5G 是第五代通信技術，是4G 之后的延伸，是對現(xiàn)有的無線通信技術的演進。 其最大的變化在于 5G 技術是一套技術標準，其服務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)絡將會面對：1000 倍的數(shù)據(jù)容量增長，10 至100倍的無線設備連接，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)絡無法滿足這些需求，所以 5G 技術應運而生。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)量需要進一步增加， 利用空分多址（SDMA）技術，可以在同一時頻資源上服務多個用戶，進一步提高頻譜效率。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。軟件層面則需要復雜的算法來管理和動態(tài)地適應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，我們不妨來詳細了解一下。

什么是5G？

5G 是第五代通信技術，是4G 之后的延伸，是對現(xiàn)有的無線通信技術的演進。其最大的變化在于 5G 技術是一套技術標準，其服務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)都可以通過標志性能力指標和核心關鍵技術來定義，其中， 1G 采用頻分多址（ FDMA），只能提供模擬語音業(yè)務； 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；3G 以碼分多址（ CDMA）為技術特征，用戶峰值速率達到 2Mbps 至數(shù)十 Mbps， 可以支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務； 4G 以正交頻分多址（ OFDMA）技術為核心，用戶峰值速率可達 100Mbps 至 1Gbps，能夠支持各種移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務。

移動通信標準的發(fā)展歷程

5G 更強調(diào)用戶體驗速率，將達到 Gbps 量級。 5G 關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 的關鍵性能指標。

然而，與以往只強調(diào)峰值速率的情況不同，業(yè)界普遍認為用戶體驗速率是 5G 最重要的性能指標，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。基于 5G 主要場景的技術需求， 5G 用戶體驗速率應達到 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為基礎形成針對所有場景的解決方案。

此外，當前無線技術創(chuàng)新也呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，除了新型多址技術之外，大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入、新型網(wǎng)絡架構等也被認為是 5G 主要技術方向，均能夠在 5G 主要技術場景中發(fā)揮關鍵作用。

綜合5G 關鍵能力與核心技術， 5G 概念可由“ 標志性能力指標”和“一組關鍵技術”來共同定義。 其中，標志性能力指標為“ Gbps 用戶體驗速率”，一組關鍵技術包括大規(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)絡架構。

5G推進組定義的5G概念

目前5G 技術已經(jīng)確定了8 大關鍵能力指標：峰值速率達到 20Gbps、用戶體驗數(shù)據(jù)率達到 100Mbps、頻譜效率比IMT-A 提升 3 倍、移動性達 500 公里/時、時延達到 1 毫秒、連接密度每平方公里達到 10Tbps、能效比 IMT-A 提升 100 倍、流量密度每平方米達到 10Mbps。

ITU定義的5G關鍵能力

中國5G之花概念

我國提出的 5G 之花概念形象的描述了 5G 的關鍵指標，其提出的 9 項關鍵能力指標中除成本效率一項外，其他 8項均與 ITU 的官方指標相匹配。

5G 的關鍵性能挑戰(zhàn)及實現(xiàn)

從具體網(wǎng)絡功能要求上來說， IMT-2020（5G）推進組定義了 5G 的四個主要的應用場景：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)都給供應商帶來了很大的挑戰(zhàn)。

5G主要場景與關鍵性能挑戰(zhàn)

5G 技術創(chuàng)新主要來源于無線技術和網(wǎng)絡技術兩方面。其需求來自于以上的關鍵性能挑戰(zhàn)。我們可以將關鍵性能分為以下三個部分：

5G關鍵性能分類

為了實現(xiàn)更高網(wǎng)絡容量， 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方式有增加基站和天線的數(shù)量，對應 5G 中的關鍵技術為大規(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。

而對于關鍵任務要求上，尤其是毫秒級的時延要求，對于網(wǎng)絡架構提出了極大的挑戰(zhàn)，5G 技術中將提出新型的多址技術以節(jié)省調(diào)度開銷，同時基于軟件定義網(wǎng)絡（ SDN）和網(wǎng)絡功能虛擬化（ NFV） 的新型網(wǎng)絡架構將實現(xiàn)更加靈活的網(wǎng)絡調(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)有多天線基礎上通過增加天線數(shù)可支持數(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)模天線陣列應用于 5G 需解決信道測量與反饋、參考信號設計、天線陣列設計、低成本實現(xiàn)等關鍵問題。

美國萊斯大學 Argos 大規(guī)模天線陣列原型機樣圖

大規(guī)模天線技術（ MIMO）已經(jīng)在 4G 系統(tǒng)中得以廣泛應用。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)目的進一步增加仍將是 MIMO 技術繼續(xù)演進的重要方向。

根據(jù)概率統(tǒng)計學原理，當基站側(cè)天線數(shù)遠大于用戶天線數(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，可以在同一時頻資源上服務多個用戶。

空分多址技術（ SDMA）是大規(guī)模天線陣列技術應用的重要支撐，其基礎技術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，天線群及其對應的高性能處理器、轉(zhuǎn)換器的成本也都遠高于傳統(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致性能急劇下降，從而達不到預期效果。

