《5G移动通信技术》 课件 项目2 5G网络技术

项目二任务一

5G的发展需求和发展愿景学习目标知识点1：能够举例个人移动通信业务对网络性能的需求与愿景。知识点2：能够举例说明智慧工厂对网络性能的需求与愿景。移动通信的演进人类的欲望一直都在驱使着我们去探索和创新。为了满足对更好生活的渴望，我们不断地研发新的技术，不断地改进我们的生产与生活方式。从最初的石器时代，到现在的计算机、互联网和人工智能，科技在不断地提升我们的生活质量。现如今云计算、大数据、人工智能等技术的不断发展，各行各业都在加速数字化转型。数字化转型需要高速、可靠、智能的网络支持，5G网络的高速率、大带宽和低延迟特性可以满足这一需求，为各行各业的数字化转型提供了强有力的支持。“”本次任务举例了一些5G的应用场景，这些业务和应用对网络的需求各不相同，要求网络能够提供多样化的服务，同时还需要网络具备更高的安全性和可靠性。5G网络可以提供更加灵活、智能和安全的服务，满足不同业务和应用的需求。”知识储备:未来的5G移动通信系统将渗透到社会的各个领域中，以用户为中心构建全方位的信息生态系统。5G将使信息突破时空限制，提供极佳的交互体验，为用户带来身临其境的信息盛宴。通过无缝融合的方式，便捷地实现人与万物的智能互联。5G将为人们提供接近“零”时延的使用体验，同时提供千亿设备的连接能力，超高的流量密度，最终实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景。（1）带宽类数据业务场景

