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从摩斯码到5G：通讯背后这182年都干了什么？

萌芽期：现代通信的诞生

蛰伏期：等待，耐心的等待

爆发期：从1G到4G，日新月异的移动通信

展望未来：通信路在何方

参考文献：

5G承载网到底有什么不同？

 5G承载网，到底要咋办？    

大带宽

低时延、高可靠性

高精度同步能力

易于运维

低能耗

支持切片

 5G承载网，到底包括哪些部分？ 

5G链路自适应及CQI工作过程概述

1.    链路自适应工作过程

2.    CQI测量和上报

从摩斯码到5G：通讯背后这182年都干了什么？

小枣君 电子工程专辑  

https://mp.weixin.qq.com/s/11aa4e03S9irL6r0NWIhxw

萌芽期：现代通信的诞生

泰勒斯认为，这和磁铁是一个原理，他将这种未知的神秘力量，称之为“电”。

后来，越来越多的人开始研究电，并取得了不错的进展。其中最伟大的发现，就是本杰明·富兰克林的“风筝实验”。

1821年，英国人迈克尔·法拉第(Michael Faraday)发明了电动机。10年后，1831年，他又发现了电磁感应定律，并且制造出世界上第一台能产生持续电流的发电机。

1837年，美国人摩斯(Morse)发明了摩斯电码和有线电报。

1888年，德国人海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz)用实验证明了电磁波的存在。至此，经典电磁理论大厦正式落成。

蛰伏期：等待，耐心的等待

爆发期：从1G到4G，日新月异的移动通信

1G使用的是模拟通信技术，保密性差，容量低，通话质量也不行，信号不稳定。

2G是数字移动通信技术的闪亮登场。刚起步时，为了摆脱1G时代通信标准被美国垄断的局面，欧洲打算自己搞一个通信标准。于是，1982年，欧洲邮电管理委员会成立了“移动专家组”，专门负责通信标准的研究。这个“移动专家组”，法语缩写是GroupeSpécialMobile，后来这一缩写的含义被改为“全球移动通信系统”(Global System for Mobilecommunications)，也就是大名鼎鼎的GSM。

1G的技术核心，是FDMA(频分多址)。顾名思义，就是不同的用户使用不同频率的信道，以此来实现通信。

2G GSM的核心，是TDMA(时分多址)。其特点是将一个信道平均分给八个通话者，一次只能一个人讲话、每个人轮流用1/8的信道时间。

没想到的是，美国公司高通，又搞出了第三套系统，那就是CDMA。

CDMA的核心，是码分多址。相比于GSM，CDMA的容量更大，抗干扰性更好，安全性更高。

不过，CDMA起步较晚，GSM已经在全球占据了大部分的市场份额，形成了事实上的全球主流标准。再加上使用高通的CDMA，需要缴纳巨额的专利授权费。所以，虽然同属2G标准，CDMA的影响力和市场规模和GSM无法相提并论。

为了上网，为了对分组数据业务提供支持，演进出了2.5G，也就是GPRS，General Packet Radio Service，通用分组无线业务。

3G的三大标准，分别是欧洲主导的WCDMA，美国主导的CDMA2000，还有中国推出的TD-SCDMA。

再往后，就是4G LTE了。这一阶段的故事，相信大家都非常熟悉。

从1G到4G，从用户的角度来说，1G出现了移动通话，2G普及了移动通话，2.5G实现了移动上网，3G实现了更快速率的上网，4G实现了更更快速率的上网，并基本满足了人们所有的互联网需求。

展望未来：通信路在何方

通过5G的Massive MIMO增强型天线阵列、波束赋形、更强的编码方式，进一步榨干电磁波的潜力。

参考文献：

1、《大话移动通信》-张海君等

2、《通信之道，从微积分到5G》-杨学志

3、从1G到5G，回顾波澜壮阔的移动网络进化史-网优雇佣军

4、马丁库帕词条-百度百科

5G承载网到底有什么不同？

原创： 小枣君 鲜枣课堂 6月17日

 https://mp.weixin.qq.com/s/Cl3cq0sORGMJbt0prQjLJQ

什么是承载网？顾名思义，承载网就是专门负责承载数据传输的网络。

以前我们更多介绍的是接入网和核心网。如果说核心网是人的大脑，接入网是四肢，那么承载网就是连接大脑和四肢的神经网络，负责传递信息和指令。

虽然承载网的重要性被大家一致认可，但存在感却很弱。

在大多数人看来，承载网只是一个管道。只要它没有断，就不用去管它。

也有很多人认为，承载网的技术含量低，整天就是面对让人密集恐惧症发作的光纤和网线，没有什么前途可言。其实，这都是对承载网的误解。承载网看似简单，实际上内部结构非常复杂。承载网的整个技术体系规模，一点都不输给接入网和核心网。尤其是5G时代下，承载网的发展更是到了“疯狂”的地步，引入了很多高大上的黑科技，让人目不暇接，不明觉厉。接下来，就让我慢慢给大家介绍。

