(完整版)5G概念、关键技术与应用课件

1、5G概念、关键技术与应用2019年5月5G概念5G关键技术5G进展与应用1.1 什么是5G2G3GIMT-20004GIMT-Advanced5GIMT-2020 1990年 2000年 2010年 2020年WCDMATD-LTE及增强FDD LTE及增强cdma2000TD-SCDMA10kbps-200kbps语音和低速数据业务300kbps 50Mbps移动多媒体业务100Mbps 1Gbps移动宽带业务5G10Gbps多样化关键能力指标移动互联网 物联网802.16eGSMIS-95802.16m3GPP3GPP2IEEE全球统一31.2 先定一个小目标5G与4G关键能力对比5G：1

2、00Mbps4G：10Mbps5G：20Gbps4G：1Gbps峰值速率体验速率连接密度时延5G：1ms4G：10ms5G：106/km24G：105/km2频谱效率网络能效移动性区域容量5G相对4G提升3倍5G相对4G提升100倍5G：500km/h4G：350km/h5G：10Mbps/m24G：0.1Mbps/m24连续广域覆盖场景热点高容量场景增强型移动宽带场景（eMBB）低时延高可靠场景(uRLLC)低功耗大连接场景(mMTC)5G三大类应用场景：eMBB、uRLLC、mMTC1.3 5G能做什么-15用 在 指 尖生 死 攸 关大 隐 于 市1.3 5G能做什么-265G概念5G关

3、键技术5G进展与应用2.1 独立（SA）和非独立组网（NSA）-182.1 独立（SA）和非独立组网（NSA）-2SA支持网络切片、边缘计算等5G新特性5G网络初期以eMBB热点区域覆盖为主，离开5G区域，通过核心网实现与4G的互操作。对于eMBB业务，终端本身有缓存机制，业务体验不受影响SA和NSA都可以实现4G/5G协同，只是NSA与SA标准完成时间有先后SA是目标网络方案，可避免NSA的网络频繁改造和终端复杂的问题基于4G核心网的NSA仍需向SA演进，网络需要频繁改动基于5G核心网的NSA需4G基站升级到eLTE，改造量大，异厂家基站间难实现4G/5G双连接NSA方案下3.5GHz频段组

4、合在终端侧存在较严重干扰问题，为解决该问题将导致终端成本较高SA终端由于不涉及双连接等技术，终端相对简单，成本低 SA的终端成本低 SA的业务能力更强 SA对现网改造量小 SA是网络演进目标方案92.2 空口技术-概览100MHz400MHz中低频高频大规模天线大带宽 百兆级基础带宽主流的3.5GHz频段单载波最高采用100M带宽灵活可配的空口帧结构满足单向eMBB 4ms，URLLC 0.5ms时延30kHz子载波间隔成为国内eMBB空口配置首选上下行时隙配比待定1ms时隙15kHz30kHz60kHz符号级调度快速反馈0.5ms时隙0.25ms时隙平均频谱效率提升3倍的主要手段64T64R

5、成为业界宏站主流标准最高支持12流，业界基于产品实现可支持更高流数，理论峰值频谱效率随流数线性增长mini-slot精简PCFICH和PHICH信道引入BWP（Bandwidth Part），增强对终端支持同步信号PSS、SSS与广播信道PBCH组成一个SSB(SS/PBCH block)捆绑传输支持长和短两种前导序列，一共13种前导格式舍弃LTE空口小区级的参考信号CRS2.5ms双周期、2.5ms单周期、2ms单周期三种帧结构102.2 空口技术-协议用户面控制面RRC_CONNNECTEDRRC_IDLERRC_INACTIVE1235G控制面在RRC层新增RRC_INACTIVE态，能

6、够降低时延并利于节电5G用户面协议栈设计基于LTE进行了修改新增SDAP层，用来实现QoS flow和数据无线承载DRB之间的映射以及完成对上下行数据包的标记QFI在PDCP层，引入duplication在RLC层，取消了LTE中RLC层的级联和按序传输功能111.3 Massive MIMO波束介绍Massive MIMO作为5G的主要特性之一，实现波束赋形，形成极精确的用户级超窄波束，并随用户位置的不同而不同，将能量定向投放到用户位置，相对传统宽波束天线可提升信号覆盖，同时降低小区间用户干扰。Massive MIMO天线波束分为静态波束和动态波束，小区级数据采用小区级静态波束，采用时分扫描