现如今，我们经常听到AR、VR、MR、XR等术语，但是它们究竟代表什么意思呢？它们之间又有什么区别呢？日常生活中你都接触到哪个R？

VR（VirtualReality）：虚拟现实，是指通过计算机技术生成一个与真实世界完全不同的三维（3D）虚拟环境，让用户能够沉浸到其中，感受到虚拟的视觉、听觉、触觉等。例如，人们通过头戴设备，可以进入虚拟的游戏、电影等场景。VR对网络性能的需求见表2-1-1。01AR（AugmentedReality）：增强现实，是指通过计算机技术将虚拟信息叠加到真实世界中，让用户能够感知到虚实结合的场景。例如，通过智能手机或头戴设备，可以在现实环境中看到虚拟的导航、标识、角色等。如果要实现高质量的AR体验，如高清晰度视频流、实时交互等，需要的网络带宽可能在200Mbps以上。同时，由于AR应用需要与现实场景进行实时交互，因此对网络延迟的要求也非常严格，通常需要低于5ms的延迟以保证良好的用户体验。MR（MixedReality）：混合现实，是指将真实世界和虚拟世界融合在一起，让用户能够在真实环境中与虚拟物体进行交互。例如，通过头戴设备或透明屏幕，可以在现实环境中操控虚拟的工具、模型、人物等。具体来说，如果要实现高质量的MR体验，如高清晰度视频流、实时交互等，需要的网络带宽可能在100Mbps以上。同时，由于MR应用需要与现实场景进行实时交互，因此对网络延迟的要求也非常严格，通常需要低于10ms的延迟以保证良好的用户体验。另外，随着MR技术的发展和应用场景的多样化，对网络带宽的需求也可能会有所增加。例如，如果要在更大的空间内实现MR体验，或者需要支持更多用户同时参与，那么对网络带宽的需求就可能更高。XR包括三种技术:AR、VR、MR。AR(AugmentedReality)即增强现实，该技术通过计算机算法将文字、图像、3D模型、视频等虚拟信息叠加到真实世界的环境中，用户可以借助镜片等介质“观看”其所处的世界，从而拥有“超现实”的感官体验实现对现实世界的“增强”作用。如果要实现高质量的XR体验，如高清晰度视频流、实时交互等，需要的网络带宽可能在500Mbps以上，通常需要低于20ms的延迟以保证良好的用户体验。当然对网络带宽的需求，具体取决于应用场景和体验质量的要求。综上所述，对于AR、VR、MR、XR应用来说，业务对网络的带宽、高速传输和低延迟特性的要求是非常重要的。而当前4G网络理论峰值速率为100Mbit/s至150Mbit/s,平时用户体验速率大概为30-50Mbit/s,显然4G网络无法支持以上业务。为了保证良好的用户体验，需要在5G网络环境下提供足够的网络带宽和低延迟的网络连接。（2）工业领域场景当前全球工业正处于第四次工业革命时期，产业数字化、网络化、智能化已成为发展主流，以5G为代表的新一代信息通信技术成为工业发展的技术创新动力。工业生态体系变革带动了工业网络的优化升级，工业通信网络正由传统的现场总线向工业以太网、工业无线网进行演进。5G技术作为新一代的通信平台，其技术特性充分匹配工业实时、可靠、安全的通信要求，5G技术与工业生产的有机融合将进一步激发工业界的创新动力。5G技术的低时延、超可靠、大连接特性，解决了工业领域传统短距离无线通信的痛点：覆盖范围小、网络不稳定、终端连接率不足等方面的问题，使得5G无线技术有能力承载工业现场的各类通信业务。行业相关机构研究报告指出工业网络市场份中无线业务继续以24%的速度快速增长，无线网络现已拥有7%的市场份额。未来5G无线业务将在工厂全面落地，从园区监测、智能物流、智能控制等生产环节到工业自动化核心生产环节。传统的工业生产现场存在大量移动设备(诸如随行夹具、机器人抓手、输送设备等)，现有有线组网复杂、线路布放相对杂乱，无法有效兼容数据采集、AR、机器视觉等非实时IT业务，工业现场需引入5G通信技术解决当前难题，进而带动工业领域的创新变革。5G带来三个方面的改变:一是去掉有线束缚，解决不便于有线连接的移动类场景，同时减少移动造成的通信故障。二是智能融合组网，5G提供IT非实时与OT实时多业务共用一张网的能力，网络的扁平化架构可以解决业务兼容问题。三是工业控制应用，5G与工业的融合将加速机器人应用落地，为工厂的智能化柔性生产夯实基础。工业现场实时控制对5G网络提出低时延与高可靠性的要求，在网络扁平化的同时，要求工业5G具备eMBB和URLLC等特性的多业务能力。5G超可靠低延迟通信(URLLC)特性不断成熟，相关应用从单链路的人机远程操控，逐步开始进入工业自动化控制的人机界面控制与现场实时控制。

任务实施步骤1：请说明AR、VR、MR、XR为什么需要5G网络提供支撑，同时谈谈身边这类业务中哪些可以使用5G网络技术。步骤2：请简述5G通信网络在工业生产领域应用的优势以及你认为工业领域中哪方面可以有效的利用5G网络。

任务实施评价本次任务实施评价见表2-1-2。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表2-1-3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

