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5G 是第五代通信技術(shù)，是4G 之后的延伸，是對現(xiàn)有的無線通信技術(shù)的演進(jìn)。 其最大的變化在于 5G 技術(shù)是一套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其服務(wù)的對象從過去的人與人通信，增加了人與物、物與物的通信。根據(jù)歷史經(jīng)驗，我國移動通信的每十年會推出下一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。隨著用戶需求的持續(xù)增長，未來 10 年移動通信網(wǎng)絡(luò)將會面對：1000 倍的數(shù)據(jù)容量增長，10 至100倍的無線設(shè)備連接，10 到100 倍的用戶速率需求，10 倍長的電池續(xù)航時間需求等等，4G 網(wǎng)絡(luò)無法滿足這些需求，所以 5G 技術(shù)應(yīng)運而生。需求增加的最主要驅(qū)動力有兩個：移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)。根據(jù) ITU 給出的計劃， 5G 技術(shù)有望在2020 年開始商用。
面對5G 在傳輸速率和系統(tǒng)容量等方面的性能挑戰(zhàn)，天線數(shù)量需要進(jìn)一步增加， 利用空分多址（SDMA）技術(shù)，可以在同一時頻資源上服務(wù)多個用戶，進(jìn)一步提高頻譜效率。硬件上，大規(guī)模天線陣列由多個天線子陣列組成，子陣列的每根天線單獨擁有移相器、功率放大器、低噪放大器等模塊。軟件層面則需要復(fù)雜的算法來管理和動態(tài)地適應(yīng)與編碼和解碼用于多個并行信道的數(shù)據(jù)流，通常被實現(xiàn)為一個 FPGA。大規(guī)模天線陣列將帶來天線的升級及數(shù)量需求，同時射頻模塊（移相器、功率放大器、低噪放大器等）的需求將爆發(fā)，此外數(shù)據(jù)的增加將利好功能更加強大的綜合處理模塊如 FPGA等等。
可以說5G的出現(xiàn)，將會推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和終端往一個新的方向發(fā)展，創(chuàng)造一波新的價值，我們不妨來詳細(xì)了解一下。
什么是5G？
5G 是第五代通信技術(shù)，是4G 之后的延伸，是對現(xiàn)有的無線通信技術(shù)的演進(jìn)。其最大的變化在于 5G 技術(shù)是一套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其服務(wù)的對象從過去的人與人通信，增加了人與物、物與物的通信。
回顧移動通信的發(fā)展歷程，每一代移動通信系統(tǒng)都可以通過標(biāo)志性能力指標(biāo)和核心關(guān)鍵技術(shù)來定義，其中， 1G 采用頻分多址（ FDMA），只能提供模擬語音業(yè)務(wù)； 2G 主要采用時分多址（ TDMA），可提供數(shù)字語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；3G 以碼分多址（ CDMA）為技術(shù)特征，用戶峰值速率達(dá)到 2Mbps 至數(shù)十 Mbps， 可以支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)； 4G 以正交頻分多址（ OFDMA）技術(shù)為核心，用戶峰值速率可達(dá) 100Mbps 至 1Gbps，能夠支持各種移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
移動通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程
5G 更強調(diào)用戶體驗速率，將達(dá)到 Gbps 量級。 5G 關(guān)鍵能力比以前幾代移動通信更加豐富，用戶體驗速率、連接數(shù)密度、端到端時延、峰值速率和移動性等都將成為 5G 的關(guān)鍵性能指標(biāo)。
然而，與以往只強調(diào)峰值速率的情況不同，業(yè)界普遍認(rèn)為用戶體驗速率是 5G 最重要的性能指標(biāo)，它真正體現(xiàn)了用戶可獲得的真實數(shù)據(jù)速率，也是與用戶感受最密切的性能指標(biāo)?；?5G 主要場景的技術(shù)需求， 5G 用戶體驗速率應(yīng)達(dá)到 Gbps 量級。
面對多樣化場景的極端差異化性能需求， 5G 很難像以往一樣以某種單一技術(shù)為基礎(chǔ)形成針對所有場景的解決方案。
