5G移动通信系统与技术课件

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1、5G移动通信系统与技术2课程目标 了解5G标准进展 了解5G核心指标 了解5G关键无线技术 了解5G网络结构和网络技术 了解5G特色业务应用 5G愿景白皮书 5G概念白皮书 5G网络技术架构参考书目5G移动通信系统与技术5G系统标准发展概述5G系统核心能力指标5G系统关键无线技术4.5G系统新型网络架构5.5G系统重要网络技术6.5G系统特色业务应用4课程介绍1、移动通信技术演进规律2、4G/4.5G/5G标准主要技术特征3、移动通信技术愿景和路标需求推动移动通信技术持续演进 移动通信技术具有代际演进的规律 -全球移动通信经过1G、2G和3G三个发展阶段，正从3G向4G演进 -当前各国正在积极

2、推进5G技术研究 移动互联网和物联网为5G发展提供广阔发展空间-预计2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，我国将增长300倍以上-预计到2020年全球移动终端数量将超过100亿，其中我国将超过20亿-预计到2020年全球物联网设备连接数为500亿，其中我国将超过100亿1980s1990s2000s2010短信社交应用在线、互动、游戏语音 虚拟现实、“零”时延感知2020有好强爽悦移动通信技术演进完成时：4GGPRS/EDGE 峰值速率(UL:DL)0.47/0.47Mbps3GPP阵营(GSM)WCDMA 峰值速率 5.76/14.4MbpsHSPATD-SCDMA 峰值

3、速率0.55/1.68MbpsTD-HSPAEV-DO Rel.0 峰值速率：1.8/3.1MbpsD0 Rel.ACDMA 2000 1x3GPP2阵营(CDMA)LTE FDD峰值速率(20MHz)50M/150MbpsLTE TDD峰值速率(20MHz)10M/110MbpsLTE-A峰值速率500M1GbpsMobile WiMAX802.16e峰值速率75MbpsMobile WiMAX802.16m峰值速率500M1GbpsWiMAX阵营TDMACDMAOFDMA2G3G3.9G4G概念抢占 Pre5G/4.5G/TDD+R10R11R12R13R14R15R164G4.5G5G容

4、量：0.x Gbps连接：8亿连接量时延：60ms容量：x Gbps连接：300亿连接量时延：10ms容量：10 Gbps连接：1000亿连接量时延：1ms201020122014201620182020移动宽带移动互联网移动通信技术演进进行时：4.5G4.5G 适合于室内和热点的多场景覆盖街道体育场所写字楼商业区CoMP校园居民住宅eICICSON3D MIMOSW1）室分系统工程施工2）直流供电3）GPS4）Ir光纤部署SW1）普通传输接入2）PoE供电室分系统LTE-HIVs.7x4x1x0.5x 总成本新建双路新建双路LTE-HI利旧单路3x 峰值速率40 x 峰值速率室分系统LTE-

5、HILTE-HILTE-HI3.5GHzCo-RRM宏基站传输网4.5G低成本，安装简单，一条网线解决4.5G通过新增Co-RRM网元，协调和平衡无线资源，实现大规模密集组网增大容量4.5G 大带宽，可实现高容量进行补热1234.5G主要无线技术特征中心用户边缘用户OFDMA边缘用户SOMA中心用户分配1/5功率分配4/5 功率频率频率功率功率n调制技术：256QAM（256阶正交振幅调制）相对4G的64QAM承载6bit，采用256QAM可承载8bit，同样的时频资源块上能容纳更多数据，提升了空口吞吐量。256QAM64QAM8载波以上载波聚合4T4RMIMO8T8R以上MIMOMassiv

6、e MIMOn物联网技术：LTE-M LTE-M是为满足运营商开拓物联网需要提出新的一种蜂窝网络技术，采用窄带技术（带宽从4G的180kHz降低到下行15kHz、上行5kHz）相对4G覆盖提升200倍（功率谱密度提升36倍，最大64个TTI Bundling提升5.5倍），单小区支持110万连接数（LTE-M的RB数提高36倍。3D BF通过水平、垂直两维波束赋形提供最大32。4G只有水平维度的波束赋形，最大8流Massive CA3D BF水平方向波束水平方向波束垂直方向波束n多天线技术：Massive MIMO（3D BF、8T8R以上MIMO）、Massive CA（8载波以上）n接入技

