2.7 接入网

最常见的接入网就是将计算机发出的二进制信号调制到各种线路中以访问因特网。本节主要介绍电话调制解调器（dial up modem）、x数字用户线调制解调器（xDSL modem）以及电缆调制解调器（cable modem）的工作原理，以及用户如何通过这三种设备接入互联网，并对FTTH、4G、5G、DTE和DCE进行简单介绍。

2.7.1 电话调制解调器

电话调制解调器 的主要功能是将数字信号调制成可以通过电话线传输的模拟信号，如图2-56所示。当然，电话调制解调器还具有一般电话拨号的功能。

在图2-56中，计算机是数据终端设备，电话调制解调器是数据电路端接设备。数据终端设备产生数字数据并通过接口（例如EIA-232）将数据发送到电话调制解调器，然后数据电路端接将数字信号调制成模拟信号并发送到电话线上。

传统电话线被限制在300～3300Hz范围的带宽，用于传输话音信号。为了保证数据传输的正确性，真正用于传输数据的只使用600～3000Hz这部分频带（带宽为2400Hz），如图2-57所示。

需要注意的是，现在很多电话线的实际带宽比3kHz大得多，但是电话调制解调器的设计是基于电话线只使用3kHz带宽的情形。

电话调制解调器所要做的工作就是在2400Hz的带宽上，利用前面介绍的各种调制解调技术提高话音信道的数据率。目前在电话调制解调器所能做到的最大上载速率是33.6Kbit/s（因为上载时要对模拟信号进行数字化，而量化噪声限制了它的最大数据率），下载速率最大可以达到56Kbit/s（每秒8000次采样，每个采样用7比特编码），因为下载时信号没有受到量化噪声的影响，因而不受香农定理限制，如图2-58所示。

2.7.2 ADSL调制解调器

非对称数字用户线（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）是一种利用现有的电话线路进行高速数据传输的技术。

ADSL提供的下载速率（从互联网到用户）比上载速率（从用户到互联网）高。图2-59给出了ADSL对电话线带宽的划分。

ADSL利用现有电话线中1MHz多的带宽，将这1MHz多的带宽划分为256个带宽为4kHz的子信道。其中，信道0保留用于话音通信。上行数据和控制使用信道6～30（25个信道），其中24个信道用于传输数据，1个信道用于控制，最大数据率可达24×4000×15=1.44Mbit/s（假定每赫兹可以调制15比特的二进制数据）。下行数据和控制使用信道31～255（225个信道），其中224个信道用于传输数据，1个信道用于控制，最大数据率可达13.4Mbit/s。但是由于线路存在噪声，实际的数据率如下：上行为64Kbit/s～1.5Mbit/s，下行为500Kbit/s～8Mbit/s。

ADSL2下行速率最高可达12Mbit/s，而ADSL2+的下行速率最高可达25Mbit/s，最长传输距离可达6km。

当前，在“光进铜退”的大背景下，以ADSL技术为代表的xDSL技术并没有放慢发展的步伐。在快速发展的同时，ADSL正在从第一代ADSL技术向新一代ADSL技术演进。随着ADSL应用的不断推广和宽带业务需求的不断变化，基于G.992.1/G.992.2的ADSL技术在业务开展、运维等方面都暴露出难以克服的弱点。比如：第一代ADSL技术所支持的线路诊断和检测能力较弱，随着用户数的不断增长，如何实现用户终端的远程管理以及线路的自动测试成为令运营商十分头疼的问题；单一的ATM传送模式难以适应网络IP化的趋势；较低的传输速率难以支持一些高带宽业务的开展，如流媒体业务等。

针对上述情况，ITU-T通过了ADSL2（G.992.3）和ADSL2+（G.992.5）两个新一代ADSL技术标准，以促使全球的运营商更好地开展ADSL业务，用户更好地享用ADSL业务。