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） 的功能可以進一步減弱。軟件層面則需要復雜的算法來管理和動態(tài)地適應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的天線系統(tǒng)架構圖

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)務飛速發(fā)展，熱點地區(qū)的用戶體驗一直是當前網(wǎng)絡架構中存在的問題。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、接入和回傳聯(lián)合設計、干擾管理和抑制是三個最重要的關鍵技術。

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到千億級別。 根據(jù) Small CellForum預測，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到的的 4G 基站數(shù)分別為 140 萬個、68 萬個、 85 萬個。考慮聯(lián)通中報披露了與電信共享的 6 萬個基站，假設年內(nèi)共享基站達到 10 萬個，則中國當前存量基站市場大約為 283 萬個。假設未來小基站的數(shù)量能達到目前基站數(shù)量的 10 倍以上， 即未來小基站市場需求達到 2830 萬個，假設小基站平均價格為 5000 元/個， 則未來小基站市場容量將達到千億級別。

3、全頻譜接入：擴大頻譜寬度， 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、授權與非授權頻譜、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。

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，頻譜帶寬能達到 1GHz-10GHz，傳輸速率也可得到巨大提升。

我國5G 推進組已完成2020 年我國移動通信頻譜需求預測， 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用處理器、基帶以及射頻器件。

事實上， 5G 標準對射頻影響較大，需要一系列新的射頻芯片技術來支持，例如支持相控天線的毫米波技術。毫米波技術最早應用在航空軍工領域，如今汽車雷達、 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。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）技術制造。

未來的 5G 手機也要有應用處理器和調(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小于傳統(tǒng) 6GHz 以下頻段，相應的天線尺寸也比較小。因此可以方便地在移動設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。

4、新型多址技術：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)界提出的技術方案主要包括基于多維調(diào)制和稀疏碼擴頻的稀疏碼分多址（ SCMA）技術，基于復數(shù)多元碼及增強疊加編碼的多用戶共享接入（ MUSA）技術，基于非正交特征圖樣的圖樣分割多址（ PDMA）技術以及基于功率疊加的非正交多址（ NOMA）技術。

此外，基于濾波的正交頻分復用（ 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)絡編碼、極化碼等也被認為是5G重要的潛在無線關鍵技術。

5、5G 網(wǎng)絡關鍵技術： NFV 和 SDN，網(wǎng)絡能力開放或利好第三方服務提供商

未來5G 網(wǎng)絡架構將包括接入云、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，適應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。控制云實現(xiàn)局部和全局的會話控制、移動性管理和服務質(zhì)量保證，并構建面向業(yè)務的網(wǎng)絡能力開放接口，從而滿足業(yè)務的差異化需求并提升業(yè)務的部署效率。轉(zhuǎn)發(fā)云基于通用的硬件平臺，在控制云高效的網(wǎng)絡控制和資源調(diào)度下，實現(xiàn)海量業(yè)務數(shù)據(jù)流的高可靠、低時延、均負載的高效傳輸。

5G的網(wǎng)絡架構圖

基于“三朵云”的新型 5G 網(wǎng)絡架構是移動網(wǎng)絡未來的發(fā)展方向。未來的 5G 網(wǎng)絡與 4G 相比，網(wǎng)絡架構將向更加扁平化的方向發(fā)展，控制和轉(zhuǎn)發(fā)將進一步分離，網(wǎng)絡可以根據(jù)業(yè)務的需求靈活動態(tài)地進行組網(wǎng)，從而使網(wǎng)絡的整體效率得到進一步提升。 5G 網(wǎng)絡服務具備更貼近用戶需求、定制化能力進一步提升、網(wǎng)絡與業(yè)務深度融合以及服務更友好等特征，其中代表性的網(wǎng)絡服務能力包括、網(wǎng)絡切片、移動邊緣計算、按需重構的移動網(wǎng)絡、以用戶為中心的無線接入網(wǎng)絡和網(wǎng)絡能力開放。

基于NFV/SDN 技術實現(xiàn)網(wǎng)絡切片以及網(wǎng)絡能力開放

其中，網(wǎng)絡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)絡能力開放框架旨在實現(xiàn)面向第三方的網(wǎng)絡友好化和網(wǎng)絡管道智能化，優(yōu)化網(wǎng)絡資源配置和流量管理。 4G 網(wǎng)絡采用“不同功能、各自開放”的架構，能力開放平臺需要維護多種協(xié)議接口，網(wǎng)絡結(jié)構復雜，部署難度大； 5G 網(wǎng)絡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設施平臺支撐。實現(xiàn) 5G新型基礎設施平臺的基礎是網(wǎng)絡功能虛擬化（ NFV）和軟件定義網(wǎng)絡 （ SDN）技術。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構（左）SDN+NFV 下的網(wǎng)絡架構（右）

SDN/NFV 技術融合將提升 5G 進一步組大網(wǎng)的能力： NFV 技術實現(xiàn)底層物理資源虛擬化， SDN 技術實現(xiàn)虛擬機的邏輯連接，進而配置端到端業(yè)務鏈，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)絡靈活性、 架設成本、 可擴展性和安全性方面的需求。