7、术：SOMA（半正交频分多址）将小区中心用户和边缘用户分配在同一个时频资源块上，通过功率资源（两用户功率相差较大场景）对两用户进行区分，从而提高资源利用率，获得更高吞吐量。移动通信技术演进将来时：5G5G主要无线技术特征移动通信技术演进：愿景4G4.5G5G人与人互联物联网万物互联高清视频、简单物联网、车联网4k超高清视频、物联网、车联网全息视频、虚拟现实、自动驾驶、物联网、车联网、智能家居、穿戴式设备n4.5G定义（4.5G标准R12将于今年底冻结）：4.5G是4G演进，可提供XGbps大容量、10ms低时延和300亿连接数基于SOMA、256QAM、Massive MIMO等关键技术提供x

8、Gbps高容量；基于Cloud EPC及Shorter TTI特性缩短时延到10ms；通过LTE-M提供小带宽满足物联网300亿+接入用户数n5G定义（标准处于研究阶段）：5G通过系列关键新技术可提供10Gbps超大容量、端到端1ms超低时延、1000亿海量连接革命性技术：全双工技术、Massive MIMO多天线(128*128)、高阶频段（30G-100GHz）提供高达10Gbps容量；采用0.1ms TTI将时延降低到1ms，可变带宽子载波支持连接数1000亿以上，应对未来10年ICT行业巨大变化，实现万物互联。应用场景定义5G不仅仅是一次技术升级，它将为我们搭建一个广阔的技术平台，催生

9、无数新应用、新产业。5G将成为全联接世界和未来信息社会的重要基础设施和关键使能者。4.5G是4G的全方位平滑演进，可以在现有4G上通过软件升级或增加一定硬件来实现，4.5G定位于未来五年出现的新终端、新业务、新体验，是5G的先行者。移动通信技术演进：路标4.5G 商用5G 商用4G4.5G5G容量xMbpsxGbps10Gbps连接8亿连接300亿连接1000亿连接时延60ms10ms1msn4.5G、5G的设计目标：提供更高容量、更多连接、更短时延。n当前4.5G标准R12将于今年底冻结，R13标准正在制定；5G标准正处于研究阶段。201020122014201620182020Rel-10

10、Rel-11Rel-12Rel-13Rel-14Rel-15Rel-163GPP标准版本LTE-Advanced(4G)4.5G5GCA、CoMP、MIMOHetNet.SOMA、256QAM、Massive CA、Massive MIMO、LTE-M、U-LTE.SCMA、F-OFDM、Massive MIMO、全双工.5G的主要驱动力5G的技术发展路线 新的频谱使用 新的空口传输技术 新的网络架构 更灵活的网络连接 支持更多的应用场景融合创新100Mbps1Gbps10GbpsIMT-2020技术愿景 多领域跨界融合 多系统融合 多RAT/多层次/多连接融合 多模多业务对于终端的影响 LT

11、E-HI/小小区持续增强 先进天线技术 更智能化的的网络管理和无线资源管理演进无所不在的服务5G移动宽带系统将成为面向2020年以后人类信息社会需求的无线移动通信系统。5G不再仅仅是更高速率、更大带宽、更强能力的空中接口技术，而是面向业务应用和用户体验的智能网络。它是一个多业务多技术融合的网络，通过技术的演进和创新，满足未来包含广泛数据和连接的各种业务的快速发展需要，提升用户体验。持续推动5G标准推动成立IMT-2000，负责需求组多议题、频谱需求和候选频段的研究牵头863项目-5G无线传输关键技术5G预研牵头863项目-5G无线传输关键技术牵头四个技术专题研究方向，积极参与IMT2020需求

12、组、频谱组工作2015提前布局5G 产业全双工50Gbps基站f-OFDM100Gbps传输系统SCMAmmWave（毫米波传输系统）Massive MIMO18课程总结1、移动通信演进规律u 4G-4.5G-5G R12对应4.5G，R15对应5Gu有、好、强、爽、悦2、移动通信标准主要技术特征u 4.5G:3D MIMO、massive MIMO、半正交多址、256调制技术、物联网LTE-Mu 5G:massive MIMO、非正交多址、全双工、灵活双工、增强多载波等5G移动通信系统与技术1.5G系统标准发展概述2.5G系统核心能力指标3.5G系统关键无线技术4.5G系统新型网络架构5.5

13、G系统重要网络技术6.5G系统特色业务应用20课程介绍1、5G八大关键能力指标2、5G频率挑战、技术挑战、效率挑战和运营挑战ITU定义的5G八大关键能力ITU定义的三大应用场景指标名称流量密度连接数密度时延移动性能效用户体验速率频谱效率峰值速率4G参考值0.1 Tbps/Km210万/km2空口10ms350Km/h1倍10 Mbps(urban/suburban)1倍1Gbps5G取值10 Tbps/Km2100万/Km2空口1ms500Km/h100倍提升（网络侧）0.1-1Gbps3倍提升（某些场景5倍）20Gbps中国5G之花5G技术发展的愿景:“信息随心至，万物触手及”5G的频率挑战