ADSL2/2+在第一代ADSL的基础上增加了一些新的特性，在性能、功能方面有较大改进，其突出特点和主要改进有：扩大了覆盖范围，提高了数据传输速率，特别是ADSL2+将频谱范围从1.104MHz扩展到2.208MHz，使下行速率大大提高（最高可达25Mbit/s以上）；拓展了应用范围，ADSL2/2+增加了PTM（分组传送模式），能够更加高效地传送日益增长的以太网和IP业务；增强了线路故障诊断和频谱控制能力，能很好地支持双端测试功能，支持部分单端测试功能；增强了速率适配能力，能在不影响业务的情况下动态调整速率以适应变化的线路情况；增加了节能特性，局端设备和用户端设备都能在业务量小或没有业务的情况下进入低功率模式或休眠状态；支持多线对速率捆绑，可以实现更高的数据速率。

值得注意的是，新一代ADSL技术虽然推出了ADSL2和ADSL2+两个标准，但ADSL2标准只是为ADSL2+标准的最终推出做铺垫，新一代ADSL技术将以ADSL2+技术的形式得到推广和应用。

图2-60给出了在用户端和电信局端安装ADSL调制解调器的情形。在电信局端安装的设备叫作数字用户线接入复用器（Digital Subscriber Loop Access Multiplexer，DSLAM）。

2.7.3 电缆调制解调器

早期的有线电视（Cable TV，CATV）使用同轴电缆进行端到端的传输。第二代CATV使用混合光纤同轴电缆（Hybird Fiber Cable，HFC）网络。电视台的信号在头端（head end）通过光纤到达光纤节点的盒子，然后通过同轴电缆到用户住宅。在HFC系统中，从光纤节点到用户住宅都使用同轴电缆。这种同轴电缆的带宽大约为5～750MHz。电视台将同轴电缆的带宽划分为3个频带，即电视信号、上行数据和下行数据，如图2-61所示。

电视信号占用54～550MHz的频带。由于每一个电视频道占用6MHz带宽，同轴电缆可以容纳超过80个频道。

下行数据占用550～750MHz频段，这个频段又被划分为一个个6MHz的子信道，每个子信道支持的下行速率达到30Mbit/s（5bit/Hz）。但是，一般的电缆调制解调器是通过10BASE-T接口连到计算机的，因此下行速率往往被限制为10Mbit/s。

上行数据占用5～42MHz频段，这个频段又被划分为一个个6MHz的子信道，每个子信道理论上支持的下行速率是12Mbit/s（2bit/Hz）。但是，由于受到噪声和干扰的影响，实际上行数据率往往小于12Mbit/s。

采用电缆调制解调器接入互联网存在共享问题，上行数据只有6个6MHz的频道可用于上行方向。问题是，当用户数目大于6时怎么办？解决办法是分时共享，即如果一个用户想发送数据，就必须和其他用户竞争使用信道。

下行方向的情况类似，多于33个用户时，也存在竞争问题。但是，由于下行数据存在组播的情况，互联网可以通过组播在一个信道内给多个用户发送数据。

要使用CATV电缆传输数据，必须用到两个设备：一个是电缆调制解调器，另一个是电缆调制解调器传输系统（Cable Modem Transmission System，CMTS）。电缆调制解调器安装在用户住宅中，而电缆调制解调器传输系统安装在分配集线器（distribution hub）里面，如图2-62所示。CMTS从互联网接收数据，并把数据送到组合器，然后传送给用户。CMTS还从用户处接收数据，并把数据传送到互联网。

2.7.4 FTTH

随着互联网的持续快速发展，网上新业务层出不穷，特别是近年来开始风靡的网络游戏、会议电视、视频点播等业务，使人们对网络接入带宽的需求持续增加。与其他有线、无线接入技术相比，光纤接入在带宽容量和覆盖距离方面具有无与伦比的优势。随着低成本无源光网络（Passive Optical Network，PON）技术的出现和迅速成熟，以及光纤光缆成本的快速下降，众多运营商接入网络光纤化的理想能够得以实现。一方面是不断涌现的新业务对带宽的巨大潜在需求，另一方面是技术上有望保证在用户可接受的价格下实现光纤接入。在“市场需求”和“技术进步”两者的合力作用下，许多专家预测FTTH即将进入大规模商用的崭新时代。

光纤到户（Fiber To The Home，FTTH），是一种光纤通信的传输方法。FTTH的显著技术特点是不但提供了更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等方面的要求，简化了维护和安装。PON技术已经成为全球宽带运营商共同关注的热点，被认为是实现FTTH的最佳技术方案之一。