任务拓展汽车制造是国家经济的重要支柱产业,当下正处在数字化转型、新能源生产线创新发展的关键时期，5G与人工智能、大数据分析等新技术融合，将有效激发产业创新动力，支撑汽车制造行业构建柔性化智能产线，助力产业转型发展。汽车的制造工艺主要有冲压、焊装、涂装、总装，也就是俗称的“四大工艺”。焊装和总装车间的各种设备连接和操作均具有典型性，包括机器人、转台、滑台、车型识别系统(ID)、皮带辊床等设备，能够覆盖大部分的典型场景，可以代表汽车行业产线的典型特征。如今汽车市场中消费者个性化需求增加，为了抢占市场，需建立面向多车型快速上线的柔性生产，而现有工业网络存在以下问题:信息采集采用标准以太网，使用多种类型的总线网络导致协议接口众多。网络采用硬线铜缆，数据采集、工业控制都进行独立布线，需投入大量的资金，施工周期长。新车型导入涉及网络改造、网络重建，工程复杂，灵活性差。生产过程中由于设备长时间运行导致的网络硬线故障较高，处理时困难，解决时间长。5G商用以来，产业数字化成效已经初步显现，目前多家车企制造企业正在开展智慧工厂，“5G+工业互联网”将是汽车制造领域一个新的发力点，5G将打破传统工业网络结构，解决现存网络痛点。谢谢项目二任务二5G手机技术5G手机技术学习目标知识点1：能够说出SLP技术的基本思想及其优势。知识点2：能够描述手机天线技术简史与5G手机天线技术。移动通信的演进在可以预见的未来，4G手机将渐渐步入尾声，5G手机将成为主流。如今VR虽然还是刚刚兴起不久，甚至很多VR游戏显得十分稚嫩，但未来一切就会彻底改变，这要求使用创新性技术赋予手机新功能，未来手机将支持VR、3D投影通话、云存储等功能。5G手机牵涉到整个产业链的技术升级，它和以往手机的区别在什么地方，哪些技术又会在5G手机中起到关键作用，本次任务我们来浅谈一下5G手机背后的关键技术SLP和天线。“”本次任务从最贴合普通大众关注的问题入手，以手机基本架构开始，浅谈SLP技术在5G手机中的运用。该项技术使手机在增加新功能、新应用的情况下保持灵巧与轻便。最后简述手机天线发展史，介绍多天线技术提高数据传输速率与降低迟延基本原理。”知识储备:手机芯片是智能手机中的核心部件，负责处理和协调手机的各个部件，包括CPU、GPU、基带芯片、内存芯片等。当前市场上的手机芯片主要供应商包括高通、联发科、华为海思、苹果等。不同的手机芯片在性能、功耗、价格等方面都有不同的表现，选用合适的芯片对于手机制造商来说至关重要。关于芯片的知识太过高深，所以我们从其他方面对手机进行技术解读。为了方便大家理解，根据现在市场上的手机整体结构，我们做了一个抽象的示意图，如图2-2-1所示，当然，未来的手机将会做出创新性的调整。（1）SLP技术

为了实现相应的功能应用，拆开手机，你会发现现如今PCB板（印制电路板，又称印刷线路板，用于电子元器件电气连接的载体）上容纳的元件几乎已经堆到了极限，如图2-2-2所示。在此背景下，对PCB导体宽度、间距、微孔盘直径和孔中心距、导体层和绝缘层厚度的要求都在降低，而受传统制造工艺限制，无法满足上述要求。因此，堆叠层数更多、线宽和线间距更小、能够承载更多功能模块的SLP技术成为解决这一问题的必然选择。SLP技术是一种系统级封装（SysteminPackage）技术，用于封装电子系统，通过先进的焊接工艺，将多层堆叠的PCB板电路连接相通，从而将主板从“2D变成3D”，充分利用机身的空间，如华为Mate系列采用的多层主板技术。使用相同功能的PCB，SLP可以大大减少电路板的面积和厚度，厚度减少约30%，面积减少约50%，可以为电子产品开发新硬件或增加电池容量腾出更多空间。01（2）天线技术5G的到来也给手机天线带来了巨大的挑战，天线对手机起的作用，类似于人的眼、耳、喉。随着移动通信技术的持续发展，手机的“眼、耳、喉”也在不断变化，发展历程可大致分为外置天线、内置天线、金属边框、MIMO天线、毫米波天线。图2-2-3是使用各类天线技术的典型手机。1983年出现了第一部手持式的无线电话：摩托罗拉DynaTAC。其采用的天线结构就是外置天线的典型代表，采用单极子天线设计。外置天线由于设置在手机壳体之外，受壳体的体积限制较小，受手机内部电子器件的影响也较小，因此可以获得优异的无线通信性能，从而广泛应用于1G时代的手机。诺基亚设计的直板手机Nokia3210中采用的天线为典型的内置天线，即平面倒F天线（PIFA，PlanarInverted-FAntenna）。长久以来诺基亚手机能砸核桃的质量被人津津乐道，而诺基亚手机的天线设计也是业界标杆。诺基亚先设计天线再设计手机的理念影响了很多厂商。在很长一段时间内诺基亚擅长的PIFA天线都是手机内置天线的首选。PIFA天线的优点有很多：体积小，频带宽，增益高，SAR值很低。但其辐射平面到地面的剖面高度一般不能低于6mm。随着超薄手机的流行，PIFA天线不再适用于手机内置天线的设计。2010年6月苹果公司发布的iPhone4独具匠心地将手机天线和位于手机厚度方向中间的边框整合在一起，玻璃材质机身和银灰色金属边框天线的结合让iPhone4犹如艺术品一样优雅漂亮。iPhone4的金属边框被设计为两段，一部分负责WiFi、蓝牙和GPS频段的辐射，另一段实现UMTS/GSM手机网络的辐射。在iPhone4问世后全球各大主流手机生产商也纷纷推出了类似的金属边框天线的设计，当然手机天线需要根据实际情况作出特别的设计与调整。为了实现高速率、低迟延、大连接，5G手机天线需求数量增加，天线小型化成为趋势。5G中使用sub-6GHz频段的天线继续沿用并优化LTE网络中MIMO技术，如图2-2-4所示。华为Mate50系列的天线数量有21根天线。其中,2根属于GPS的，用于手机各种APP定位；4根属于WiFi的；1根用于NFC，是“近场通信”，用于手机刷公交卡、刷银行卡的通信功能；剩下的14根天线是5G天线，是各种5G频段与4G频段天线的组合。