14、5G的技术挑战255G的运营挑战265G的效率挑战名称定义频谱效率（bps/Hz/cellbps/Hz/Km2）每小区或单位面积内，单位频谱资源提供的吞吐量能源效率（bit/J）每焦耳能量所能传输的比特数成本效率（bit/Y）每单位成本所能传输的比特数5G系统相比4G系统在频谱效率、能源效率和成本效率方面需要得到显著提升：频谱效率需提高515倍能源效率有百倍以上提升成本效率有百倍以上提升能效提升技术p 跨层优化资源调度 高效利用有限资源 跨层资源联合调度链路层应用层传输层物理层网络层智能MAC实时/非实时拥塞控制感知路由CSIQSIp 跨网优化协作通信 减少竞争、增加合作 跨网资源联合优化配置

15、CHORUS:Collaborative&Harmonized Open Radio Ubiquitous System提升用户体验，降低能量消耗CHORUS28课程总结1、5G八大关键能力u 流量密度、连接数密度、时延、移动性、频谱效率、能效、用户体验速率、峰值速率2、5G三大关键应用场景u 海量机器通信、增强的移动宽带、超高可靠和低时延通信3、5G挑战u频率挑战u技术挑战u运营挑战u效率挑战1.5G系统标准发展概述2.5G系统核心能力指标3.5G系统关键无线技术4.5G系统新型网络架构5.5G系统重要网络技术6.5G系统特色业务应用30课程介绍1、5G面临的挑战和应对思路2、5G主要关键技

16、术u大规模天线技术u非正交多址接入技术5G发展技术需求 多频段、多接入模式、小的覆盖半径给网络技术带来挑战 新型通信技术和高频段开发给半导体技术带来挑战 海量设备带来的能耗增加为绿色通信的要求带来挑战 信道在高速移动条件下的恶化和高频段信道的开发为高传输速率技术带来挑战 有限的频谱资源一直以来制约着无线通信系统性能提升 小区密集化以及移动设备的增加导致的干扰制约网络容量增长和传输速率增加5G：颠覆性技术在哪里？需要技术和策略突破5G：解决三个主要问题？容量不足能耗高提升用户体验频谱利用无线接入无线传输无线组网业务与终端产生颠覆性技术的五个方向解决思路更多频谱10新频段技术异构协同10无线网络架

17、构革新蜂窝WLAN广播卫星新频段互联网异构协同：建立高效、开放、可扩展、可信、智能的无线网络体制需要技术和体制的革新高效协作用户新技术新频谱新体制更高频谱效率10无线传输和接入5G无线技术路线5G空口技术框架5G空口关键技术演进类型细类4G4.5G5G容量接入技术OFDMASOMA（半正交频分多址）GMFDM（通用多载波频分多址）双工方式半双工半双工全双工（同时同频收发）调制64QAM256QAM256QAM带宽20M20M100M及其以上（高频段）CA4CCU-LTEMassive CA:8CC及其以上，包括T+F CAMassive CAMIMO2*2 MIMO、4*4 MIMOMassi

18、ve MIMO:8T8R及其以上Massive MIMO：64T64R及其以上时延降低时延1ms TTIShorter TTI（0.5ms）0.1ms TTI连接数更多连接数固定15kHz子载波Narrow Band-M2M（LTE-M）D2D（LTE-D）可变带宽子载波架构网络架构扁平化IP化网络架构Cloud EPCNFV、SDN5G无线关键技术（1）-大规模天线技术（1/3）n技术原理当基站侧天线数远大于用户天线数时，基站到各个用户的信道将趋于正交。用户间干扰将趋于消失，而巨大的阵列增益将能够有效地提升每个用户的信噪比，从而能够在相同的时频资源共同调度更多用户。n功能和优势若基站配置40

19、0根天线，在20MHz带宽的同频复用TDD系统中，每小区用MU-MIMO方式服务42个用户时，即使小区间无协作，且接收/发送只采用简单的MRC/MRT时，每个小区的平均容量也可高达1800Mbps。n应用场景城区宏覆盖、高层建筑、室内外热点、郊区、无线回传链路n技术方案面向异构和密集组网的massive MIMO网络构架与组网方案Massive MIMO物理层关键技术大规模有源阵列天线技术大规模天线与高频段的结合5G无线关键技术（1）-大规模天线技术（2/3）大规模天线：基站使用大规模天线阵列（几十甚至上百根天线）支持SISO，22MIMO，44MIMO。下行峰值速率100Mb/s。支持22M

