香港CDN加速将在5G时代扮演什么角色

众所周知，通信业经历过几次大的技术革新，每次都助推人类通信向着更快、更好、更可靠的方向发展。从通信技术上讲，先是由模拟通信技术，再到数字通信技术，技术变革带来更多的是通信的系统容量提升、保密性更好。随之而来的是，人们可以享受到更加丰富的业务体验，从90年代的只能打电话，到2000年后的可发短信和web上网，再到2010年后移动互联网的爆发，如今的通信已超越了人类历史文明的记录，我们有理由相信，再下一个10年，5G将会引领人类进入更加智慧互联的网络社会。本篇，整理和有关5G的相关技术知识以供科普。

首先，我们了解一下，5G将会适用的场景。任何产品和技术在做设计的时候，都会思考一个问题，用户或技术场景是什么？用在什么地方，怎么用？我们知道4G是以LTE技术为代表，它所解决的问题3G在速率、时延等方面的网络瓶颈。其实，相比3G来讲，用户体验就是上网速率快，但是并没有任何新的不同。如果用户对网速容忍度高，也可以选用3G网络服务，如中国联通的WCDMA制式网络。既然这样，为什么还要推出4G呢，这是因为两个方面，一是通信做为国家基础设施，需要为军民医等各领域提供技术支撑能力，需要有新的技术提供更好的服务；二是通信作为国家科技战略要地，我们需要保持先进性，才不会被外国牵制。那么，5G的技术场景是什么呢？

一、5G三大场景：

eMBB：大宽带，支持3D/4K、8K超高清视频等大流量移动宽带业务，云办公、云游戏、

mMTC：大规模物联网业务，未来的智慧城市，智慧交通，智能家居，智慧医院，智慧社区......

URLLC：工业物联网应用，智能医疗，无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠链接的业务

5G三大场景对通信提出了更高的要求，不仅要解决速度问题，提供用户更高的速率，对功耗、时延等提出更高的要求。

5G将会结合大数据、人工智能、云计算等新兴技术，对传统领域进行二次革新。如高清影像数据与人工智能算法结合，催生新的人脸识别、虹膜识别、制造工艺提升等；大量物联网数据与深度算法融合，催生精准化智能化的推荐和营销。可以想象，物联网、通信网、移动互联网在未来的5G社会将会擦出更多更美的火花，催生更多新的场景和应用。

总的来说，5G的基本特点有：

• 高速度

• 泛在网：一是广泛覆盖，二是纵深覆盖

• 低功耗：eMTC基于LTE协议演进而来，为了适应物与物之间的通信，也为了更低的成本，对LTE协议进行了裁剪和优化。eMTC基于蜂窝网络进行部署，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以直接接入现有的LTE网络。eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率。而NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT其实基于GSM网络和UMTS网络就可以进行部署，它不需要和5G的核心技术那样需重新建设网络，但是，虽然它部署在GSM和UMTS的网络上，还是一个重新建设的网络，而它的能力是大大降低功耗，也是为了满足5G对于低功耗物联网应用场景的需要，和eMTC一样，是5G网络体系的一个组成部分。

• 低时延：无人驾驶、工业自动化对于时延要求很高。边缘计算也被采纳到5G网络架构中来解决低时延问题。

• 万物互联：

• 重构安全：5G网络底层加入安全机制，信息加密，网络不开放，对于特殊服务建立起专门的安全机制。

二、5G关键技术：

• 基于OFDM优化的波形和多址接入

• 实现可扩展的OFDM间隔参数配置

• OFDM加窗提高多路传输效率

5G将被应用于大规模物联网，这意味着会有数十亿设备在相互连接，5G势必要提高多路传输的效率，以应对大规模物联网的挑战。为了相邻频带不相互干扰，频带内和频带外信号辐射必须尽可能小。OFDM能实现波形后处理（post-processing），如时域加窗或频域滤波，来提升频率局域化。

• 灵活的框架设计

设计5G NR的同时，采用灵活的5G网络架构，进一步提高5G服务多路传输的效率。这种灵活性既体现在频域，更体现在时域上，5G NR的框架能充分满足5G的不同服务和应用场景。这包括可扩展的时间间隔（STTI，Scalable Transmission Time Interval ），自包含集成子帧（Self-contained integrated subframe）。