任务实施步骤1：结合本次任务内容，阐述当前5G手机制造面临的挑战，同时畅想未来手机的样子。步骤2：请查阅相关资料，说一说如今市场上流行的手机内置的天线数量。

任务实施评价本次任务实施评价见表2-2-1。。任务自我评价团队评价教师评价20分50分30分团队协作

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学习过程遇到哪些困难？

如何解决遇到的问题。

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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2-2-2。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时讯表2-2-2任务总结表

任务拓展LCP（LiquidCrystalPolymer）即液晶高分子聚合物，是80年代初期发展起来的一种新型高性能特种工程塑料，具有优异的电学特征：在高达110GHz的全部射频范围，其介电常数能保持相对恒定，且数值较低，一致性良好。损耗非常小，仅为2‰，即使在110GHz时也只会增加到4.5‰，因此它非常适合毫米波应用。热膨胀特性非常小，可以作为理想的高频封装材料。LCP天线优异的电学特征减少了通信损耗，尤其是在5G高频段通讯的条件下。传统PI软板天线对2.4G的射频信号将产生约2%的电磁损耗，而且随着通信频率提高，损耗就越大,而采用LCP基材损耗仅为2‰—4‰，比前者小10倍，可以有效降低损耗。LCP天线可以满足5G频段低损耗的需求。谢谢项目二任务三5G无线技术学习目标知识点1：能够说出5G移动通信网络中无线部分所使用的一些关键技术。知识点2：能够描述MassiveMIMO在5G系统中的应用。移动通信的演进5G手机精彩纷呈的业务是通过无线电波进行信息的传输，无线电通信的最大魅力在于人们可以省去敷设导线的麻烦，实现更加自由、更加快捷、无障碍的信息交流和沟通。为了实现高带宽、低迟延、大连接特性，5G网络在无线技术上除了对原有技术进行优化创新之外，还应用了一些全新的技术。本次任务主要介绍了5G在无线接口所使用的一些无线技术。“”5G无线网络采用毫米波通信丰富了频率资源，增加了传输带宽，同时使用MassiveMIMO技术提高网络与终端之间的传输速率。在终端之间采用D2D技术，有效降低无线网络负荷，拓展了无线连接边界。”知识储备:5G应用三大场景eMBB、uRLLC和mMTC，这三大愿景分别是10Gbit/s的峰值速率、1ms的端到端迟延以及100万设备平方千米的连接。为了实现这些愿景，5G网络在无线技术上增加了一些关键技术来支撑。（1）采用毫米波通信移动通信依赖无线频谱资源，然而目前几乎所有的商业无线通信工作频段都集中在300MHz～3GHz频段，而3～300GHz(毫米波)频段的利用率相对较低，有效地利用该频段资源，将有助于解决频谱资源短缺问题，同时还满足大数据的传输要求，提高网络传输效率。5G移动通信系统是一个广覆盖、高容量、多连接、低时延和高可靠性网络，将毫米波通信技术应用于5G通信系统，是一种业界普遍认同的愿景。5G频率资源可以分为以下两个频率范围，一个是Sub6G频段，即低频段，是5G的主要频段；另一个是毫米波即高频段，是5G的扩展频段，频率资源丰富。毫米波通信的许多特点契合人们对5G移动通信系统制定的相关愿景。其最突出的优点是波长短和频带宽，是微型化和集成化通信设备支撑高性能、超宽带通信系统的技术基础，同时也为5G系统的超高速率和超连接数量提供了保证。毫米波通信设备的体积小、重量轻，便于微型化、集成化和模块化设计，不仅可以使天线获得很高的方向性和天线增益，还特别适合移动终端的设计理念。01（2）MassiveMIMO技术大规模MIMO(MassiveMIMO如图2-3-2所示)是5G移动通信系统提高系统容量和频谱利用率的关键技术。它最早由美国贝尔实验室研究人员提出，他们研究发现，当小区的天线数目趋于无穷时，加性高斯白噪声和瑞利衰落等负面影响全都可以忽略不计，数据传输速率能得到极大提高。在大规模MIMO系统中，基站配置大量的天线数目通常有几十、几百甚至几千根，而基站所服务的用户设备（如手机）数目远少于基站天线数目，基站利用同一个时频资源同时服务若个UE，充分发掘系统的空间自由度。从而增强了基站同时接收和发送多路不同信号的能力，大大提高了频谱利用率、数据传输的稳定性和可靠性。

