5G技术取得重大进展，但5G的推出将面临诸多挑战。通信服务提供商(CSP)必须以经济、安全和易于维护的方式快速构建密集、低延迟的边缘网络。CSP正在寻找开源的网络基础设施，以满足5G延迟、可靠性和灵活性的要求，同时实现低成本部署与维护。当然，安全性也是需要考虑的因素。
5G，即第五代无线通信，正在全球范围内扩展开来，通信服务提供商(CSP)都在争先恐后地在各自市场上提供完整的5G服务。虽然风险很大，但潜在的商业利益也很大。5G技术可提供更快的网络连接速度、更可靠的数据流，以及更多新机遇。
然而5G部署是一项巨大的挑战。5G网络密度大、结构复杂，运营和维护成本可能很高。对于某些应用，比如联网汽车，延迟必须非常低，并且要完全可以预测。此外，CSP还必须考虑潜在的安全问题。
5G将直接影响无线接入网(RAN)的设计和架构。简单地说，RAN是位于边缘的功能集合，可将移动设备连接到CSP的核心网络。5G的延迟要求和网络负载将给RAN带来巨大压力，传统的RAN设备部署方式已无法很好地适应新的需求。一种新的基于云的虚拟RAN（vRAN）技术为5G提供了必要的功能；而且其性能、灵活性和成本效益是固定RAN设备所无法实现的。
5G挑战
降低5G分布式网络的复杂性
毫无疑问，5G网络将比现已部署的其它网络都更为复杂。造成这种情况的因素很多。首先，5G网络的密度远远超过4G。一个标准的4G宏蜂窝网络可以覆盖大约25平方公里，而5G则需要20个或更多的宏蜂窝网络，而且需要使用各自的天线阵列和RAN硬件才能覆盖相同的区域。对于室内环境，5G通信需要更大的密度。
大规模MIMO无线网络技术可在数据传输时使用多个天线，并可提升每个天线的5G网络速度。该技术可让基站和移动用户终端配备更多的发射天线，通过同时发送和接收来实现数据传输速率的最大化。
因此，5G网络的密度对数据交换和相关流量管理提出了更高需求。同时它还需要边缘端具有相当的计算能力，主要原因如下：
˙MIMO在基站和用户终端设备上要通过算法运行
˙“波束成形”虽然优化了带宽使用，但也进一步增加了计算资源的压力。
˙5G双工(双向)数据流量架构和高速传输会产生大量数据，令4G数据量相形见绌。
控制4G向5G过渡的运营成本
可想而知，在网络中添加20倍甚至更多的硬件将会产生巨大的运营成本。除了设备本身，还有安装和运维成本，涵盖配置工作、网络测试和管理，以及软件更新等。
满足超低的确定性延迟要求
5G网络的运行需要低延迟，而一些新兴的边缘设备将需要超低的确定性延迟。
超高可靠和低延迟通信（URLLC）需求定义了这一新的设备市场。URLLC要求整个5G网络基础设施的单向通信延迟容忍度为1毫秒。这比传统系统所能达到的速度要快得多。需要达到这一标准的应用包括自动驾驶、工业机器人控制和安全等，能够成功支持URLLC设备需求的CSP将在未来市场占据主导地位。
新功能意味着新市场
5G令人振奋的一面是，除传统电信外，它还有改变其它行业的潜力。这些行业将会成为CSP的新客户。
例如，5G有望成为自动驾驶和车对车(V2V)应用的主干网络，它也有望改变工业传感器和其它物联网设备的功能和通信方式。有人甚至设想5G将在增强现实中发挥作用，从而给“智慧城市”带来影响。
这些行业将向谁寻求5G服务? 他们最可能与现有的CSP合作。工业企业、“智慧城市”政府机构、汽车制造商和其它企业可能更青睐于采用外包的形式来管理其5G网络的高带宽和海量终端。换言之，这是CSP创收的好机会。
同时，新的增长也将来自有新需求的客户。例如，建立一个大规模的工业物联网环境就有别于运营CSP的常规业务。每个机遇都是一个未知领域，伴随着独有的挑战，例如：
工业和机器人：工业企业希望5G成为智能和安全的边缘平台的基础，以实现自主操作和分布式决策。其中的一个挑战来自基于视觉的系统，即能“看见”的机器人。它们需要低时延，否则机器人可能无法及时对视觉输入做出反应。
汽车：像底特律“三巨头”和其它汽车制造商都希望自动驾驶汽车能够实现商用化。其中一个目标是让Level 4（L4）自动驾驶汽车能够载人四处走动。这种汽车能够实现自动驾驶，甚至可能不配备供人类操作的控制装置。但L4汽车似乎需要搭载难以持续且昂贵的车载计算能力才能确保安全行驶。小型边缘计算方案能够解决这一问题，因为它在提供车载计算能力的同时可将一部分计算转移至边缘云端。
航空航天和国防:5G对这一行业也极具重要性，因为这不仅与城市空中交通息息相关，还能够保持全球技术领先地位，并保证国防通信的优化和安全。
新的安全问题
与任何新的技术一样，5G也会产生新的安全风险。鉴于5G远端节点的分布式和远程特性，需要考虑利用一些特定功能来降低这种风险，例如：
˙可信平台模块 (TPM)通过加密密钥保护边缘端硬件
˙˙快速辅助技术 (QAT)需具有密钥保护功能
˙安全的UEFI启动
˙零接触更新以维持基础架构更新和安全。
5G网络需要全方位持续推进安全监控，包括从硬件到应用软件、操作系统以及交换等，并在必要时发布补丁。
结语
5G技术取得重大进展，这令通信服务提供商(CSP)倍感振奋，但5G的推出将面临诸多挑战。CSP必须以经济、安全和易于维护的方式快速构建密集、低延迟的边缘网络。CSP正在寻找开源、基于容器的网络基础设施，以满足5G延迟、可靠性和灵活性的要求，同时实现低成本部署与维护。当然，安全性也是需要考虑的因素。
（参考原文： 5G’s biggest challenges for communications service providers ）
本文为《电子工程专辑》2020年5月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。点击申请免费杂志订阅
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