《5G移动通信技术》 课件 项目五任务一 5G技术演进与行业发展

项目五任务一5G技术演进与行业发展学习目标知识点1：了解5G相较4G的突破性进展。知识点2：知道5G发展对行业发展的推动作用。知识点3：了解5G技术目前面临的挑战。移动通信的演进随着科技的快速发展，5G技术已经成为了现代社会的基石之一，其应用场景广泛，包括但不限于医疗、能源、交通、教育等领域。然而，技术演进永不停歇，6G技术的研究也已经悄然开启。目前，我国5G技术独步全球，拥有5G最多的专利，离不开我国科学技术人员锲而不舍的努力，也离不开我国悠久的历史底蕴。本任务主要探讨5G持续演进和行业发展，分析5G发展对行业发展的推动作用，并展望未来的发展趋势和挑战。“”了解通5G技术的演进和5G在行业中的发展情况，探讨5G未来的发展方向和需要面临的挑战。”知识储备:

（一）5G技术演进过程中一些重要的里程碑2018年6月，3GPPRelease15标准定义了5GNR的初始版本，并定义了5G系统的基本功能和性能。

2019年4月，3GPPRelease16标准引入了更多的5G新功能，包括更高级的网络切片、更强大的MIMO技术、更快的休眠模式等。

2020年3月，3GPPRelease17标准进一步优化了5G系统的性能和功能，包括更高效的频谱利用、更低的延迟、更好的节能等。（二）5G的关键技术5G弥补了4G技术的不足，在吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面进一步提升系统性能。它采取数字全IP技术，支持和分组交换，既不是单一的技术演进，也不是几个全新的无线接入技术，而是整合了新型无线接入技术和现有无线接入技术(WLAN，4G、3G、2G)，通过集成多种技术来满足不同的需求，是一个真正意义上的融合网络。并且，由于融合，5G可以延续使用4G、3G的基础设施资源，并实现与4G、3G、2G的共存。要实现随时随地接入的需求需要利用以下关键技术的支撑。1.高频段传输移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段(如毫米波、厘米波频段)可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。2.新型多天线传输新型多天线传输就是引入了有源天线阵列，基站侧可支持的协作天线数量将达到128根。此外，原来的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列，形成新颖的3D-MIMO技术，支持多用户波束智能赋型，减少用户间干扰，结合高频段毫米波技术，将进一步改善无线信号覆盖性能。3.同时同频全双工全双工技术能够突破FDD和TDD方式的频谱资源使用限制，使得频谱资源的使用更加灵活。然而，全双工技术需要具备极高的干扰消除能力，这对干扰消除技术提出了极大的挑战，同时还存在相邻小区同频干扰问题。4.D2DD2D技术无需借助基站的帮助就能够实现通信终端之间的直接通信，拓展网络连接和接入方式。由于短距离直接通信，信道质量高，D2D能够实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗；通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。目前，D2D采用广播、组播和单播技术方案，未来将发展其增强技术，包括基于D2D的中继技术、多天线技术和联合编码技术等。5.密集网络超密集网络能够改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，并且对业务进行分流，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。未来，面向高频段大带宽，将采用更加密集的网络方案，部署小小区/扇区将高达100个以上。6.新型网络架构未来5G可能采用C-RAN接入网架构。C-RAN是基于集中化处理、协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架。C-RAN的基本思想是通过充分利用低成本高速光传输网络，直接在远端天线和集中化的中心节点间传送无线信号，以构建覆盖上百个基站服务区域，甚至上百平方公里的无线接入系统。C-RAN架构适于采用协同技术，能够减小干扰，降低功耗，提升频谱效率，同时便于实现动态使用的智能化组网，集中处理有利于降低成本，便于维护，减少运营支出。目前的研究内容包括C-RAN的架构和功能，如集中控制、基带池RRU接口定义、基于C-RAN的更紧密协作，如基站簇、虚拟小区等。（三）目前5G面临的挑战1.网络安全性：5G技术采用了更高的频段和更大的带宽，这使得网络安全性成为一个重要的问题。需要采取更强大的加密技术和安全措施来保护网络免受攻击。2.数据传输速度：虽然5G技术具有更高的网络速度，但是当大量用户同时使用时，数据传输速度可能会受到限制。需要采取更好的调度算法和资源分配策略来提高数据传输速度。3.成本问题：5G技术的建设和运营成本相比4G更高，这可能会对运营商和企业造成经济压力。需要采取更高效的建网方案和运营策略来降低成本。（四）5G演进过程中，通信标准和产业链的发展情况。 5G演进过程中，通信标准和产业链的发展非常关键。对于通信标准来说，3GPP组织定义了5G的系统架构、物理层技术、控制平面技术等关键标准。此外，IEEE也定义了一些重要的标准，如802.11ax（Wi-Fi6）和802.1az（Wi-Fi6E），这些标准在5G演进中也起到了重要作用。 在产业链方面，从设备制造商到运营商再到应用开发商，5G产业链上的各个环节都在积极布局和发展。例如，华为、中兴通讯、爱立信等设备制造商在研发和生产5G设备方面投入巨资；中国移动、中国联通、AT&T等运营商在建设5G网络方面大力投入；而像无人驾驶、远程医疗、智能制造等应用开发商则在开发基于5G的应用方面进行创新。

任务实施步骤1：查阅5G技术演进过程相关资料。步骤2:分组讨论---5G技术演进过程中，哪些关键技术参数得到了改进和优化？步骤3：根据讨论结果分析5G演进对现有业务和应用的影响主要表现在哪些方面？步骤4：考虑5G演进对现有业务和应用的影响，思考为什么说安全和隐私保护是一个重要的问题？

任务实施评价本次任务实施评价见表5-1-1。任务自我评价团队评价教师评价20分50分30分团队协作

独立思考

纪律观念

完成时间

工作态度

学习主动性

任务完成质量

得分小结

得分合计

学习过程遇到哪些困难？

如何解决遇到的问题。

自己在完成任务中哪些方面有提高？

在完成任务中存在哪些不足？

教学活动自我评分小组评分共享（15分）

贡献（15分）

倾听（15分）

协作（15分）

问题解决（20分）

决策（15分）

其他（5分）

任务总结本次任务总结见表5-1-2。请列举出本次课你学习到哪些知识？

请谈谈本次课学习的内容可以应用哪些方面？

发挥你的想象力，本次课知识除了常规的应用，还能在哪些方面可以运用？

请你谈谈与本次内容相关或相近的5G时讯

任务拓展华为对5G发展的推动起到了重要的作用。从2009年开始，华为进行了5G技术研究，并累计投资了40亿美金，投入了超过10000人的研发力量。华为也是5G领域的领导者，率先推出了全球首个提供端到端产品和解决方案的5G多模芯片解决方案巴龙5000。华为不仅在5G网络侧进行了大量投入，还积极推动5G的商业合作。目前，华为的Mate20X5G手机和5GCPEPro已经获得了中国5G终端电信设备进网许可证，并即将推出5GMiFi、5G车载模组、5G电视等多种形态的5G终端，加速5G规模商用。华为还构建了绿色、融合、极简的5G商用网络，为运营商提供模块化、全系列产品解决方案。此外，华为的5G智简核心网引领了5G确定性网络时代，通过提供差异化业务、确定性体验和极简运营运维的网络能力，使能5G新商业。在5G基础设施建设方面，华为也积极参与。根据相关数据，2022年全球5G基础设施市场规模接近300亿美元，累计总规模超过900亿美元，2022年全球5G基站出货量超过140万个，同比增长20%，累计出货超过