MassiveMIMO大规模天线阵列，为了实现相应的功能，至少要求有16根收发天线。华为目前做到了业界领先的64根收发天线，实现了64发64收，当然如果做到128发128收甚至更多则天线赋能效果更好。通过足够数量的天线可以实现更灵活精确的三维立体窄波束赋形，使得更多用户复用无线时频资源，从而达到提升覆盖能力和系统容量并降低系统干扰的目的。这就如同家用的无线路由器，一般情况下无线路由器的天线数越多，路由器的信号越好、传输速率越快。当然这个前提是用户手机的天线数量，如果用户的天线只有两根（一发一收），则用户的峰值速率不会得到明显的提升。当用户终端的天线有4根及以上，则由于此时用户下行可以同时接收4个甚至更多的数据流，所以单用户的峰值速率会得到成倍提升。（3）D2D（Device-to-Device）D2D指的是两个终端设备之间的相互通信。在D2D技术出现之前，已有类似的通信技术出现，如蓝牙(短距离时分双工通信)，Wi-FiDirect(更快的传输速度和更远的传输距离)等。D2D通俗点讲就是终端间的直接通信,与常规蜂窝通信的主要区别是不需要基站进行信息中转。在5G网络中，我们为了提升信息收发和传输效率，会引入终端直通技术；其原因是终端直通可以减少回传网络中的大数据流量，同时相关信令的负载也减轻，降低了中心网络节点流量管理和转发信息的需求。D2D通信的典型场景之一是车联网中的V2V（Vehicle-to-Vehicle）通信。比如，在高速行车时，车辆的变道、减速等操作动作，可以通过D2D通信的方式向周边车辆发出预警，其他车辆基于接收到的预警对驾驶员进行警示，甚至紧急情况下对车辆进行自主操控，以缩短行车中面临紧急状况时驾驶员的反应时间，降低交通事故发生率。另外，通过D2D技术，车辆更可靠地发现和识别其附近的特定车辆，比如经过路口时的具有潜在危险的车辆、具有特定性质的需要特别关注的车辆（如载有危险品的车辆、校车）等。基于终端直通的D2D由于在通信时延、邻近发现等方面的特性，使得其应用于车联网车辆安全领域具有先天优势。

任务实施步骤1：仔细阅读知识内容归纳总结毫米波通信的优势。步骤2：仔细阅读知识内容并归纳总结MassiveMIMO在5G网络中的优势。

任务实施评价本次任务实施评价见表2-3-1。任务自我评价团队评价教师评价20分50分30分团队协作

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得分小结

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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2-3-2。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时讯表2-3-2任务总结表