此外，當(dāng)前無線技術(shù)創(chuàng)新也呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，除了新型多址技術(shù)之外，大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等也被認(rèn)為是 5G 主要技術(shù)方向，均能夠在 5G 主要技術(shù)場景中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
綜合5G 關(guān)鍵能力與核心技術(shù)， 5G 概念可由“ 標(biāo)志性能力指標(biāo)”和“一組關(guān)鍵技術(shù)”來共同定義。 其中，標(biāo)志性能力指標(biāo)為“ Gbps 用戶體驗速率”，一組關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
5G推進(jìn)組定義的5G概念
目前5G 技術(shù)已經(jīng)確定了8 大關(guān)鍵能力指標(biāo)：峰值速率達(dá)到 20Gbps、用戶體驗數(shù)據(jù)率達(dá)到 100Mbps、頻譜效率比IMT-A 提升 3 倍、移動性達(dá) 500 公里/時、時延達(dá)到 1 毫秒、連接密度每平方公里達(dá)到 10Tbps、能效比 IMT-A 提升 100 倍、流量密度每平方米達(dá)到 10Mbps。
ITU定義的5G關(guān)鍵能力
中國5G之花概念
我國提出的 5G 之花概念形象的描述了 5G 的關(guān)鍵指標(biāo)，其提出的 9 項關(guān)鍵能力指標(biāo)中除成本效率一項外，其他 8項均與 ITU 的官方指標(biāo)相匹配。
5G 的關(guān)鍵性能挑戰(zhàn)及實現(xiàn)
從具體網(wǎng)絡(luò)功能要求上來說， IMT-2020（5G）推進(jìn)組定義了 5G 的四個主要的應(yīng)用場景：連續(xù)廣覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠，而這些功能的實現(xiàn)都給供應(yīng)商帶來了很大的挑戰(zhàn)。
5G主要場景與關(guān)鍵性能挑戰(zhàn)
5G 技術(shù)創(chuàng)新主要來源于無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩方面。其需求來自于以上的關(guān)鍵性能挑戰(zhàn)。我們可以將關(guān)鍵性能分為以下三個部分：
5G關(guān)鍵性能分類
為了實現(xiàn)更高網(wǎng)絡(luò)容量， 無線傳輸增加傳輸速率大體上有兩種方法，其一是增加頻譜利用率，其二是增加頻譜帶寬。
提高頻譜利用率的主要的技術(shù)方式有增加基站和天線的數(shù)量，對應(yīng) 5G 中的關(guān)鍵技術(shù)為大規(guī)模天線陣列（ Massive MIMO）和超密集組網(wǎng)（ UDN）；而提高頻譜帶寬則需要拓展 5G 使用頻譜的范圍，由于目前 4G 主要集中在 2GHz以下的頻譜，未來 5G 將使用26GHz，甚至 6-100GHz 的全頻譜接入，來獲取更大的頻譜帶寬。
而對于關(guān)鍵任務(wù)要求上，尤其是毫秒級的時延要求，對于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出了極大的挑戰(zhàn)，5G 技術(shù)中將提出新型的多址技術(shù)以節(jié)省調(diào)度開銷，同時基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（ SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（ NFV） 的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將實現(xiàn)更加靈活的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度。
1、 大規(guī)模天線陣列（ Massive MIMO） ：提高頻譜效率，未來需要更多的天線及射頻模塊在現(xiàn)有多天線基礎(chǔ)上通過增加天線數(shù)可支持?jǐn)?shù)十個獨立的空間數(shù)據(jù)流，以此來增加并行傳輸用戶數(shù)目，這將數(shù)倍提升多用戶系統(tǒng)的頻譜效率，對滿足 5G 系統(tǒng)容量與速率需求起到重要的支撐作用。大規(guī)模天線陣列應(yīng)用于 5G 需解決信道測量與反饋、參考信號設(shè)計、天線陣列設(shè)計、低成本實現(xiàn)等關(guān)鍵問題。