20、IMO，下行峰值速率42Mb/s最多支持88MIMO，下行峰值速率1Gb/s只能使用SISO，下行峰值速率7.2Mb/s MIMO技术的演进密集站点MIMOC-RAN分布MIMO5G无线关键技术（1）-大规模天线技术（3/3）何为大规模天线：大量天线为相对少的用户提供同传服务系统容量10倍100倍能量效率发射能量 p 大规模天线被公认为5G关键技术之一5G无线关键技术（2）-非正交多址接入技术（1/3）n 技术原理PDMA图样分割多址接入（Pattern Division Multiple Acess）是一种基于多用户通信系统整体优化的新型非正交多址接入技术，通过发送端和接收端的联合设计，在发

21、送端采用功率/空间/编码等多种信号域的单独或者联合非正交特征图样区分用户，在接收端采用SIC方式实现准最优多用户检测。n 主要功能和优势对于大容量持续业务信道，使系统整体频谱效率提升1-2倍；对于大容量随机突发业务，缩短数据包传输时延并提升用户接入体验。n 技术方案发射端图样设计导频设计与MIMO结合低复杂度检测算法n应用场景宏蜂窝及宏微蜂窝异构网络分布式多天线或密集小区低时延高可靠等极端场景5G无线关键技术（2）-非正交多址接入技术（2/3）复杂度（Complexity）容量（Capacity）非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access:NOMA)5G无线关

22、键技术（2）-非正交多址接入技术（3/3）lF-OFDM波形技术：根据业务灵活配置lSCMA稀疏码本多址：多维调制、扩频lPDMA图样多址：功率域、空间域、码域lMUSA多用户多址：非线性SIC接收机43课程总结1、5G面对挑战解决思路u新体制、新技术、新思路2、5G主要关键技术u大规模天线技术u非正交多址接入技术：PDMA/NOMA/MUSA/SCMA/F-OFDM44课程介绍1、5G主要关键技术u双工技术u超密集组网u物联网设计u高频信号传输技术u灵活频谱共享技术u新型传输波形技术u先进编码调制技术5G无线关键技术（3）-双工技术（1/3）l小基站根据上下行业务量灵活自适应l上下行信号对称

23、统一消除上下行干扰l宏站管理、控制；小站业务、低功率灵活双工全双工l自干扰抑制空间域：天线位置、空间零陷波束、高隔离收发天线。射频域：构建与接收自干扰信号幅相相反的对消信号。数字域：残存线性与非线性自干扰进行重建消除。TXRX5G无线关键技术（3）-双工技术（2/3）灵活双工技术基本原理 随着在线视频业务的增加，以及社交网络的推广，未来移动流量呈现出多变特性：上下行业务需求随时间、地点而变化等，目前通信系统采用相对固定的频谱资源分配将无法满足不同小区变化的业务需求。灵活双工能够根据上下行业务变化情况动态分配上下行资源，有效提高系统资源利用率。应用场景 低功率节点的小基站 低功率的中继节点 5G

24、无线关键技术（3）-双工技术（3/3）全双工通信技术在现有基础上，理论上信道容量提升1倍多天线对消方案 时分双工上下行链路同频，分时 频分双工上下行链路分频，同时 全双工上下行链路同频，同时目前国外已建立试验平台，国内开展研究较少5G无线关键技术（4）-超密集组网（1/3）n技术原理增加单位面积内小基站的密度，通过在异构网络中引入超大规模低功率节点实现热点增强、消除盲点、改善网络覆盖、提高系统容量。n功能和优势满足热点地区500-1000倍的流量增长的需求（几十Tbps/k,1百万连接/k，1Gbps用户体验速率）n应用场景密集街区、密集住宅、办公室、公寓、大型集会、体育场、购物中心、地铁n技

25、术方案5G高密度小区的网络架构干扰管理移动性管理连接管理多层，多RAT融合组网节能SON现代办公大型露天集会地铁密集商业区5G无线关键技术（4）-超密集组网（2/3）超密集组网关键技术干扰抑制与管理移动性管理联合传输与反馈5G无线关键技术（4）-超密集组网（3/3）多系统多分层多小区多载波+3.5GHz2.6GHz2.1GHz1.9GHz1.8GHz室内热点密集城区近郊&郊区宏站宏站LTE-HILTE-HI900MHz800MHz农村、山区精细化覆盖是5G的重要发展方向5G无线关键技术（5）-低时延高可靠物联网设计（1/2）n技术原理满足移动互联网和物联网的应用场景的扩大所带来的对时延和可靠性