任务拓展双工技术是通信节点实现双向通信的关键之一。传统双工模式主要是频分双工(FDD）和时分双工(TDD)。时分双（TDD)是通过时间分隔实现信号的发送及接收；频分双工(FDD)是利用频率分隔实现信号的发送及接收。4G的FDD-LTE制式是FDD系统，我国企业主导的TD-LTE是TDD系统。在FDD移动通信系统中，基站发射机通过下行信道，将信息发送至移动终端，而移动终端则通过上行信道发送信息至基站接收机，因为下行信道和上行信道采用不同的频率，为此FDD付出两份频率开销。而TDD系统同样为双工通信都付出了双份资源开销。因为频率资源和时间资源具有等效性，所以理论上FDD和TDD具有相同的频谱效率。采用FDD模式的移动通信系统必须使用成对的收、发频带。然而，在实际系统中，有很多上下行非对称的业务，此时FDD系统的频谱利用率会大大降低。表2-3-3列出了不同业务上下行流量的比例，可以看出，不同业务、不同场景上下行流量的需求差别很大。因此采用成对的收发频带的FDD系统不能很好地匹配5G不同场景、不同业务的需求。灵活双工是指能够根据上下行业务变化情况，灵活地分配上下行的时间和频率资源，好地适应非对称、动态变化或突发性的业务分布，有效提高系统资源的利用率。灵活双工可以通过时域、频城的方案实现，若在时域实现，就是同一频段上下行时隙可灵活配比，也就是TDD方案。若在频域实现，则存在多于两个频段时，可以灵活配比上下行频段。谢谢项目二任务四5G组网技术学习目标知识点1：了解5G网络的基本框架，能解读5G组网方式。知识点2：知道通信网络中的基本术语。移动通信的演进在学习了手机、无线关键技术之后，我们进一步深入学习5G网络--组网技术。我国自2019年5G商用开始，5G网络建设逐步逐步加快，而今5G未能形成连续覆盖，相信未来很长的时间内，通信网将是4G和5G共存的局面，5G需要和4G配合组网。过去，每新一代移动通信系统的网络组网是独立进行的，并不会对已建移动通信系统加以充分考虑与利用。到了5G时代，由于5G将长期与4G共存甚至紧密合作，因此学习研究5G网络组网技术是当下重点，本次课我们来认识5G组网技术。“”5G网络组网方案有两大类：独立组网（SA)和非独立组网（NSA)。SA方式是通过新建5G网络设备（如基站和核心网）来实现5G网络的部署。NSA方式是使用现有4G网络的基础设施，辅以一定的技术改造或新建部分5G网络设施来实现5G网络的组网。”知识储备:（一）网络结构简图离用户设备UE（诸如手机、平板电脑等）最近的网络设备是基站、基站与手机之间通过无线电波进行信息通信，基站与核心网之间是通过光纤传输。在从4G到5G的演进过程中，从简易的网络拓扑结构角度上看，网络拓扑结构基本不变，只不过网络设备功能有所区别。在4G网络中，基站简称eNodeB，其升级版称作eLTE基站，4G核心网简称EPC（EvolvedPacketCore）。在5G网络中，经过功能重构后的基站简称gNodeB,而核心网相对于4G核心网进行改造升级后简称5GC、或者NGC。

在通信系统中，网络中传送的信息数据流存在用户面和控制面之分。简单的说用户面就是用户的业务数据，比如你看短视频时画面、语音等数据，使用微信时收发信息的的数据信息。控制面是负责传输控制信令的、这些信令指挥者数据的传输方式、路径等等。