美國萊斯大學(xué) Argos 大規(guī)模天線陣列原型機樣圖
大規(guī)模天線技術(shù)（ MIMO）已經(jīng)在 4G 系統(tǒng)中得以廣泛應(yīng)用。面對 5G 在傳輸速率和系統(tǒng)容量等方面的性能挑戰(zhàn)，天線數(shù)目的進(jìn)一步增加仍將是 MIMO 技術(shù)繼續(xù)演進(jìn)的重要方向。
根據(jù)概率統(tǒng)計學(xué)原理，當(dāng)基站側(cè)天線數(shù)遠(yuǎn)大于用戶天線數(shù)時，基站到各個用戶的信道將趨于正交，在這種情況下，用戶間干擾將趨于消失。巨大的陣列增益將能夠有效提升每個用戶的信噪比，從而利用空分多址（ SDMA）技術(shù)，可以在同一時頻資源上服務(wù)多個用戶。
空分多址技術(shù)（ SDMA）是大規(guī)模天線陣列技術(shù)應(yīng)用的重要支撐，其基礎(chǔ)技術(shù)原理來自于波束賦形（ Beam forming） ，大規(guī)模天線陣列通過調(diào)整天線陣列中每個陣元的加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生具有指向性的波束，從而帶來明顯的信號方向性增益，并與 SDMA 之間產(chǎn)生精密的聯(lián)系。
空分多址提高頻譜效率
第一：提升網(wǎng)絡(luò)容量。波束賦形的定向功能可極大提升頻譜效率， 從而大幅度提高網(wǎng)絡(luò)容量。
第二： 減少單位硬件成本。 波束賦形的信號疊加增益功能使得每根天線只需以小功率發(fā)射信號，從而避免使用昂貴的大動態(tài)范圍功率放大器，減少了硬件成本。
第三： 低延時通信。 大數(shù)定律造就的平坦衰落信道使得低延時通信成為可能。傳統(tǒng)通信系統(tǒng)為了對抗信道的深度衰落，需要使用信道編碼和交織器，將由深度衰落引起的連續(xù)突發(fā)錯誤分散到各個不同的時間段上，而這種揉雜過程導(dǎo)致接收機需完整接受所有數(shù)據(jù)才能獲得信息，造成時延。在大規(guī)模天線下，得益于大數(shù)定理而產(chǎn)生的衰落消失，信道變得良好，對抗深度衰弱的過程可以大大簡化，因此時延也可以大幅降低。
第四：與毫米波技術(shù)形成互補。毫米波擁有豐富的帶寬，但是衰減強烈，而波束賦形則正好可以解決這一問題。
波束賦形示例
大規(guī)模天線的研發(fā)和使用同樣面臨巨大的挑戰(zhàn)，從研究層面而言，物理層研究會面臨下表中的多個難點。而從實際部署層面而言，硬件成本是最主要的阻礙。首先隨著發(fā)射天線數(shù)目的增多，天線陣列的占用面積將大幅增加，天線群及其對應(yīng)的高性能處理器、轉(zhuǎn)換器的成本也都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)基站天線，使得大規(guī)模部署存在成本問題；其次實際的使用中，為了平衡成本和效果，可能會采用一些低成本硬件單元替代， 在木桶原理的作用下小幅降低成本可能會導(dǎo)致性能急劇下降，從而達(dá)不到預(yù)期效果。
大規(guī)模天線陣列物理層研究難點
相比于 SISO 或分集天線系統(tǒng)， 大規(guī)模多天線系統(tǒng)屬于硬件、軟件密集型的。大規(guī)模多天線系統(tǒng)由多個天線子陣列組成，每個子陣列共享數(shù)模轉(zhuǎn)換、 混頻器等元件， 而子陣列的每根天線單獨擁有移相器、 功率放大器、低噪放大器等模塊。 所以隨著天線數(shù)的增加，硬件的部署成本會快速增加。
不過與此同時，多天線的增益效應(yīng)使得系統(tǒng)的容錯能力提升， 每個單元的模塊（如數(shù)模轉(zhuǎn)換、功率放大器等） 的功能可以進(jìn)一步減弱。軟件層面則需要復(fù)雜的算法來管理和動態(tài)地適應(yīng)與編碼和解碼用于多個并行信道的數(shù)據(jù)流，這就需要一個相對強大的處理器，通常被實現(xiàn)為一個 FPGA。
利用混合波束賦形技術(shù)的天線系統(tǒng)架構(gòu)圖
整體而言， 未來 MIMO 將對天線帶來升級需求，同時射頻模塊（移相器、功率放大器、低噪放大器等）的需求將爆發(fā)，此外數(shù)據(jù)的增加將利好功能更加強大的綜合處理模塊， 如 FPGA。
2、超密集組網(wǎng)（ UDN） ：解決熱點網(wǎng)絡(luò)容量問題，帶來小基站千億市場容量