无源光网络技术是一种点到多点的光纤接入技术，如图2-63所示，它由局侧的光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）、用户侧的光网络单元（Optical Network Unit，ONU）以及光分配网络（Optical Distribution Network，ODN）组成。所谓“无源”，是指光分配网络中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（splitter）等无源器件组成，因此其管理和维护的成本较低。

由于无源光分路器（Passive Optical Splitter，POS）是不用电的，因此能保证信号可以顺利达到所有ONU。

目前流行的无源光网络主要是GPON（Gigabit PON）和EPON（Ethernet PON）。GPON是由ITU/FSAN制定的Gigabit PON标准，EPON是由IEEE 802.3ah工作组制定的Ethernet PON标准。GPON和EPON的比较如表2-7所示。

GPON和EPON的技术差别很小。两者的区别主要是接口，其交换、网元管理、用户管理都是类似的，甚至是相同的。比较而言，GPON在多业务承载、全业务运营上更有优势。

2.7.5 4G

4G标准化过程有两个备选方案，一个是由3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作计划）开发的LTE，另一个则是来自IEEE 802.16委员会的WiMAX，是一个支持高速固定无线通信的标准。LTE（Long Term Evolution，长期演进技术）开始于2004年3GPP的多伦多会议，早期LTE并非人们普遍认为的4G技术，而是介于3G和4G技术之间的一个过渡网络，是3.5G的全球标准，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准，在20MHz频谱带宽下，LTE能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率，改善了小区边缘用户的性能，提高了小区容量并降低了系统延迟。LTE因其高速率、低时延等优点，得到了世界各主流通信设备厂商和运营商的广泛关注，并已开始大规模商用。

4G LTE的系统架构如图2-64所示。E-UTRAN为演进通用陆地无线接入网，由eNodeB（eNB，LTE基站）构成，相邻eNodeB之间通过X2接口实现Mesh连接。这种设计相当于拉近了网络和用户的距离，使网络对用户来说更近、更快、更简单和更透明，也符合4G扁平网络架构的要求。每个eNB又与演进型分组核心网（Evolved Packet Core，EPC）通过S1接口相连。EPC以IP为中心，既承载语音也承载数据（3G核心网并存两个子域结构），它主要包括移动管理实体（MME）、服务网关（SGW）、分组数据网关（PGW）等设备。其中MME主要负责管理用户终端访问网络和资源控制，包括用户标识、身份认证和鉴权等；SGW主要处理与用户终端发送和接收的IP数据包，是无线电端与EPC之间的连接点。可以通过SGW将分组从一个eNB路由到另一个区域的eNB，也可以通过PGW路由到外部网络，例如因特网。PGW是EPC与外部IP网络之间的连接点，主要功能包括路由、IP地址/IP前缀分配、政策控制、过滤数据包、传输层数据包标记、跨运营商计费以及访问非3GPP网络等。LTE取消了3G系统中的重要网元——RNC（无线网络控制器），eNB除了具有原来的NodeB（3G系统基站）功能外，还承担了原来的无线网络控制器功能，包括物理层功能（HARQ等）、MAC层功能（ARQ等）、调度、无线接入许可控制、接入移动性管理以及小区间的无线资源管理功能等。接入网主要由演进型eNodeB和接入网关（aGW）构成，这种结构类似于典型的IP宽带网络结构。与3G系统的网络架构相比，网络架构中节点数量减少，网络架构更加趋于扁平化，可降低呼叫延时以及用户数据的传输时延，也会带来运维成本的降低。

3GPP LTE接入网在有效支持新的物理层传输技术的同时，还需要满足低时延、低复杂度和低成本的要求。3GPP RANI工作组专门负责物理层传输技术的甄选、评估和标准制定。在对各公司提交的候选方案进行征集后，确定了以正交频分多路复用（OFDM）作为物理层基本传输技术的方案。OFDM技术是LTE系统的技术基础和主要特点，OFDM系统参数的设定对整个系统的性能产生决定性的影响，其中载波间隔又是OFDM系统最基本的参数。经过理论分析与仿真比较，最终确定为15kHz，上下行的最小资源块为375kHz，也就是25个子载波宽度，数据到资源块的映射方式可采用集中或离散方式。循环前缀（Cyclic Prefix，CP）的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。短CP方案为基本选项，长CP有利于克服多径干扰，支持LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务，系统可根据具体场景选择采用长短两套循环前缀方案。