7、的方式；用户数据采用用户级动态波束，根据用户的信道环境实时赋形。5G 静态广播波束采用窄波束轮询扫描覆盖整个小区的机制，选择合适的时频资源发送窄波束，可以根据不同场景配置不同的广播波束，以匹配多种多样的覆盖场景，这里就涉及到如何根据不同的场景规划合适波束的问题；业务波束采用动态波束赋形不支持波束定制。2.3 空口技术-大规模多入多出天线122.3 Massive MIMO 波束赋形机械下倾：由机械调整决定的下倾角，同时对公共波束和业务波束进行调整，5G 机械臂支持的机械下倾角调整范围为：-2020。预置电下倾：考虑典型的应用场景，为支持更大的有效范围范围，5G AAU单元阵子会预置一定度数的下

8、倾，5G 单TRX预置下倾角为6。对于广播波束，预置下倾仅影响可调电下倾角调整范围和最大增益指向，不影响实际控制信道倾角度数；对于业务波束，影响业务包络最大增益指向。可调电下倾：5G AAU可调电下倾角功能仅支持广播波束下倾角的调整，不支持业务信道动态波束下倾角的调整。通过参数配置调整控制信道波束下倾角度，支持以1为粒度，整体调整控制信道波束下倾角。132.3 Massive MIMO 增益对比142.3 Massive MIMO 终端当前各厂商测试终端普遍采用非商用终端（类似基站平台）形式，操作方便，体积大、功耗高，性能与商用终端存在差异A厂商终端B厂商终端C厂商终端D厂商终端152.3 M

9、assive MIMO 制式选择部署建议：中国电信将优先6GHz以下的大规模天线基站部署6GHz以下：国内具备较好的产业基础，也具备商用产品研发能力6GHz以上：商用设备的研发能力还需要进一步测试论证天线设备的选择目前产品主要有64通道及16通道两种形态在高楼较多、站间距较小、用户数量较密集的密集城区场景，对用户容量及垂直维度波束赋形精度方面的要求较高，应采用高通道数的天线设备（如厂家主流的64T64R的天线设备）在低矮建筑为主、站间距较大、用户数量较小的郊区或农村场景，对用户容量及垂直维度波束赋形精度方面的要求较低，可以采用低通道数的天线设备，可以有效的降低成本和能耗（如厂家主流的16T16

10、R的天线设备）在中低建筑为主、用户密度一般的一般城区场景，应根据具体需求和成本情况选用适当的天线设备基站的下倾角设置可设置初始机械下倾角，后期不建议调整机械下倾角可设置预置电下倾角对于64TRx192AE的天线设备，其数字波束赋形可以代替电调能力其余的天线设备，还有待验证162.4 CU/DU技术172.4 CU/DU架构-1CU/DU分离优势不明显，且会带来运维复杂化、传输资源需求增加、CU 集中需要考虑部署位置与时延要求折衷等挑战，建议现阶段CD/DU合设。18CU/DU分离部署CU/DU合设部署 DU难以虚拟化，CU虚拟化目前存在成本高代价大的挑战适用于mMTC小数据包业务，但目前标准化

11、工作尚未启动，发展趋势不明确节省网元，减少规划与运维复杂度，降低部署成本无需中传，减少时延123123避免NSA组网双链接下路由迂回，而SA组网无路由迂回问题缩短建设周期445G CU/DUAAU5G DU5G CU核心网核心网AAU回传无集中CU架构有集中CU架构前传回传中传前传注：无线网络切片功能与CU/DU是否分离无关，MEC部署的关键是UPF的下沉，与CU/DU是否分离无关2.4 CU/DU架构-2192.5 5G网络切片-1202.5 5G网络切片-221PCFNRFUPFNRFPCFNSSF切片选择功能NRFPCFNRF网元发现功能DN1DN2SMFNRFPCFSMF切片#1,2,

12、3的公用网元切片 #1切片#2切片#3SMFAMFUPFUPF网络切片是端到端的逻辑子网，涉及核心网络（控制平面和用户平面）、无线接入网、IP承载网和传送网，需要多领域的协同配合部署在统一的底层物理设施：不同切片承载不同网络服务， 底层资源共享不同网络切片可以进行功能定制：不同切片承载的网络服务对网络功能的要求不同，切片之间的逻辑隔离可以方便实现网络功能定制为不同的垂直行业提供个性化服务：为不同企业提供差异化SLA，例如不同的QoS级别，不同的安全级别等等2.5 5G网络切片-3222.6 开放、云化、柔性的核心网23边缘计算网络功能云化：云原生、虚机/容器化基础设施云化：统一、层次化基础设施