未來移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)飛速發(fā)展，熱點地區(qū)的用戶體驗一直是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中存在的問題。由于低頻段頻譜資源稀缺，僅僅依靠提升頻譜效率無法滿足移動數(shù)據(jù)流量增長的需求。超密集組網(wǎng)通過增加基站部署密度，可實現(xiàn)頻率復(fù)用效率的巨大提升，但考慮到頻率干擾、站址資源和部署成本，超密集組網(wǎng)可在局部熱點區(qū)域?qū)崿F(xiàn)百倍量級的容量提升，其主要應(yīng)用場景將在辦公室、住宅區(qū)、密集街區(qū)、校園、大型集會、體育場和地鐵等熱點地區(qū)。
超密集組網(wǎng)可以帶來可觀的容量增長，但是在實際部署中，站址的獲取和成本是超密集小區(qū)需要解決的首要問題。而隨著小區(qū)部署密度的增加，除了站址和成本的問題之外，超密集組網(wǎng)將面臨許多新的技術(shù)挑戰(zhàn)，如干擾、移動性、傳輸資源等。對于超密集組網(wǎng)而言，小區(qū)虛擬化技術(shù)、接入和回傳聯(lián)合設(shè)計、干擾管理和抑制是三個最重要的關(guān)鍵技術(shù)。
超密集組網(wǎng)示例
由于超密集組網(wǎng)對基站和微基站的需求加大，以及在重點場景下基站選址將面臨更大的挑戰(zhàn)，未來將利好具備較好成本控制能力及基站選址能力的廠商。
基站性能及成本對比
2020 年全球小基站市場每年將超過 6 億美金， 國內(nèi)小基站市場容量最終有望達(dá)到千億級別。 根據(jù) Small CellForum預(yù)測，全球小基站市場空間有望在 2020 年超過 6億美元。 截止至 2016 年半年報，中國移動， 中國聯(lián)通，中國電信披露今年要達(dá)到的的 4G 基站數(shù)分別為 140 萬個、68 萬個、 85 萬個?？紤]聯(lián)通中報披露了與電信共享的 6 萬個基站，假設(shè)年內(nèi)共享基站達(dá)到 10 萬個，則中國當(dāng)前存量基站市場大約為 283 萬個。假設(shè)未來小基站的數(shù)量能達(dá)到目前基站數(shù)量的 10 倍以上， 即未來小基站市場需求達(dá)到 2830 萬個，假設(shè)小基站平均價格為 5000 元/個， 則未來小基站市場容量將達(dá)到千億級別。
3、全頻譜接入：擴(kuò)大頻譜寬度， 未來利好射頻器件廠商，但頻譜暫未分配
相對于提高頻譜利用率，增加頻譜帶寬的方法顯得更簡單直接。在頻譜利用率不變的情況下，可用帶寬翻倍可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率也翻倍。通過有效利用各類移動通信頻譜（包含高低頻段、授權(quán)與非授權(quán)頻譜、對稱與非對稱頻譜、連續(xù)與非連續(xù)頻譜等）資源可以提升數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)容量。 但問題是，現(xiàn)在常用的6GHz以下的頻段由于其較好的信道傳播特性，目前已經(jīng)非常擁擠， 6~100GHz高頻段具有更加豐富的空閑頻譜資源，可作為5G的輔助頻段，然而30GHz~100GHz頻率之間屬于毫米波的范疇，這就需要使用到毫米波技術(shù)。
頻譜使用情況
到2020 年我國 5G頻譜缺口近 1GHz，低頻段為首選，高頻將成為補充。目前4G-LTE 頻段最高頻率的載波在 2GHz上下， 可用頻譜帶寬只有 100MHz。因此，如果使用毫米波頻段，頻譜帶寬能達(dá)到 1GHz-10GHz，傳輸速率也可得到巨大提升。
我國5G 推進(jìn)組已完成2020 年我國移動通信頻譜需求預(yù)測， 屆時移動通信頻譜需求總量為 1350～1810MHz， 我國已為 IMT 規(guī)劃的 687MHz 頻譜資源均屬于 5G 可用頻譜資源，因此還需要新增 663～1123MHz 頻譜。 我國無線電管理“十三五”規(guī)劃中明確為 IMT-2020（ 5G）儲備不低于500MHz 的頻譜資源。
在未來要支持毫米波通信，移動系統(tǒng)和基站必須配備更新更快的應(yīng)用處理器、基帶以及射頻器件。
事實上， 5G 標(biāo)準(zhǔn)對射頻影響較大，需要一系列新的射頻芯片技術(shù)來支持，例如支持相控天線的毫米波技術(shù)。毫米波技術(shù)最早應(yīng)用在航空軍工領(lǐng)域，如今汽車?yán)走_(dá)、 60GHz Wi-Fi 都已經(jīng)采用，將來 5G 也必然會采用。 4G 手機里面的數(shù)字部分包括應(yīng)用處理器和調(diào)制解調(diào)器，射頻前端則包括功率放大器（ PA）、射頻信號源和模擬開關(guān)。功率放大器用于放大手機里的射頻信號，通常采用砷化鎵（ GaAs）材料的異質(zhì)結(jié)型晶體管（ HBT）技術(shù)制造。