 5G承载网，到底要咋办？    

从1G到4G，承载网经历了从低带宽到高带宽、从小规模到大规模的巨大变化。

如今的承载网网络，事实上已经非常强大和完善了。承载网设备的性能，也十分强劲。

尽管如此，在5G面前，这些现有设备和技术方案还是只有瑟瑟发抖的份。

进入5G时代，通信网络的指标发生了大幅的变化，有的指标标准甚至提升了十几倍。想要达到要求，只靠无线空中接口部分改进是办不到的。包括承载网在内的整个端到端网络架构，都必须自我革命。

那承载网的革命目标在哪里呢？主要来说，包括以下几个方面：

• 大带宽

带宽！带宽！带宽！

毫无疑问，带宽是5G承载网最基础和最重要的技术指标。空口的速率提升了几十倍，承载网相应也要大幅提升。尤其是在目前5G刚起步的阶段，eMBB是首先要实现的业务场景，最关注的也就是带宽。

• 低时延、高可靠性

车联网、工业控制等垂直行业，对网络的时延和可靠性要求苛刻。

5G最重要的需求之一，就是低时延低，需要实现个位数毫秒级的端到端时延。承载网作为端到端的一部分，虽然不是时延的重点提升对象，但也要分摊一部分指标压力。

在5G很多场景下，都提出了“6个9级别（99.9999%）”的可靠性要求。因此，承载网也必须服务于这样的要求，还要有足够强大的容灾能力和故障恢复能力。

• 高精度同步能力

5G对承载网的频率同步和时间同步能力提出了很高的要求。

同步到底是干啥用的？

简单举几个例子：5G的载波聚合、多点协同和超短帧，需要很高的时间同步精度；5G的基本业务采用时分双工（TDD）制式，需要精确的时间同步；再有就是室内定位增值服务等，也需要精确的时间同步。

• 易于运维

5G承载网将会无比巨大，设备数量多，网络架构复杂。如果网络不能够做到灵活、智能、高效、开放，那对于运营商和运维工作人员来说就是一场噩梦。

• 低能耗

网络既要足够强大，又要尽量省电。省电就是省钱。

• 支持切片

切片之前我们介绍过，它是5G网络的核心能力。承载网当然也必须支持切片。

以上几个方面，就是5G承载网自我革命的目标。任何一个目标无法实现，就不是合格的5G承载网。

 5G承载网，到底包括哪些部分？ 

介绍5G承载网结构之前，我们先来看看接入网的变化。

4G接入网，大家都很熟悉了，是由BBU（基带处理单元）、RRU（射频拉远单元）、天馈系统共同组成的。

到了5G，接入网被重构为3个功能实体，分别是：

• CU（Centralized Unit，集中单元）

• DU（Distribute Unit，分布单元）

• AAU（Active Antenna Unit，有源天线单元）

1. CU：原BBU的非实时部分将分割出来，重新定义为CU，负责处理非实时协议和服务。
2. DU：BBU的剩余功能重新定义为DU，负责处理物理层协议和实时服务。
3. AAU：BBU的部分物理层处理功能与原RRU及无源天线合并为AAU。

之所以要拆分得这么细，是为了更好地调配资源，服务于业务的多样性需求（例如降低时延、减少能耗），服务于“网络切片”。（详情可以看这里：关于5G接入网，看这一篇就够啦！）