26、的特殊要求。n主要功能和优势端到端ms级用户面时延真正永远在线体验:10ms 控制面时延可靠性高达99.999%以上n应用场景实时云计算、增强现实、在线游戏、远程医疗等智能交通、智能电网、实时远程控制等紧急通信n技术方案新的网络架构新的空口设计高层信令过程设计接入过程和方法设计智能交通工业控制紧急通信短帧灵活本地网络架构流程优化5G无线关键技术（5）-低时延高可靠物联网设计（2/2）端到端通信D2Dl优势：1.终端近距离通信，高速率低时延低功耗。2.短距离通信可频谱资源复用。3.无线P2P功能。4.拓展网络覆盖范围l时频资源：1.正交：基站控制，容量受限。2.复用：高效利用，引入干扰。l协调：

27、1.网络完全控制：控制干扰，会产生大量信令开销，无法体现D2D通信的灵活性。2.网络辅助自主：自主D2D节省资源缩短时延，网络辅助进行无线资源管理。5G无线关键技术（6）-高频段信号传输技术（1/4）n技术原理移动通信传统工作频段十分拥挤，而大于6GHz的高频段可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张现状，可以支持极高速短距离通信。n主要功能和优势高达1GHz带宽的频率资源，将有效地支持10Gbps峰值速率和1Gbps用户体验速率。n技术方案高频段传播特性、信道测量与建模基于高频段的传输技术方案高频段的射频和天线关键技术基于高频段的新载波空口设计网络架构和组网技术n应用场景用高频做蜂窝接入用

28、高频做基站与基站之间的回传D2D的高频通信、车载通信等高低频融合组网Relay组网增强干扰协调干扰管理高频无线资源管理5G无线关键技术（6）-高频段信号传输技术（2/4）频谱拓展技术5G无线关键技术（6）-高频段信号传输技术（3/4）2014年7月，国家无线电监测中心和全球移动通信系统协会发布450MHz-5GHz关注频段频谱资源评估报告，给出了北京、成都和深圳等城市部分无线电频谱占用统计数字。p 统计结果表明，5GHz以下所关注频段大部分的使用率远远小于10%，说明5GHz以下频段使用效率有大量的提升空间。p 为了提高频谱利用率，未来5G需要采用认知无线电技术认知无线电提高已分配频谱的利用效

29、率5G无线关键技术（6）-高频段信号传输技术（4/4）03GHz6GHz60GHz2G/3G/4G re-farmingWRC-15 AI 1.2 candidate bands below 6GHz Potential bands above 6GHz for 2020s Global interest bands for WRC-156GHz)频谱分配原则优先保障移动通信的频谱资源技术上可以实现连续500MHz带宽可用 能与其他系统共存5G无线关键技术（7）-灵活频谱共享技术（1/3）n技术原理新的频谱使用方法，让多个系统共享使用特定频谱，改变了以往固定频谱分配的方式。n主要功能和优势可有

30、效拓展IMT可用频谱约1倍。n应用场景机会式使用授权共享非授权共享n技术方案网络架构、基于数据库共享、SON无线环境检测、动态频率分配、RRM、干扰管理和QoS保证经济和商业模式、无线电规则等IMT机会式使用其它业务空闲频段IMT共享授权频段PSdatabaseIMT与非授权频段联合使用(LTE-U)同频段多运营商多RAT共享5G无线关键技术（7）-灵活频谱共享技术（2/3）v 传统静态频谱分配策略 行政指派或拍卖方式，静态使用。v 面临的挑战 挑战1：频谱利用存在不均衡问题 挑战2：存在时-频-空多维频谱空洞 挑战3：频谱利用效率较低现有频谱分配殆尽北邮频谱测量结果显示北京频谱利用存在空洞英

31、国广播电视频段频谱利用存在不均衡问题美国芝加哥地区30MHz-3GHz频谱利用率较低，仅为5.2%5G无线关键技术（7）-灵活频谱共享技术（3/3）动态频谱分配策略打破传统静态频谱分配方法的局限，结合时-频-空多维频谱的动态分配，促进频谱资源利用能够智能化，以使其使用更高效灵活，从而提高频谱利用效率。频谱紧缺与频谱浪费是一对矛盾，如何提升频谱利用效率？频谱紧缺频谱浪费频谱利用不均衡，存在频谱空洞，频谱利用效率低解决方法动态频谱5G无线关键技术（8）-新型传输波形技术（1/2）OFDM传输波形技术 OFDM是当前Wi-Fi和LTE标准中的高速无线通信的主要传信模式p OFDM是未来5G的关键传输