未來的 5G 手機也要有應(yīng)用處理器和調(diào)制解調(diào)器。不過與 4G 系統(tǒng)不同， 5G 手機還需要相控陣天線。
此外，由于毫米波的頻率非常高， 線路的阻抗對毫米波的影響很大，所以器件的布局和布線變得異常重要。 與 4G 手機一樣， 5G 手機也需要功率放大器， 毫米波應(yīng)用中，功率放大器將是系統(tǒng)功耗的決定性因素。
除此之外， 毫米波相比于傳統(tǒng) 6GHz 以下頻段還有一個特點就是天線的物理尺寸可以比較小。這是因為天線的物理尺寸正比于波段的波長，而毫米波波段的波長遠(yuǎn)小于傳統(tǒng) 6GHz 以下頻段，相應(yīng)的天線尺寸也比較小。因此可以方便地在移動設(shè)備上配備毫米波的天線陣列，從而實現(xiàn)大規(guī)模天線技術(shù)。
4、新型多址技術(shù)：降低信令開銷，縮短時延
通過發(fā)送信號在空/時/頻/碼域的疊加傳輸來實現(xiàn)多種場景下系統(tǒng)頻譜效率和接入能力的顯著提升。此外，新型多址技術(shù)可實現(xiàn)免調(diào)度傳輸，將顯著降低信令開銷，縮短接入時延，節(jié)省終端功耗。目前業(yè)界提出的技術(shù)方案主要包括基于多維調(diào)制和稀疏碼擴(kuò)頻的稀疏碼分多址（ SCMA）技術(shù)，基于復(fù)數(shù)多元碼及增強疊加編碼的多用戶共享接入（ MUSA）技術(shù)，基于非正交特征圖樣的圖樣分割多址（ PDMA）技術(shù)以及基于功率疊加的非正交多址（ NOMA）技術(shù)。
此外，基于濾波的正交頻分復(fù)用（ F-OFDM）、濾波器組多載波（ FBMC）、全雙工、靈活雙工、終端直通（ D2D）、多元低密度奇偶檢驗（ Q-ary LDPC）碼、網(wǎng)絡(luò)編碼、極化碼等也被認(rèn)為是5G重要的潛在無線關(guān)鍵技術(shù)。
5、5G 網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)： NFV 和 SDN，網(wǎng)絡(luò)能力開放或利好第三方服務(wù)提供商
未來5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將包括接入云、控制云和轉(zhuǎn)發(fā)云三個域： 接入云支持多種無線制式的接入，融合集中式和分布式兩種無線接入網(wǎng)架構(gòu)，適應(yīng)各種類型的回傳鏈路，實現(xiàn)更靈活的組網(wǎng)部署和更高效的無線資源管理。
5G 的網(wǎng)絡(luò)控制功能和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能將解耦，形成集中統(tǒng)一的控制云和靈活高效的轉(zhuǎn)發(fā)云?？刂圃茖崿F(xiàn)局部和全局的會話控制、移動性管理和服務(wù)質(zhì)量保證，并構(gòu)建面向業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)能力開放接口，從而滿足業(yè)務(wù)的差異化需求并提升業(yè)務(wù)的部署效率。轉(zhuǎn)發(fā)云基于通用的硬件平臺，在控制云高效的網(wǎng)絡(luò)控制和資源調(diào)度下，實現(xiàn)海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的高可靠、低時延、均負(fù)載的高效傳輸。
5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
基于“三朵云”的新型 5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是移動網(wǎng)絡(luò)未來的發(fā)展方向。未來的 5G 網(wǎng)絡(luò)與 4G 相比，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將向更加扁平化的方向發(fā)展，控制和轉(zhuǎn)發(fā)將進(jìn)一步分離，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需求靈活動態(tài)地進(jìn)行組網(wǎng)，從而使網(wǎng)絡(luò)的整體效率得到進(jìn)一步提升。 5G 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)具備更貼近用戶需求、定制化能力進(jìn)一步提升、網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)深度融合以及服務(wù)更友好等特征，其中代表性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力包括、網(wǎng)絡(luò)切片、移動邊緣計算、按需重構(gòu)的移動網(wǎng)絡(luò)、以用戶為中心的無線接入網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)能力開放。