首先， NFV 的特性使其可以讓網(wǎng)絡和服務預配置更加靈活。而這又可以讓運營商和服務供應商快速地調(diào)整服務規(guī)模以便應對客戶的不同需求。這些服務在任何符合行業(yè)標準的服務器硬件上，通過軟件應用來提供，而最重要的一點就是安全網(wǎng)關。

與購買硬件設備不同，服務供應商可以輕松地采用與設備相關的功能，然后將其以服務器虛擬機的形式示例。

由于網(wǎng)絡功能是在軟件總部署的，所以可以將這些功能移動到網(wǎng)絡的各個位置，而不需要安裝新的設備。這意味著運營商和服務供應商不需要部署很多硬件設備，而可用虛擬機來部署廉價，高容量服務器基礎設施。

最重要的是，虛擬化消除了網(wǎng)絡功能和硬件之間的依賴性，運營商只需設一個地區(qū)代表就可以了，而不用專門搭建一個基礎設施來提供支持。

隨著眾多廠商推出了商用級 SDN、 NFV 解決方案，新型網(wǎng)絡架構正逐步落地，據(jù)SNS 預計，到 2020 年， SDN 和 NFV 將為服務提供商（包含有線和無線）節(jié)省 320 億美元的資本支出。

SDN 技術實現(xiàn)控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能的分離。

其核心技術 OpenFlow 一方面將網(wǎng)絡控制面板從數(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)絡流量的靈活控制及網(wǎng)絡功能的“軟件定義”，有利于通過網(wǎng)絡控制平臺從全局視角來感知和調(diào)度網(wǎng)絡資源，實現(xiàn)網(wǎng)絡連接的可編程化。

控制層： 控制器集中管理網(wǎng)絡中所有設備，虛擬整個網(wǎng)絡為資源池，根據(jù)用戶不同的需求以及全局網(wǎng)絡拓撲，靈活動態(tài)的分配資源。 SDN 控制器具有網(wǎng)絡的全局視圖，負責管理整個網(wǎng)絡：對下層，通過標準的協(xié)議與基礎網(wǎng)絡進行通信；對上層，通過開放接口向應用層提供對網(wǎng)絡資源的控制能力。

物理層： 物理層是硬件設備層，專注于單純的數(shù)據(jù)、業(yè)務物理轉(zhuǎn)發(fā)，關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)。

應用層： 應用層通過控制層提供的編程接口對底層設備進行編程，把網(wǎng)絡的控制權開放給用戶，基于上開發(fā)各種業(yè)務應用，實現(xiàn)豐富多彩的業(yè)務創(chuàng)新。

南向接口：是物理設備與控制器信號傳輸?shù)耐ǖ?，相關的設備狀態(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，實現(xiàn)對設備管控。

北向接口： 是通過控制器向上層業(yè)務應用開放的接口，目的是使得業(yè)務應用能夠便利地調(diào)用底層的網(wǎng)絡資源和能力，其直接為業(yè)務應用服務的，其設計需要密切聯(lián)系業(yè)務應用需求，具有多樣化的特征。

SDN的三層架構

5G背后的半導體商機

新一代移動通訊5G也助力半導體產(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，半導體相關廠商包括晶圓制造/代工、封裝與EDA業(yè)者，都紛紛展現(xiàn)其最新技術，如IBM領先推出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，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，對半導體產(chǎn)業(yè)來說是正面消息。MIC預測的2016年10大趨勢中，所提出的「5G加速風」，即是闡述2016年5G的技術發(fā)展，將較2015年來的積極，且可為半導體產(chǎn)業(yè)帶來更多機會。

MIC看好***半導體產(chǎn)業(yè)成長率將在2016年回穩(wěn)，預估整體產(chǎn)值將達到臺幣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10GB，這也是為何4G才剛開始普及，5G技術隨即起跑的原因。5G通訊技術的加速發(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Γ坏脱舆t、低功耗的創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)服務，以及導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)公里遠的窄頻物聯(lián)網(wǎng)、6GHz的5G技術與小型基地臺雙向連網(wǎng)技術…等標準即將推出，可為物聯(lián)網(wǎng)或新一代感測與移動裝置開創(chuàng)更多新應用，再加上各區(qū)域標準組織都在爭取5G技術主導權，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)應用服務需要進一步提升效率與品質(zhì)，導致5G技術的加速前進。

不僅如此，近幾年「紅翻天」的物聯(lián)網(wǎng)應用概念，已成為半導體、資通訊…等產(chǎn)業(yè)界的新「救贖」。因此若相關產(chǎn)品業(yè)者發(fā)展方向都積極與物聯(lián)網(wǎng)進一步產(chǎn)生連結(jié)，半導體產(chǎn)業(yè)亦是如此。為因應物聯(lián)網(wǎng)應用少量多樣、感測器需求大增、低功耗等要求，半導體業(yè)者也積極發(fā)展新的相關產(chǎn)品。

研究顯示，2016年半導體產(chǎn)業(yè)將面臨轉(zhuǎn)型及調(diào)整，物聯(lián)網(wǎng)扮演整合關鍵角色。2016年半導體將要面對物聯(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體業(yè)的首要課題。