LTE的信道编码具有更广泛的意义，不仅包含严格的信道编码，以实现检错和纠错功能，还包括速率匹配、交织、传输和控制信道向物理信道映射与反映射等功能，LTE的MAC层采用RB-common AMC（自适应调制编码）方式，即对于一个用户的一个数据流，在一个TTI（传输时间间隔）内，一层的PDU（分组数据单元）只采用一种调制编码组合（但在MIMO的不同流之间可以采用不同的AMC组合）。WiMAX是将不同的编码和调制方式组合成若干种方案供系统选择；Wi-Fi为了提高数据传送性能，允许动态速率切换，但具体速率切换的算法由设备厂商自定义；LTE与WiMAX和Wi-Fi的调制方式基本相同，包括BPSK、QPSK、16QAM和64QAM四种类型，不同点主要在信道编码及速率方面。总体来看，WiMAX的AMC类型最多，选择比较灵活，能够更好地适应环境变化，但参数配置比较复杂，增加了系统的复杂度。LTE的AMC类型比较少，比较固定，降低了系统复杂度，有利于系统兼容性和标准化。Wi-Fi的信道编码只采用了传统的卷积编码，性能虽然有所欠缺，但比较简单，易于实现。另外，从AMC调度的角度来看，LTE系统把调度器放在基站侧控制，这样调度器就可以及时地根据信道状况和衰落性能自适应地改变调制方式和其他传输参数，同时减少用户设备内存要求和系统的传输延迟。WiMAX和Wi-Fi没有将信道分类，其调度相对简单，但需要终端参与，进而增加了终端的复杂度。在QoS保证方面，LTE通过系统设计和严格的QoS机制，保证了实时业务的服务质量，符合4G核心网结构的要求。

LTE虽然在网络架构上和4G高度一致，可以满足4G的技术基础，但LTE的无线传输能力与4G的要求相比还有一定差距。4G支持更大的带宽，有更高的频谱效率和更高的峰值速率，LTE的最大带宽是20MHz，还不足以达到4G的要求，需要扩充到更高带宽，比如40MHz、60MHz，甚至更高，所以LTE升级到4G，需要提高带宽和峰值速率。提高峰值速率通常有两种方法：一种方法是对频域进行扩充，通过频谱聚合的方式进行带宽增强，即把几个LTE的20MHz的频道捆绑在一起使用；另一种方法是通过增加天线数量提高峰值频谱效率，即利用空间维度进行扩充。最直接的方法是在基站站点上增加天线，即采用更高阶的MIMO技术，在LTE阶段可以做到在基站侧设置4个天线，在终端侧设置4个接收天线和一个发射天线，但这样只能做到下行4发4收、上行1发4收。为了进一步提高峰值频谱效率，基站侧可以增加到8个天线、终端侧可以增加到8个接收天线和4个发射天线，这样就可做到下行8发8收、上行4发8收。

此外，还可以采用多点协同和无线中继等技术提高小区边缘用户的数据传输速率。多点协同技术是指利用相邻的几个基站同时为一个用户服务，从而提高用户的数据传输速率。无线中继技术是在原有基站站点的基础上，通过增加一些新的中继节点，下行数据先到基站，然后传输给中继节点，中继节点再传输至终端用户，上行则反之。这种方法拉近了基站和终端用户之间的距离，可以改善终端的链路质量，从而提高系统的频谱效率和用户数据传输速率。

从版本10开始，LTE提供4G服务，称为IMT-Advanced（或4G）。4G系统能为各种移动终端，包括笔记本计算机、智能手机、平板计算机等之间的通信提供宽带网络接入，支持移动Web访问和高清晰移动电视、游戏服务等高宽带应用。其主要特点总结如下：

· 基于全IP分组交换网络；

· 支持约100Mbit/s的峰值速率的高速移动接入；

· 动态共享和使用网络资源，使每个小区支持更多的用户同时上网；

· 支持异构网络的平滑切换，包括2G和3G网络、小蜂窝、中继和无线局域网；

· 支持高质量的下一代多媒体应用服务。

· 不支持传统的电路交换服务，仅提供VoLTE（Voice over LTE）的电话服务。

LTE-Advanced有两种制式，即TDD和FDD，其中3G的TD-SCDMA可演进到TDD制式，WCDMA网络则可演进到FDD制式。例如，美国AT&T和Verizon等主要运营商使用基于频分复用的LTE，而中国移动则采用基于时分复用的LTE。