基于NFV/SDN 技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片以及網(wǎng)絡(luò)能力開放
其中，網(wǎng)絡(luò)能力開放將不僅帶來用戶的體驗優(yōu)化，還將帶來新型的商業(yè)模式探索。5G 網(wǎng)絡(luò)能力開放框架旨在實現(xiàn)面向第三方的網(wǎng)絡(luò)友好化和網(wǎng)絡(luò)管道智能化，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源配置和流量管理。 4G 網(wǎng)絡(luò)采用“不同功能、各自開放”的架構(gòu)，能力開放平臺需要維護(hù)多種協(xié)議接口，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部署難度大； 5G 網(wǎng)絡(luò)控制功能邏輯集中并中心部署。
能力開放平臺間統(tǒng)一接口，可實現(xiàn)第三方對網(wǎng)絡(luò)功能如移動性、會話、 QoS 和計費等功能的統(tǒng)一調(diào)用。而這一切都需要虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施平臺支撐。實現(xiàn) 5G新型基礎(chǔ)設(shè)施平臺的基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（ NFV）和軟件定義網(wǎng)絡(luò) （ SDN）技術(shù)。
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（左）SDN+NFV 下的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（右）
SDN/NFV 技術(shù)融合將提升 5G 進(jìn)一步組大網(wǎng)的能力： NFV 技術(shù)實現(xiàn)底層物理資源虛擬化， SDN 技術(shù)實現(xiàn)虛擬機的邏輯連接，進(jìn)而配置端到端業(yè)務(wù)鏈，實現(xiàn)靈活組網(wǎng)。
NFV 使網(wǎng)元功能與物理實體解耦，通過采用通用硬件取代專用硬件，可以方便快捷地把網(wǎng)元功能部署在網(wǎng)絡(luò)中任意位置，同時通過對通用硬件資源實現(xiàn)按需分配和動態(tài)延伸， 以達(dá)到最優(yōu)的資源利用率的目的。NFV 可以滿足運營商在網(wǎng)絡(luò)靈活性、 架設(shè)成本、 可擴(kuò)展性和安全性方面的需求。
首先， NFV 的特性使其可以讓網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)預(yù)配置更加靈活。而這又可以讓運營商和服務(wù)供應(yīng)商快速地調(diào)整服務(wù)規(guī)模以便應(yīng)對客戶的不同需求。這些服務(wù)在任何符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器硬件上，通過軟件應(yīng)用來提供，而最重要的一點就是安全網(wǎng)關(guān)。
與購買硬件設(shè)備不同，服務(wù)供應(yīng)商可以輕松地采用與設(shè)備相關(guān)的功能，然后將其以服務(wù)器虛擬機的形式示例。
由于網(wǎng)絡(luò)功能是在軟件總部署的，所以可以將這些功能移動到網(wǎng)絡(luò)的各個位置，而不需要安裝新的設(shè)備。這意味著運營商和服務(wù)供應(yīng)商不需要部署很多硬件設(shè)備，而可用虛擬機來部署廉價，高容量服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施。
最重要的是，虛擬化消除了網(wǎng)絡(luò)功能和硬件之間的依賴性，運營商只需設(shè)一個地區(qū)代表就可以了，而不用專門搭建一個基礎(chǔ)設(shè)施來提供支持。
隨著眾多廠商推出了商用級 SDN、 NFV 解決方案，新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正逐步落地，據(jù)SNS 預(yù)計，到 2020 年， SDN 和 NFV 將為服務(wù)提供商（包含有線和無線）節(jié)省 320 億美元的資本支出。