32、波形技术，其性能仍有提升空间 OFDMmod.(IFFT)CPinsertion NoiseOFDMdemod.(FFT)CPremoval TransmitterReceiver LTECP配置子载波间隔 CP长度Tcp有用符号长度TuCP比例常规CP15kHz5.21 67.7s7.20%4.69s6.50%扩展CP15kHz16.67s67.7s20%5G无线关键技术（8）-新型传输波形技术（2/2）新型传输波形技术滤波器组多载波（Filterbank multicarrier：FBMC）传统OFDM功率谱FBMC功率谱除了FBMC外，还有多种波形改进技术，如time-Frequency

33、 Packing,sparse code multiple access,generalized frequency division multiplexing等各种改进的传输波形技术为5G性能提升提供多样选择u用滤波器组替代CP对载波频偏不敏感提高了频效和能效OFDMmod.(IFFT)Tx Filter Bank NoiseOFDMdemod.(FFT)Rx Filter Bank TransmitterReceiver 5G无线关键技术（9）-先进编码与调制技术（1/3）模拟调制数字调制QPSK,16QAMQPSK,16QAM,64QAM？BCH码卷积码Turbo码？调制方式的演进编码方

34、式的演进 增强的自适应 编码调制设计编码调制技术的演进5G无线关键技术（9）-先进编码与调制技术（2/3）空间调制（Spatial Modulation SM）Channels2s1s1s10/101Antenna EstimationSymbol DetectionData BitsData Bits空间调制系统4发射天线QPSK空间调制星座图p 以天线的物理位置来携带部分发送信息比特，将传统二维映射扩至三维映射，提高频谱效率。p 每时隙只有一根发射天线处于工作状态，避免了信道间干扰与天线同步发射问题，且系统仅需一条射频链路，有效地降低了成本。5G无线关键技术（9）-先进编码与调制技术（3/

35、3）频率正交幅度调制（Frequency Quadrature-amplitude Modulation:FQAM）根据信息论，非高斯干扰可实现更高传输速率p 将频移键控（FSK）与正交幅度调制（QAM）相结合，提高频谱效率。p 用于多小区下行链路中，能够提高小区边缘用户的通信质量。65课程总结1、5G主要关键技术u双工技术:灵活双工、全双工u超密集组网：u物联网设计：u高频信号传输技术：认知无线电、毫米波、可见光通信u灵活频谱共享技术：多个系统共享特定频谱u新型传输波形技术：FBMC（滤波器组多载波）u先进编码调制技术：空间调制、FQAM调制1.5G系统标准发展概述2.5G系统核心能力指标3

36、.5G系统关键无线技术4.5G系统新型网络架构5.5G系统重要网络技术6.5G系统特色业务应用67课程介绍1、5G网络架构构成2、5G网络三大模块主要功能3、5G网络架构关键技术5G新型网络架构（1）l网络功能虚拟化NFV硬件与软件分离网络使用x86架构的通用设备部署灵活快速l软件定义网络SDN控制与转发进一步分离快速高效自组网、拓扑快速重构感知并调度资源、网络连接可编程l接入平面统一的多无线接入技术融合无线资源调度与共享l控制平面控制集中化、简单化服务差异化、开放化l转发平面用户面下沉分布式网关移动边缘内容与计算5G新型网络架构关键技术（2）未来5G网络将向性能更优质、功能更灵活、运营更智能

37、、网络更友好的方向发展。5G新型网络架构关键技术（3）使无线通信回归到“最后一公里”拉近用户与天线的距离，提高速率 增强服务覆盖面积 大量不同级小区重叠（Macro、Micro、Pico、Femto）不同制式的网络重叠（Cellular、Wi-Fi、D2D、CR、M2M）Remote Radio Head（RRH）与基带处理单元分离 SDN网络实现协议接口 基带信号资源的集中化管理与调度 5G网络整体架构的共识。5G新型网络架构关键技术（4）接入网和核心网的逻辑功能界面清晰，但是部署方式却更加灵活，甚至可以融合部署。5G新型网络架构关键技术（5）5G网络功能特性5G新型网络架构关键技术（6）C

38、-RAN云架构RRU替代物理基站光纤互联中心式处理高性能多点协作接入实时信息处理低成本低建设成本低维护成本RRURRUFiberRRUCloudC-RAN 无线接入网绿色演进白皮书(v2.5)，20115G新型网络架构关键技术（7）REPE5GDevice4GDeviceWi-FiDevice资源开放协议（REP）开放式设备接口协议资源描述协议资源租赁协议设备动态租用 利用设备空闲资源 避免重复建设前向兼容，平滑过渡 现有应用保持不变 现有设备保持不变全网优化基础 全频段调度 负载均衡网络设备虚拟化755G新型网络架构关键技术（8）REPE4G vBSManagementAPPRLCMACPH