2.7.6 5G

与4G技术类似，5G相关的标准化组织有两个：ITU和3GPP。3GPP的目标是根据ITU的相关需求，制定更加详细的技术规范与产业标准，规范产业的行为。其相关标准化工作主要涉及3GPP SA2、RAN2、RAN3等多个工作组。整体5G网络架构标准化工作预计将通过Rel-14、Rel-15、Rel-16等多个版本完成，2020年年底，ITU发布正式的5G标准（因此该标准也被称为IMT-2020）。IMT-2020建议3GPP在5G核心网标准化方面未来的重点工作包括：在Rel-14研究阶段聚焦5G新型网络架构的功能特性，优先推进网络切片、功能重构、MEC、能力开放、新型接口和协议，以及控制和转发分离等技术的标准化研究；Rel-15将启动网络架构标准化工作，重点完成基础架构和关键技术特性方面内容；研究课题方面将继续开展面向增强场景的关键特性研究，例如增强的策略控制、关键通信场景和UE relay等；Rel-16完成5G架构面向增强场景的标准化工作。

2017年12月21日，国际电信标准化组织在3GPP RAN第78次全体会议上，5G NR首发版本被正式宣布冻结并发布，比之前计划的发布时间提前了半年。此次发布的5G NR版本是3GPP Release 15标准规范中的一部分，首版5G NR（新空口）标准的完成是实现5G全面发展的一个重要里程碑，它将极大地提高了3GPP系统能力，为垂直行业发展创造更多机会，为建立全球统一标准的5G生态系统打下基础。

5G标准第一版分为非独立组网（Non-Stand Alone，NSA）和独立组网（Stand Alone，SA）两种方案。非独立组网作为过渡方案，以提升热点区域频宽为主要目标，依托4G基地台和4G核心网工作。独立组网能实现5G的所有新特性，有利于发挥5G的全部能力，是业界公认的5G目标方案。

5G网络架构主要包括5G接入网和5G核心网，如图2-65所示。

其中NG-RAN代表5G接入网，5GC代表5G核心网，而它们之间的接口叫作NG接口。5G无线接入网主要包括两种节点：gNB和ng-eNB。gNB向UE提供NR用户面和控制面协议功能的节点，并且通过NG接口连接到5GC。ng-eNB向UE提供E-UTRA用户面和控制面协议功能的节点，并且通过NG接口连接到5GC，也就是为4G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能。NG-RAN节点之间的网络接口，包括gNB和gNB之间、gNB和ng-eNB之间、ng-eNB和gNB之间的接口都称为Xn接口。gNB和ng-eNB承载的主要功能包括：无线资源管理、连接的设置和释放、用户数据和控制信息的路由、无线接入网共享、会话管理、QoS流量管理、网络切片（提供特定网络功能和网络特征的逻辑网络）等。5G核心网主要包含以下几个节点。

· AMF：全称为Access and Mobility Management Function，即接入和移动管理功能。终端接入权限和切换等由它来完成，主要负责访问和移动管理功能（控制面）。

· UPF：全称为User Plane Function，即用户面管理功能。与UPF关联的PDU会话可以由（R）AN节点通过（R）AN和UPF之间的N3接口服务的区域，而无须在其间添加新的UPF或移除/重新分配UPF，用于支持用户平面功能。

· SMF：全称为Session Management Function，即会话管理功能。提供服务连续性，服务的不间断用户体验，包括IP地址和/或锚点变化的情况。主要负责会话管理功能。

5G网络系统主要涉及如下关键技术。

（1）高频段通信

5G移动通信系统面临超大的流量密度、超高的传输速率、更低的传输时延以及更可靠的网络性能和覆盖能力等需求。目前，世界各国对于5G频谱的规划还没有达成一致，但业界统一的认识是研究6～100Ghz频段，该频段拥有高达45GHz的丰富空闲频谱资源，可用于传输高达10Gbit/s甚至更高的用户数据速率业务。美国已释放11G高频谱用于5G网络。我国的5G初始中频频段为3.3～3.6GHz、4.8～5GHz两个频段（另外，中国移动拥有2.6GHz频段），同时，24.75～27.5GHz、37～42.5GHz高频频段正在征集意见。国际上主要使用28GHz进行试验（这个频段也有可能成为5G最先商用的频段）。