SDN 技術(shù)實現(xiàn)控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能的分離。
其核心技術(shù) OpenFlow 一方面將網(wǎng)絡(luò)控制面板從數(shù)據(jù)面中分離出來，另一方面開放可編程接口，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制及網(wǎng)絡(luò)功能的“軟件定義”，有利于通過網(wǎng)絡(luò)控制平臺從全局視角來感知和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的可編程化。
控制層： 控制器集中管理網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備，虛擬整個網(wǎng)絡(luò)為資源池，根據(jù)用戶不同的需求以及全局網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，靈活動態(tài)的分配資源。 SDN 控制器具有網(wǎng)絡(luò)的全局視圖，負(fù)責(zé)管理整個網(wǎng)絡(luò)：對下層，通過標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議與基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；對上層，通過開放接口向應(yīng)用層提供對網(wǎng)絡(luò)資源的控制能力。
物理層： 物理層是硬件設(shè)備層，專注于單純的數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)物理轉(zhuǎn)發(fā)，關(guān)注的是與控制層的安全通信，其處理性能一定要高，以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
應(yīng)用層： 應(yīng)用層通過控制層提供的編程接口對底層設(shè)備進(jìn)行編程，把網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)開放給用戶，基于上開發(fā)各種業(yè)務(wù)應(yīng)用，實現(xiàn)豐富多彩的業(yè)務(wù)創(chuàng)新。
南向接口：是物理設(shè)備與控制器信號傳輸?shù)耐ǖ?，相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)、數(shù)據(jù)流表項和控制指令都需要經(jīng)由 SDN的南向接口傳達(dá)，實現(xiàn)對設(shè)備管控。
北向接口： 是通過控制器向上層業(yè)務(wù)應(yīng)用開放的接口，目的是使得業(yè)務(wù)應(yīng)用能夠便利地調(diào)用底層的網(wǎng)絡(luò)資源和能力，其直接為業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)的，其設(shè)計需要密切聯(lián)系業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，具有多樣化的特征。
SDN的三層架構(gòu)
5G背后的半導(dǎo)體商機
新一代移動通訊5G也助力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從PC、智慧型手機、平板裝置出貨量下滑的窘境中脫困。為順利搶占物聯(lián)網(wǎng)與5G移動通訊商機，半導(dǎo)體相關(guān)廠商包括晶圓制造/代工、封裝與EDA業(yè)者，都紛紛展現(xiàn)其最新技術(shù)，如IBM領(lǐng)先推出7奈米芯片；臺積電也宣示透過最新鰭式場效電晶體（FinFET）與物聯(lián)網(wǎng)大資料分析技術(shù)，期可在物聯(lián)網(wǎng)市場扮演重要角色。
不僅如此，在***及中國大陸通訊與手機處理器芯片市場占有一席之地的聯(lián)發(fā)科（MediaTek），也針對即將到來的5G市場，以及發(fā)展越發(fā)火熱的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場，端出新策略。
