、壓縮和算法卸載）；英特爾虛擬化技術(shù)提供了硬件輔助支持，可顯著降低其規(guī)模、成本與復(fù)雜性；具備英特爾流量導(dǎo)向器和網(wǎng)絡(luò)覆蓋功能的10/40/100Gbit/秒的英特爾以太網(wǎng)技術(shù)能夠在虛擬化環(huán)境中帶來(lái)最高吞吐率。

　　開(kāi)放系統(tǒng)理念

　　英特爾在與SDN和NFV緊密相關(guān)的多個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目中做出了重大貢獻(xiàn)，其中包括OpenStack、Open Daylight、Openv Switch、Open Flow和數(shù)據(jù)平面開(kāi)發(fā)套件（DPDK）等。

　　英特爾開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（ONP）

　　英特爾ONP的主要目標(biāo)是降低服務(wù)提供商采用和部署SDN與NFV架構(gòu)的成本，簡(jiǎn)化相關(guān)工作。英特爾ONP參考架構(gòu)用于提供一款由硬件和軟件組成的開(kāi)源平臺(tái)，以確保互操作性，同時(shí)加快商業(yè)部署的實(shí)現(xiàn)。

　　Intel Network Builders

　　英特爾最近宣布推出了Intel Network Builders FastTrack，開(kāi)啟了該計(jì)劃的全新階段，旨在與網(wǎng)絡(luò)行業(yè)通力合作，加速生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)新。在該計(jì)劃下，英特爾將合作開(kāi)展多項(xiàng)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)活動(dòng)，并通過(guò)英特爾戰(zhàn)略投資事業(yè)部向戰(zhàn)略性的顛覆性公司進(jìn)行投資，推進(jìn)解決方案集成工作以實(shí)現(xiàn)部署，加速使用英特爾架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的采用。

　　NFV概念驗(yàn)證

　　概念驗(yàn)證（PoC）演示成功確立了NFV作為一項(xiàng)可行技術(shù)在行業(yè)中的知名度，提升了行業(yè)信心英特爾目前參與了全球多項(xiàng)ETSI認(rèn)可的NFV概念驗(yàn)證，與多家服務(wù)提供商保持著緊密合作。

　　部分概念驗(yàn)證示例包括：

　　多廠商開(kāi)放NFV環(huán)境中的E2EvEPC協(xié)調(diào)

　　集成深度數(shù)據(jù)包檢查（DPI）技術(shù)的虛擬化移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

　　采用專用硬件加速器的C-RAN虛擬化

　　長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）虛擬化無(wú)線接入網(wǎng)（vRAN）

　　5G協(xié)作與試用

　　英特爾充分整合利用其獨(dú)有的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)開(kāi)發(fā)5G解決方案，在整個(gè)端到端網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)智能集成。這一系統(tǒng)級(jí)方法能夠帶來(lái)功能更強(qiáng)大的設(shè)備、更經(jīng)濟(jì)高效的網(wǎng)絡(luò)、以及更加直觀豐富且迅捷的用戶體驗(yàn)。

　　一些卓越的5G協(xié)作包括：

　　英特爾與NTT Docomo協(xié)作開(kāi)展5G手持設(shè)備芯片組的實(shí)驗(yàn)測(cè)試

　　英特爾與SK Telecom協(xié)作開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證5G技術(shù)。

　　英特爾作為Verizon5G技術(shù)論壇的成員還與Verizon合作通過(guò)Verizon的SDN網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)計(jì)劃推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。這一計(jì)劃將能為新一代網(wǎng)絡(luò)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　結(jié)論

　　由于當(dāng)前的架構(gòu)無(wú)法支持未來(lái)服務(wù)所需的主要性能參數(shù)，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型以支持5G已是勢(shì)在必行。除了簡(jiǎn)單的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)外，5G能夠提供和集成視覺(jué)、觸覺(jué)和認(rèn)知能力的用戶體驗(yàn)，并由此支持具有特殊連接和設(shè)備要求的廣泛示例。

　　英特爾提供了必要的構(gòu)建模塊以支持網(wǎng)絡(luò)從設(shè)備中心轉(zhuǎn)型為數(shù)據(jù)中心，并將繼續(xù)扮演指導(dǎo)性角色，打造開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)采用開(kāi)放系統(tǒng)理念，英特爾正在借助參考架構(gòu)、概念驗(yàn)證演示和試用，生態(tài)系統(tǒng)合作關(guān)系與深入的客戶參與等舉措，加速NFV與SDN的市場(chǎng)采用。