（2）非正交多址接入技术

为了进一步提高频谱效率，继OFDM的正交多址技术之后，学术界提出了非正交多址技术（NOMA）。非正交多址技术的基本思想是在发送端采用非正交发送，主动引入干扰信息，在接收端通过串行干扰删除（SIC）接收机实现正确解调。然而，采用SIC技术的接收机复杂度有一定的提高，因此，NOMA的本质可以说是用提高接收机的复杂度来换取频谱效率。

目前，一种主流的NOMA技术方案是基于功率分配的NOMA，其子信道传输依然采用正交频分复用（OFDM）技术，子信道之间是正交互不干扰的，但是一个子信道上不再只分配给一个用户，而是多个用户共享。同一子信道上的不同用户之间是非正交传输的，这样就会产生用户间干扰，因此需要在接收端采用SIC技术进行多用户检测。在发送端，对同一子信道上的不同用户采用功率复用技术进行发送，不同的用户信号功率按照相关算法进行分配，这样到达接收端的每个用户信号功率都不一样。SIC接收机再根据不同用户信号功率大小，按照一定的顺序进行干扰消除，实现正确解调，同时也达到了区分用户的目的。国内设备厂商华为、中兴和大唐都提出了自己的多址技术，分别为SCMA、MUSA和PDMA。虽然技术细节有所不同，但基本上都属于NOMA。三家公司都声称频谱效率比LT E提升了3倍，但高通则认为5G的多址将继续采用OFDM技术。

（3）超密集异构网络

5G网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。随着各种智能终端的普及，移动数据流量呈现爆炸式增长。在5G网络中，减小小区半径、增加低功率节点数量是保证5G网络支持1000倍流量增长的核心技术之一。因此，超密集异构网络成为5G网络提高数据流量的关键技术。未来无线网络将部署超过现有站点10倍以上的各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间的距离将保持10m以内，并且支持在每平方千米范围内为25000个用户提供服务，同时也可能出现活跃用户数和站点数的比例达到1比1的现象。密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离，使网络的功率和频谱效率大幅提高，同时也扩大了网络覆盖范围，扩展了系统容量，并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。

（4）内容分发网络

在5G网络中，面向大规模用户的音频、视频、图像等业务急剧增长，网络流量的爆炸式增长会极大地影响用户访问互联网的服务质量。如何有效地分发大流量的业务内容，降低用户获取信息的时延，成为网络运营商和内容提供商面临的一大难题。仅仅依靠增加带宽并不能解决问题，传输中路由阻塞和延迟、网站服务器的处理能力等都是影响因素，这些问题的出现与用户到服务器之间的距离有密切关系。内容分发网络（Content Distribution Network，CDN）对5G网络的容量与用户访问具有重要的支撑作用，它是在传统网络中添加新的层次，即智能虚拟网络。

（5）D2D通信

在5G网络中，网络容量、频谱效率需要进一步提升，更丰富的通信模式以及更好的终端用户体验也是5G的演进方向之一。设备到设备（Device-to-Device，D2D）的通信具有潜在的提升系统性能、增强用户体验、减轻基站压力、提高频谱利用率的前景。因此，D2D是5G网络中的关键技术之一。D2D通信是一种基于蜂窝系统的近距离数据直接传输技术，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，而相关的控制信令，如会话的建立、维持、无线资源的分配以及计费、鉴权、识别、移动性管理等仍由蜂窝网络负责。蜂窝网络引入D2D通信，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。当无线通信基础设施损坏时，或者在无线网络的覆盖盲区，终端可借助D2D实现端到端通信甚至接入蜂窝网络。在5G网络中，既可以在授权频段部署D2D通信，也可在非授权频段部署D2D通信。