資策會產(chǎn)業(yè)情報研究所（MIC）產(chǎn)業(yè)顧問兼主任張奇表示，2016年的***市場景氣將較2015年來得好，對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說是正面消息。MIC預(yù)測的2016年10大趨勢中，所提出的「5G加速風(fēng)」，即是闡述2016年5G的技術(shù)發(fā)展，將較2015年來的積極，且可為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來更多機會。
MIC看好***半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成長率將在2016年回穩(wěn)，預(yù)估整體產(chǎn)值將達(dá)到臺幣22，135億元，較2015年成長2.4%，表現(xiàn)將相對優(yōu)于全球（來源：MIC）
張奇進(jìn)一步指出，根據(jù)統(tǒng)計，每人每月使用的移動數(shù)據(jù)量已達(dá)10GB，這也是為何4G才剛開始普及，5G技術(shù)隨即起跑的原因。5G通訊技術(shù)的加速發(fā)展可分為兩個方面，一為市場端的驅(qū)動力，亦即使用者的行為改變，營運商須提供隨時隨地的連線和支援大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?；低延遲、低功耗的創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，以及導(dǎo)入開放式平臺與虛擬化功能提升營運商系統(tǒng)效率，都是市場端驅(qū)動5G技術(shù)發(fā)展的原因。
至于產(chǎn)業(yè)端的驅(qū)動力則包括2020年傳輸距離可傳輸數(shù)公里遠(yuǎn)的窄頻物聯(lián)網(wǎng)、6GHz的5G技術(shù)與小型基地臺雙向連網(wǎng)技術(shù)…等標(biāo)準(zhǔn)即將推出，可為物聯(lián)網(wǎng)或新一代感測與移動裝置開創(chuàng)更多新應(yīng)用，再加上各區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)組織都在爭取5G技術(shù)主導(dǎo)權(quán)，在在皆為促使5G發(fā)展更快的助力。
在物聯(lián)網(wǎng)方面，事實上，物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)的發(fā)展可以說是相輔相成。龐大的物聯(lián)網(wǎng)裝置需要更高速的移動網(wǎng)路支援，才得以實現(xiàn)；而也因物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)需要進(jìn)一步提升效率與品質(zhì)，導(dǎo)致5G技術(shù)的加速前進(jìn)。
不僅如此，近幾年「紅翻天」的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用概念，已成為半導(dǎo)體、資通訊…等產(chǎn)業(yè)界的新「救贖」。因此若相關(guān)產(chǎn)品業(yè)者發(fā)展方向都積極與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步產(chǎn)生連結(jié)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)亦是如此。為因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用少量多樣、感測器需求大增、低功耗等要求，半導(dǎo)體業(yè)者也積極發(fā)展新的相關(guān)產(chǎn)品。
研究顯示，2016年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將面臨轉(zhuǎn)型及調(diào)整，物聯(lián)網(wǎng)扮演整合關(guān)鍵角色。2016年半導(dǎo)體將要面對物聯(lián)網(wǎng)帶來的產(chǎn)品特色與生產(chǎn)周期影響，半導(dǎo)體廠商除須提供具備差異化的產(chǎn)品，提高市場競爭力外，更需借自身的差異化轉(zhuǎn)型以應(yīng)對下一波的浪潮。換句話說，物聯(lián)網(wǎng)將改變產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，更將使部份廠商的產(chǎn)品價值因使用情境的不同而受到壓縮，不過卻也衍生出新的價值區(qū)塊可讓廠商有新的填補空間，涵蓋新策略和生產(chǎn)工具等，因此轉(zhuǎn)型與調(diào)整將是未來幾年半導(dǎo)體業(yè)的首要課題。
工商網(wǎng)監(jiān)
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