接入网变成AAU、DU、CU之后，承载网也随之发生了巨变。

这个我要澄清一个误区：一直以来，很多人认为承载网只是连接接入网和核心网的，就像本文开头画的那样：

其实是不严谨的，那样画只是为了方便。准确来说，承载网也包括接入网内部连接的部分，还有核心网内部连接的部分。所以，更准确的逻辑关系画法，应该是这样：

5G接入网网元之间，也就是AAU、DU、CU之间，也是5G承载网负责连接的。不同的连接位置，有自己独特的名字，分别叫作：前传、中传、回传。

1. AAU和DU之间，是前传
2. DU和CU之间，是中传
3. CU和核心网之间，是回传
4. 这三个“传”，都属于承载网

现实生活中的5G网络，DU和CU的位置并不是严格固定的。运营商可以根据环境需要，灵活调整。

以前小枣君曾经专门介绍过D-RAN和C-RAN。D-RAN就是分布式无线接入网（Distributed RAN），C-RAN是集中化无线接入网（Centralized RAN）。

4G时期，所谓分布和集中，指的就是BBU的分布或集中。5G时期，指的是DU的分布或集中。这种集中还分为“小集中”和“大集中”。

再次提醒，采用C-RAN进行集中化的目的，就是为了实现统一管理调度资源，提升能效，也可以进一步实现虚拟化（接入网那篇文章有详细介绍）。

正因为部署模式的多样性，使得前传、中传、回传的位置也随之不同。

文章内容不详细写出，这里在给个网址：https://mp.weixin.qq.com/s/Cl3cq0sORGMJbt0prQjLJQ

BBU和RRU之间的CPRI光纤

5G链路自适应及CQI工作过程概述

胡郝文 5G通信技术 4月21日 

https://mp.weixin.qq.com/s/34fb1l_QL2xtQffb6VRZRA

1.    链路自适应工作过程

链路自适应是指系统根据无线环境和链路状态等信息对调制方式、TBS及码率进行动态选择的过程。5G系统中，上/下行方向上的链路自适应都是由基站来进行控制的。

下行方向上，网络可以根据终端上报的信道状态信息(CSI)中的CQI来选择调制方式和码率，并对UE所使用的调制方式及其与目标码率的组合进行动态指示，以便确定传输块大小。目标码率共有28种(如果支持256QAM则29种)，目标码率范围从0.1到0.95。5G系统支持灵活的CSI机制，如CSI的类别、上报数量、上报频度、上报粒度以及时域行为都可以配置。支持网络控制的周期性和非周期性(触发的)报告模式，其中非周期报告可以由网络来请求采用哪个CSI-RS资源来进行CSI上报。

上行方向上，基站可以测量话务信道或者探测参考信号，并使用它们作为链路自适应的输入。

MAC层中，支持传输兼采用软合并的混合ARQ。不同传送可以使用不同的冗余版本。重传时调制模式和编码方式可以改变。为了降低时延和反馈，可以使用一组并行的停/等协议。为了对残留错误(residualerror)进行校正，RLC层采用强壮的选择-重复ARQ协议来对MACARQ进行补充。详见TS38.321和TS38.322。

2.    CQI测量和上报

下行链路自适应基于UE上报的CQI(信道质量指示)来进行。UE对无线信道质量如SINR进行测量，并上报信道相关的CQI信息，用以为分组调度和链路适配等无线资源管理算法提供信道质量信息，链路适配算法则基于CQI来选择最有效的调制和编码机制(MCS)。

CQI是在预定义的观察周期下满足特定BLER需求时所推荐的频谱效率。UE上报CQI的目的是为了让系统侧根据无线状况选择合适的下行传输参数。特定BLER目标值要求下，UE测量每个PRB上接收功率以及干扰来获取SINR，并根据频谱效率需求，将SINR映射到相应的CQI，随后将CQI上报给gNB。

gNB根据UE上报的CQI来选择当前信道状况下的最合适的MCS，以满足特定比特错误率和分组误帧率下的频谱效率，确保数据速率最大化。比如，如果无线条件较好，则在物理层上使用较高的MCS和码率，以增加系统吞吐量；反之，如果无线环境较差，则需要使用较低的MCS和码率，以增加传送可靠性。

系统根据CQI与MCS的对应关系以及相关的传输块大小(即TBS)，为PDSCH选择合适的调制方式和传输块大小的组合，进行上/下行传送工作。这种调制方式和传输块大小的组合应当使得有效信道码率与CQI索引所指示的码率最为接近。如果有多个组合都产生相同的有效码率，且都与CQI索引指示值相接近，则只选择传输块最小的那种组合。

CQI反馈可以是周期性的，也可以是非周期性的，具体采用哪种方式由gNB进行控制。非周期性CQI反馈只在需要的时候才进行发送，它比周期性反馈中所包含的频域信道状态信息更为精确，从而便于调度器获取频率分集。

最后

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