（6）M2M通信

M2M（Machine to Machine）通信作为物联网最常见的应用形式，在智能电网、安全监测、城市信息化、环境监测等领域实现了商业化应用。3GPP已经针对M2M网络制定了一些标准，并已立项开始研究M2M关键技术。M2M的定义有广义和狭义两种。广义的M2M主要是指机器与机器之间、人与机器之间以及移动网络与机器之间的通信，它涵盖了所有实现人、机器、系统之间通信的技术；狭义的M2M仅指机器与机器之间的通信。智能化、交互式是M2M有别于其他应用的典型特征，具备这一特征的机器也被赋予了更多的“智慧”。

（7）信息中心网络

随着实时音频、高清视频等服务的日益激增，基于位置通信的传统TCP/IP网络无法满足数据流量分发的要求。网络呈现出以信息为中心的发展趋势。作为一种新型网络体系结构，ICN的目标是取代现有的IP。ICN所指的信息包括实时媒体流、网页服务、多媒体通信等，而信息中心网络就是这些片段信息的总集合。因此，ICN的主要任务是信息的分发、查找和传递，不再是维护目标主机的可连通性。不同于传统的以主机地址为中心的TCP/IP网络体系结构，ICN采用的是以信息为中心的网络通信模型，忽略IP地址的作用，甚至只是将其作为一种传输标识。全新的网络协议栈能够实现网络层解析信息名称、路由缓存信息数据、多播传递信息等功能，从而较好地解决计算机网络中存在的扩展性、实时性以及动态性等问题。

（8）移动云计算

近年来，智能手机、平板计算机等移动设备的软硬件水平得到极大提高，支持大量的应用和服务，为用户带来了很大的方便。在5G时代，人们对智能终端的计算能力以及服务质量的要求越来越高。移动云计算已成为5G网络创新服务的关键技术之一。移动云计算是一种全新的IT资源或信息服务的交付与使用模式，它是在移动互联网中引入云计算的产物。移动网络中的移动智能终端以按需、易扩展的方式连接到远端的服务提供商，获得所需资源，主要包含基础设施、平台、计算存储能力和应用资源。

（9）SDN/NFV

软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）和网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，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希望。在欧盟公布的5G愿景中，明确提出将利用SDN/NFV作为基础技术支撑5G网络的发展。

SDN将网络设备的控制平面从设备中分离出来，放到具有网络控制功能的控制器上集中控制。控制器掌握所有必需的信息，这样可以消除大量手动配置的过程，简化管理员对全网的管理，提高业务部署的效率。SDN不会让网络变得更快，但会让整个基础设施简化，降低运营成本，提升效率。5G网络中需要将控制与转发分离，进一步优化网络的管理，以SDN驱动整个网络生态系统。

网络切片是网络功能虚拟化应用于5G阶段的关键特征。一个网络切片将构成一个端到端的逻辑网络，按切片需求方的需求灵活地提供一种或多种网络服务。网络切片主要包括切片管理和切片选择两项功能。切片管理功能有机串联商务运营、虚拟化资源平台和网管系统，为不同切片需求方（如垂直行业用户、虚拟运营商和企业用户等）提供安全隔离、高度自控的专用逻辑网络。切片选择功能实现用户终端与网络切片间的接入映射，能综合业务签约和功能特性等多种因素，为用户终端提供合适的切片接入选择。用户终端可以分别接入不同的切片，也可以同时接入多个切片。

2.7.7 DTE和DCE

在介绍物理层接口时，我们必须首先介绍数据通信中两个重要的概念，即数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）和数据电路端接设备（Data Circuit-terminating Equipment，DCE），如图2-66所示。

DTE包括所有能够处理二进制数字数据的设备，计算机或路由器就属于DTE。而DCE是指用于处理网络通信的设备，调制解调器就属于DCE。

多年来，很多标准化组织为DTE和DCE之间的接口制定了许多标准，尽管它们的解决方案不同，但每种标准都规定了关于接口的机械、电气、功能和过程特性。

常用的物理接口有：EIA-232接口、RJ-45接口和USB接口。

EIA-232串行接口是最常用的标准接口之一（如PC中的COM1和COM2），其物理外形有9芯和25芯两种。RJ-45主要是用于以太网，要求使用3类或5类8芯双绞线电缆。USB接口使用一个4针插头作为标准插头，通过这个标准插头，可以采用菊花链形式把所有的外设连接起来。 794ptRYknLjbeefJVSBQO54evdT2a4f/C5a6oPRCZ9205bHawAnQ+TZhenfcbUJd