• 先进的新型无线技术

1）大规模MIMO：

从2×2提高到了目前4×4 MIMO。更多的天线也意味着占用更多的空间，要在空间有限的设备中容纳进更多天线显然不现实，只能在基站端叠加更多MIMO。从目前的理论来看，5G NR 可以在基站端使用最多256根天线，而通过天线的二维排布，可以实现3D波束成型，从而提高信道容量和覆盖。

2）毫米波：

全新5G技术正首次将频率大于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，这将重塑移动体验。但毫米波的利用并非易事，使用毫米波频段传输更容易造成路径受阻与损耗（信号衍射能力有限）。通常情况下，毫米波频段传输的信号甚至无法穿透墙体，此外，它还面临着波形和能量消耗等问题。

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。这不仅将使拥有授权频谱的移动运营商受益，而且会为没有授权频谱的厂商创造机会，如有线运营商、企业和物联网垂直行业，使他们能够充分利用5G NR技术。5G NR原生地支持所有频谱类型，并通过前向兼容灵活地利用全新的频谱共享模式。

4）先进的信道编码设计：

目前LTE网络的编码还不足以应对未来的数据传输需求，因此迫切需要一种更高效的信道编码设计，以提高数据传输速率，并利用更大的编码信息块契合移动宽带流量配置，同时，还要继续提高现有信道编码技术（如LTE Turbo）的性能极限。 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。

1. 超密集异构网络：

2. 网络自组织（SON）：

• 网络部署阶段的自规划和自配置

• 网络维护阶段的自由化和自愈合

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。

5）网络切片：

把运营商的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，从而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。在切片的网络中，各个业务提供商，不是如4G一样，都使用一样的网络、一样的服务。很多能力变得不可控。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。

6）内容分发网络：

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，缩短响应时间，提高响应速度。

7）设备到设备通信（D2D）

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，不需通过基站转发。

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。

8）边缘计算

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。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。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即建立计算和存储能力，在最短时间完成计算，发出指令。

9）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。

三、5G网络部署

5G未来采用的是毫米波技术，波长=光速/频率，频率越高，波长越短。毫米波的应用会带来新的问题，如功耗、损耗等。为了解决这些问题，5G将采用超蜂窝密集小区的部署方式，传统的小区基站大概在300米到500米，而在5G，我们会看到更多的小区，如20-50米范围内，以此保障用户随时随地的网络接入和高速网络需求。当然，很多人也会关心，WIFI是不是就没了。答案是必然，未来的5G基站就是一个个近距离的热点，可以自动无缝切换。

四、5G加速人工智能

人工智能从上世纪五六十年代的兴起，中间的衰落，再到如今的崛起，以机器学习、深度学习、神经网络等算法领域的研究使得人工智能成为当今的热门话题。Google的alphago大战人类并获胜，我们似乎看到了人工智能超越人类大脑的曙光。5G技术的发展将会助推人工智能领域的腾飞。创造出更多新的应用，如智能养老、智能金融、智能物流、智能养殖等等

五、5G助推智能制造

2019年的中美贸易战打的水深火热，很多人看到的是表面的中美贸易逆差。但实际上很重要的点在于中国制造2025的规划，涵盖通信、航空航天、电力、新材料、新能源、海洋船舶制造等等领域，这是中国为实现科技领域全面领先的重磅计划，如果能够实现那么中国将会超越美国成为未来工业霸主、地位无可撼动。5G也成为这一规划的重要方向之一，5G同时也是其他方向如智能制造的推手之一。

结束语--5G is moreee

1G、2G、3G、LTE、5G......，我们不知道未来的通信技术会发展到何种程度，将会带领人类到什么领域，未来的网络社会变成何种情景。也许充满科幻，好比凡尔纳小说中创作的新奇。也许充满现实，5G AI等智能技术受限于国家政策调整，人类伦理观念的固守，而采取保守的发展模式。毕竟，迄今为止，5G的应用模式还并不真正落地，看的见得大多是通信展上的工业控制机制人、远程挖掘。不管怎样，5G都会成为科技创新时代的下一个风口，其创新价值或许要远远多于自身的技术应用价值。