39、Y5G vBSManagementAPPRLCMACPHYWi-Fi vBSManagementAPPRLCMACPHY5G vBSManagementAPPRLCMACPHYREPE5G4GWi-Fi5G5G5G网络结构虚拟化云端的虚拟基站集群构成虚拟网络，利用SDN技术动态优化网络结构。Virtual BS Pool76课程总结1、5G网络架构u接入平面、控制平面、转发平面2、5G网络主要功能u接入平面：多无线接入技术融合u控制平面：控制集中化、简单化u转发平面：用户面下沉分布式网关3、5G网络架构关键技术uC-RAN:接入云u资源开放协议（REP）：云端的虚拟基站集群构成虚拟网络，利用S

40、DN技术动态优化网络结构。5G移动通信系统与技术1.5G系统标准发展概述2.5G系统核心能力指标3.5G系统关键无线技术4.5G系统新型网络架构5.5G系统重要网络技术6.5G系统特色业务应用78课程介绍1、5G网络架构关键技术u无线mesh与动态自组网络u无线资源调度与共享u定制化部署和服务u统一的无线接入技术融合u控制能力重构u网络能力开放u按需组网u网络边缘缓存与计算5G新型网络架构关键技术（1）无线mesh与动态自组网络 动态自组织网络技术是在5G蜂窝网络授权和控制下，在本地可以将基站、终端以及各种新型的末端节点动态的组成网络，弥补传统蜂窝架构在组网灵活性方面的不足。另外还可以通过组建

41、动态自组织网络，实现设备间通信，提升网络频谱效率。动态自组织网络应用场景包括：针对低时高可靠场景，降低端到端时延，提高传输可靠性；针对低功耗大连接场景，延续网络覆盖和接入能力；适应灾难等应急场景，提高网络的可靠性。5G新型网络架构关键技术（2）无线资源调度与共享无线资源：时域频域空域码域功率域等调度与共享方式：分簇化集中控制无线网络资源虚拟化频谱共享实现多小区联合的无线资源动态分配与智能管理实现以用户为中心的无线资源动态调配与智能管理，形成跨多小区的数据自适应分流和动态负载均衡可以灵活部署于不同网络物理节点中对于分布式部署场景，实现多点协作对于无线资源、无线接入网平台资源和传输资源进行灵活共享

42、与切片，构建适应不同应用场景需求的虚拟无线接入网络不同的虚拟无线网络之间保持严格的资源隔离动态使用不同无线接入的频谱资源接入点可以独立或基于数据控制频谱资源共享与灵活调度同系统或异系统间频率共享分簇化集中控制 无线网络资源虚拟化频谱共享5G新型网络架构关键技术（3）定制化部署和服务软件定义的协议栈 基于软件和硬件解耦、数据面和控制面解耦，重新定义可灵活适配的协议栈。将PHY层、MAC层、RLC层、PDCP层、RRC层、NAS层以及应用层分解，抽象出调制、编码、复用、重传、加密、压缩、以及应用层内容聚合、ULR过滤等模块，根据业务定制整合成不同的协议栈。需要设计良好的控制面，满足无线协议栈处理的

43、时延要求和空口性能。5G无线网络融合多种制式，可控模块参数将变得异常庞大，高效的流表查询算法是实现定制化部署和服务的关键5G新型网络架构关键技术（4）统一的无线接入技术融合技术来源 多种无线接入技术长期共存是各运营商面临的普遍问题。如何协同使用各种无线技术，提升网络整体运营效率和用户体验，是多RAT 协同技术所需要解决的问题5G新型网络架构关键技术（5）控制能力重构技术来源 控制功能重构是指控制面功能拆分成独立处理逻辑的功能模块，再根据不同的应用场景进行组合以形成不同的核心网控制面，从而提高网络的灵活性、智能性、鲁棒性，降低网络成本，使网络能够快速演进满足新业务的需求。5G新型网络架构关键技术

44、（6）网络能力开放 能力开放的需求方。利用API接口筛选所需的网络 信息，调度管道资源，申请增值业务，构建专用的网络切片。对资源层网络信息的汇聚和分析 进行网络原来能力的封装和按需组合编排 生成相应的开放API接口 实现网络能力开放架构与5G网络的 交互 完成对底层网络资源抽象定义，整合上层信息感知需求，设定网络内 部的监控设备位置，上报数据类型 和事件门限等策略。将上层制定的能力调用逻辑映射为对网络资源按需编排的控制信令。网络能力开放的目的在于实现向第三方应用服务提供商提供所需的网络能力。其基础在于移动网络中各个网元所能提供的网络能力，包括用户位置信息、网元负载信息、网络状态信息和运营商组网