在5G网络建设初期、中国移动、中国联通、中国电信等运营商为了减少5G的建设组网成本，充分应用原有4G网络设备，以达到快速部署5G网络的目的，但是这种组网模式只能实现5G网络的部分功能，这种组网模式就是非独立组网（NSA）。有非独立组网自然就会有与之相对应的独立组网，我们很容易的想到所有的设备是5G的那就是独立组网，没错，这种方式是最完美、最纯净的独立组网，但还有一类组网方式包含4G设备，但它也是归属于独立组网，因为网络重要的功能、控制节点由5G设备实现，至于哪种，我们稍后解读。01（二）非独立组网NSA上文提过，非独立组网是在4G网络的基础上进行5G网络的组网，充分利用了4G网络设备，在非独立组网这个技术方案上也分为不同的类型与系列，就如同我们的手机，同个厂商有不同的系列，比如华为有P系列、Mate系列、nova系列、麦芒系列、Nova系列、畅享系列。谈到非独立组网就不得不提两个系列，Option3系列和Option7系列。 Option3系列包含Option3、Option3a、Option3x三种方式，如图2-4-2所示。要看懂网络结构图，我们先得知道结构图中英文简写所代表意义：4G核心网(EPC)、4G基站（eNodeB/eLTE基站）、5G核心网（NGC）、5G基站（gNodeB）。观察Option3系列的网络结构，我们发现都是由4G核心网EPC、eNodeB、gNodeB还有手机UE组成。不同之处在于设备之间的“连线”不一样，S1-C表示S1接口控制面、S1-U表示S1接口用户面面。虚线代表着控制面数据的路径，实线代表着用户面路径。如果把数据路径比作道路的话，那么控制面就是警察，而用户面就是驾驶汽车在道路上行驶的人们，每个人都有不同的到达目的地（手机）。解读Option3：为了便于理解，我们在这里做个类比，在市中心（核心网EPC）的你（用户面）驾驶着车辆沿着道路回家（UE），共有两条路径---结构图中的实线，交警（控制面）在沿途的一些路段维持秩序，指挥交通。你回家的路径是①EPC--->eNodeB--->gNodeB--->UE、②EPC--->eNodeB--->UE。在第一条路径中5G站点gNodeB没有直达市中心（EPC）的路线，路况信息等都需要通过4G站点eNodeB进行中转。在这两个路线中，交警需要在eNodeB处进行车辆的管控与分流。也许你会说，我从eNodeB通过a路直达UE不就行了么？何必再拐弯，那样反而延迟到达时间，体验感也差，多此一举，何必再建设5G网络呢？其实不然，首先a是很久之前修好的道路，路面窄，车辆多，你回家的速度不会快而且路如果太堵你会很不开心。然而如果有一条新建的又平又宽的高速公路b、c可以到达UE的话，我想你会乐意选择这一条路径。在解读完Option3过后，我们可以通过同样的类比来对Option3a、Option3x进行解读。图2-3-2中五角星代表用户面数据分流点，有些路径只有用户面或者控制面。Option3系列不同点：在Option3组网场景中，用户面数据都先送达eNodeB侧。5G业务的大数据流量会对eNodeB的容量造成冲击，导致拥塞，需要对eNodeB相关资源进行扩容，因此不建议使用。在Option3a组网场景中，用户面数据在核心网EPC分流。由于核心网EPC对末端的无线路径（eNodeB/gNodeB--->UE）情况不可见，无法做到基于不同的情况进行动态分流，只能采取静态分配，因此也不建议使用。在Option3x组网场景中,用户面数据在gNodeB侧分流。由于eNodeB本身有4G用户,所以在eNodeB侧也存在S1接口。在这种组网场景中，由于gNodeB本身资源容量大，所以该方案中的5G大数据流量不会对现有的eNodeB造成冲击，还可以基于无线路径（gNodeB--->UE）进行动态分流，因此推荐使用，这也是目前现网采用的5G组网方案。Option7系列组网方案包括Option7、Option7a和Option7x，如图2-4-3。通过与Option3系列相比较，我们发现有两个方面的区别，Option7系列的核心网设备是5G设备NGC。4G基站不再是之前的eNodeB,而是升级版的基站eLTE基站。这种组网方式由于有了新设备的加入，所以支持更快、质量要求更高的通信业务。（三）独立组网NA在了解完非独立组网方式中的Option3系列与Option7系列后，我们来谈谈独立组网，独立组网方式有Option4、Option4a（图2-4-4）、Option2（图2-4-5）。看了Option4系列组网方式图后，你也行会晕乎乎的，这个系列不就是Option7系列吗？怎么回事？其实不然，你仔细观察、对比、找茬