5G和物联网知识点归纳

5G技术

1、5G 的三大场景

国际标准化组织3GPP 定义了5G 的三大场景。其中，eMBB指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC指大规模物联网业务，URLLC指如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。

2、5G 的六大基本特点

1）高速度：5G 的基站峰值要求不低于20Gb/s(一说为100G)；移动速度500KM/h 2）泛在网：一是广泛覆盖，一是纵深覆盖

3）低功耗：5G 要支持大规模物联网应用，就必须要有功耗的要求。NB-IoT的能力是大大降低功耗，为了满足5G 对于低功耗物联网应用场景的需要，和eMTC 技术一样，是5G 网络体系的一个组成部分。

4）低时延：5G 对于时延的最低要求是1 毫秒

5）万物互联（连接密度）：每一平方公里:连接100 万个移动终端；流量密度数十Tbps 6）重构安全：智能互联网的基本精神是安全、管理、高效、方便。安全是5G 之后的智能互联网第一位的要求。

3、5G 关键技术

1）基于OFDM 优化的波形和多址接入，具有高频谱效率和较低的数据复杂性。

2）实现可扩展的OFDM 间隔参数配置，支持多种部署模式的不同信道宽度，适应同一部署下不同的参数配置，在统一的框架下提高多路传输效率。

3）OFDM 加窗提高多路传输效率，提升频率局域化，应对大规模物联网的挑战。

4）灵活的框架设计，进一步提高5G 服务多路传输的效率，满足5G 的不同服务和应用场景。

5）先进的新型无线技术：

（1）大规模MIMO：通过天线的二维排布，可以实现3D 波束成型，提高信道容量和覆盖

（2）毫米波：将频率大于24GHz 以上频段（通常称为毫米波）应用于移动宽带通信，大量可用的高频段频谱可提供极致数据传输速度和容量

（3）频谱共享：用共享频谱和非授权频谱，可将5G 扩展到多个维度，实现更大容量、使用更多频谱、支持新的部署场景

（4）先进的信道编码设计：LDPC 的传输效率远超LTE Turbo，且易平行化的解码设计，能以低复杂度和低时延，扩展达到更高的传输速率

（5）超密集异构网络：5G 需要做到每平方公里支持100 万个设备，这个网络必须非常密集，需要大量的小基站来进行支撑，需要采用一系列措施来保障系统性能：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

（6）网络的自组织：网络部署阶段的自规划和自配置；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。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。

（7）网络切片：把物理网络切分成多个虚拟网络，每个网络适应不同的服务需求，这可以通过时延、带宽、安全性、可靠性来划分不同的网络，以适应不同的场景。通过网络切片技术在一个独立的物理网络上切分出多个逻辑网络，避免了为每一个服务建设一个专用的物理网络，这样可以大大节省部署的成本。5G 切片网络，可以向用户提供不一样的网络、不同的管理、不同的服务、不同的计费，让业务提供者更好地使用5G 网络。

（8）内容分发网络：在5G 网络中会存在大量复杂业务，音频、视频业务大量出现，网络适应内容爆发性增长。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 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。CDN 技术成为5G 必备的关键技术之一。

（9）设备到设备通信：这是一种基于蜂窝系统的近距离数据直接传输技术。设备到设备通信（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，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。

（10）边缘计算：5G 要实现低时延，如果数据都是要到云端和服务器中进行计算机和存储，再把指令发给终端，就无法实现低时延。边缘计算是要在基站上建立计算和存储能力，在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务，在最短时间完成计算，发出指令。

（11）软件定义网络和网络虚拟化：SDN架构的核心特点是开放性、灵活性和可编程性。它主要分为三层：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。

NFV(Network Function Virtualization)，即网络功能虚拟化，实质是采用虚拟化技术、基于通用硬件实现电信功能节点的软件化，打破传统电信设备的竖井式体系，其核心特征是分层解耦和引入新的MANO 管理体系。NFV 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

物联网

1、物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的

智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

2、物联网的体系结构分为三层，分别是感知层、网络层、应用层。

1）感知层

感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。

感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。

2）网络层

网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，负责传递和处理感知层获取的信息。

网络层的作用是接收感知层传输的数据，并将数据发送到其他网络中，并控制命令发送给感知层。

3）应用层

应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。如：目前绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试。

3、物联网的核心技术

物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置、WSN 网络、红外感应器、全球定位系统、Internet 与移动网络，网络服务，行业应用软件。