13、资源池个性化定制网络：面向业务，快速按需部署安全隔离：不同行业应用/客户的业务与数据安全隔离用户面按需下沉：按场景部署，满足5G业务多样化需求能力增强：提升用户体验，减轻传输压力全面云化服务化架构网络功能设计模块化：服务重用、网络可灵活扩展接口服务化和IT化：易于与IT网络互通融合网络切片2.6 核心网架构图-1RANMMES/PGWPCRFAFHSSDNMMES/PGW-UPCRFAFHSSDNS/PGW-C承载控制分离AMFUPFAFAUSFDNSMF功能模块化PCFUDM4G核心网4G核心网+5G核心网RANRAN242.6 核心网架构图-2Access and Mobility Fun

14、ction，接入与移动性管理功能：终结N1接口的NAS信令，并负责注册管理、连接管理、可达性管理、移动性管理等。Authentication Server Function，认证服务器功能：负责鉴权认证Unified Data Management，统一数据库：存储签约信息，并支持鉴权证书存储和处理Session Management Function，会话管理功能：会话管理（例如会话建立、修改和释放等）、IP地址分配，用户面功能的选择与控制等Policy Control Function，策略控制功能：为控制面功能提供策略信息、存储并提供用户策略相关的签约信息Application Func

15、tion，应用功能：与3GPP核心网交互，并提供业务服务User Plane Function，用户面功能：数据转发与路由、数据报文检测和策略执行、用户面QoS处理。Data Network，数据网络：如Internet、企业网等。Network Slice Selection Function，网络切片选择功能：为终端选择切片实例与服务AMF，确定终端允许接入的切片252.7 5G NR覆盖能力特点263.5G NR较LTE上行传播损耗更大，到达基站接收端的可用功率更低，深度覆盖情况下上行功率只能支持较少RB，造成NR高带宽、高阶调制、多流等优势无法生效且由于NR采用TDD方式，相对FDD系

16、统，上行覆盖能力存在明显劣势总体结果：3.5 G NR相对1.8G LTE，在深度覆盖区域上行覆盖存在差距基本结论下行：依靠NR高带宽、波束赋形能力，3.5G NR下行速率明显高于1.8G LTE上行：室外及室内近点，NR UL速率优势明显，中远点4/5G UL流量差距缩小;在室内深度覆盖情况下，5G上行业务信道比4G差2.8 现场测试小结室外传播损耗3.5G频段相对1.8G频段高9dB，穿透损耗高5dB；根据传播模型校正结合原型机测试结果，如果考虑25dB室内穿透，上行1Mbps边缘速率要求站间距在200米左右，对5G网络建设挑战极大。2T4R终端（TUE）的下行峰值速率可以达到1Gbps，

17、上行峰值速率可以达到150Mbps用户面时延与帧结构关系密切标准NR空口环回时延能够达到约6ms，满足3GPP 8ms要求部分厂商当前不支持标准NR空口，后续提供标准设备后继续验证LTE/NR同站点建设覆盖对比测试室外以及室内浅层覆盖区，NR较LTE具有更高上行速率，某些建筑的部分深层覆盖区，LTE较NR具有更高上行速率在LTE RSRP天翼云）智慧医疗智慧警务5G高清执法环境实时上传（车载5G终端）5G空地一体智能人脸、车牌云识别（警务云）5G移动远程医疗（B超、内窥镜）5G救护车移动会诊（现场高清回传）智能电网智能电网5G切片（端到端）5G配电自动化（低时延）363.6 5G应用-雄安37

18、360VR全景直播沉浸式体验5G车联网 精准实时的远程驾控异地远程视频会议实时高清的会议体验雄安和苏州两地分别通过高清摄像头实时采集高清视频画面，通过5G无线网络回传到视频服务器，再通过5G无线网络将高清视频传递到对端。16路高清视频直播16路高清视频直播在客户端和监控端自由移动的同时，仍能提供高度清晰的画面5G 智慧治水地表水质的实时监测、对城市雨量、河道流量的可视化监测；对城市水质、水位实时GIS的可视化检测；对水污染、防洪应急的预警等功能。5G无人千寻人脸识别、布控告警、人群检测、车辆检测和道路检测等功能，将为实现平安城市、智慧城市提供更加有效安全的保障。谢谢eMTC概念、主要技术与应用2018年11月eMTC概念eMTC主要技术eMTC终端和前景1.1 eMTC定义LTE-M，即LTE-Machine-to-Machine，是基于LTE演进的物联网技术，在R12中叫Low-Cost MTC，在R13中被称为LTE enhanced MTC ，即eMTC，旨在基于现有的LTE载波满足物联网设备需求。eMTC基于蜂窝网络进行部署，支持上下行最大1Mbps的峰值速率，属于物联网中速率，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以接入现有的LTE网络。新版本的eMTC进一步优化了系统的成本、增强了续航能力、扩大了覆盖范围。eMTC的最关键能力在于支