45、资源等，而运营商网络需要将上述信息根据具体的需求适配，提供给第三方使用。5G新型网络架构关键技术（7）按需组网 多样化的业务场景对5G网络提出了多样化的性能要求和功能要求。5G核心网应具备向业务场景适配的能力，针对每种5G业务应用提供恰到好处的网络控制功能和性能保证，实现按需组网的目标。按需组网包含两个方面，一方面根据业务场景的需要进行网络切片，另一方面根据业务量进行网络资源按需分配。5G新型网络架构关键技术（8）网络边缘缓存与计算 新兴的智能应用，如智能家居、增强现实、移动办公、物联网和移动游戏等。MECC在靠近移动用户的位置上提供IT服务环境和云计算能力，并将业务存储和存储分发能力推送到靠

46、近用户侧（如基站）使应用、服务和内容部署在高度分布的环境中，从而可以更好的支持5G网络中低时延和高带宽的业务要求。MECC还可以开放实时的无线网络信息，为移动用户提供个性化、上下文 相关的体验。87课程总结1、5G网络架构关键技术u无线mesh与动态自组网络：mesh（网状/多跳）u无线资源调度与共享u定制化部署和服务：软件定义协议栈u统一的无线接入技术融合：多个RAT间通过集中无线网络控制实现融合u控制能力重构：控制功能重构是指控制面功能拆分成独立处理逻辑的功能模块，再根据不同的应用场景进行组合以形成不同的核心网控制面。u网络能力开放：实现向第三方应用服务提供商提供所需的网络能力。u按需组网

47、：一方面根据业务场景的需要进行网络切片，另一方面根据业务量进行网络资源按需分配。u网络边缘缓存与计算：MECC在靠近移动用户的位置上提供IT服务环境和云计算能力，并将业务存储和存储分发能力推送到靠近用户侧（如基站）使应用、服务和内容部署在高度分布的环境中，从而可以更好的支持5G网络中低时延和高带宽的业务要求。5G移动通信系统与技术1.5G系统标准发展概述2.5G系统核心能力指标3.5G系统关键无线技术4.5G系统新型网络架构5.5G系统重要网络技术6.5G系统特色业务应用89课程介绍1、5G主要业务2、业务与场景选择原则3、物联网业务与用户需求4、5G有挑战的八大场景5、5G典型业务6、业务与

48、应用面临的挑战7、国际厂商技术发展未来移动通信主要业务音频播放视频播放增强现实交易类浏览类搜索类位置类游戏类语音类视频通话邮件类上传类下载类SMS类MMS类OTT消息低速采集高速采集时延敏感时延非敏感基于3GPP业务分类，将背景类扩展成为传输类和消息类，并增加物联网业务（含采集类和控制类）虚拟现实虚拟现实场景与业务选择原则场景N场景选择业务选择居住工作休闲交通高流量密度高人口密度高移动速度挑战从环境出发移动互联网业务物联网业务高速率低时延连接数挑战从业务分类出发场景2场景1业务N业务2业务1物联网业务与用户需求 海量设备连接 大量小数据包频发 覆盖 低成本 电池寿命智能交通 毫秒级的时延 接近

49、100%的可靠性智能电网工业控制 传输速率智能家居智能农业环境监测视频监控 更多层次的 安全机制移动金融5G有挑战的八大场景超高连接数密度超高流量密度超高移动性广域覆盖场景办公室密集住宅区快速路高铁体育场露天集会地铁5G典型业务视频会话视频播放移动在线游戏增强现实虚拟现实云桌面实时视频分享无线数据下载云存储高清图片上传智能家居控制OTT消息视频监控车联网安全驾驶5G业务与应用面临的挑战增大带宽提升SINR增强覆盖增加频效超密集组网D2DM2M新多址技术大规模天线新双工模式频谱拓展频谱共享大规模聚合绿色通道干扰管理未来触手可及国际厂商技术发展（1/2）国际厂商技术发展（2/2）华为全频谱接入统一空口设计关键无线技术（F-OFDM、SCMA、极化码、massive MIMO、5G双工）中兴网络切片（NFV/SDN/SON）5G空口（4G演进、新高频低频、MUSA）毫米波、IOT大唐Massive MIMOUDN灵活双工毫米波PDMA99课程总结1、5G主要业务：移动互联网和物联网业务2、业务与场景选择原则：场景分居住、工作、交通、休闲3、物联网业务与用户需求4、5G有挑战的八大场景5、5G典型业务6、业务与应用面临的挑战7、国际厂商技术发展