《网络系统建设与运维》课件-项目一 5G技术特点和网

1.15G技术特点认知5G技术特点概述5G低能耗特点5G高速率特点5G万物互联特点5G低时延特点5G网络特性指标5G网络特点就是为用户提供光纤般的接入速率，“零”时延的使用体验，千亿设备的连接能力，超高流量密度、超高连接数密度，超高移动性以及超高网络能效。5G技术特点概述5G低能耗特点5G高速率特点5G万物互联特点5G低时延特点低能耗5G带来的超高能效：5G的功耗不能高于4G，虽然5G的总功耗大于4G（原因是带宽大，达到100M，天线收发多，达到64T64R），但每bit的功耗低，所以这里说5G是每bit的能效比4G高100倍。5G技术特点概述5G低能耗特点5G高速率特点5G万物互联特点5G低时延特点5G高速率5G网络也就是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒10GB+，相比较之前的4G网路传输速率提升10倍以上，利用高速率特点可以实现超高清，VR和AR方面的应用。标清(240P/360P)高清

(480P/720P)全高清(1080P)超高清(4K)1Mbps2.5-4Mbps4-6Mbps>30-40MMbps10G+bps每用户VR（虚拟现实），沉浸式体验5G高速率5G技术特点概述5G低能耗特点5G高速率特点5G万物互联特点5G低时延特点万物互联5G将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统。万物互联5G将改变社会，未来它将跟人工智能、大数据紧密结合，开启万物互联的全新时代，解决人与物、物与物之间的沟通，大到停车场、体育馆、购物场所的智能化改造，小到家庭智能硬件、出行，都将重塑我们的生活。实时监控城市照明管理公共设施管理环境监控污染监控智能停车实时监控智能电网智能电网智能抄表智能抄表5G传感器5G网络实时监控实时监控5G技术特点概述5G低能耗特点5G高速率特点5G万物互联特点5G低时延特点低时延5G提出了毫秒级的端到端时延要求，理想情况下端到端时延为1ms，典型端到端时延为5-10ms左右。我们目前使用的4G网络，端到端理想时延是10ms左右，LTE的端到端典型时延是50-100ms，这意味着5G将端到端时延缩短为4G的十分之一。5G是实现全自动驾驶的关键，利用端到端低时延的特点，对于智能驾驶技术来说是突破性的进展。低时延1990s’2000s’20152020s’2030s’基于无线/有线的

RSU通信2G/3G/4G蜂窝网络LTE-V2X(4.5G)5G路边通信车联网

信息化、在线导航、远程诊断等安全驾驶

V2V,V2I,V2P(V2X)驾驶员辅助及部分自动化智能驾驶

高度自动化及全自动化驾驶5GAutomotiveAssociation(5GAA)WasFoundedinMunich,September,2016智能驾驶KPI需求*由美国汽车工程师学会和德国汽车工业学会联合定义>99.999%可靠性<5~10ms端到端时延保证自动化程度传输时延(ms)传输速率/车（Mbps）典型系统驾驶辅助100-10000.2导航、车道偏离部分自动化20-1000.5自动制动、紧急避险条件自动化10-2016驾驶员监控高级自动化/全自动化1-10100无人驾驶谷歌定义自动驾驶三要素前导--云端--全联感汽车低时延远程医疗部分在对于高速率的需求的同时，也要求低时延，5G网络正好可以满足该需求。端到端时延低于20ms远程手术的带宽要求可达Gbps级别要求5G网络可提供专用的虚拟网络资源以避免其他网络接入请求要求5G网络提供网络切片,在紧急状况下提供保障的SLA服务(guaranteedSLAs)以及高通信优先级(trafficprioritization)时延带宽要求覆盖整个医疗区域覆盖可用性&可靠性安全1.25G应用场景认知5G应用场景划分eMBB业务场景mMTC业务场景uRLLC业务场景5G应用商业模式ITU对5G应用场景的划分5GKPI全方位超越4G5G开启万物互联，深刻变革社会生活5G应用场景划分eMBB业务场景mMTC业务场景uRLLC业务场景5G应用商业模式eMBB典型应用AR/VR或许就是5G的杀手级应用，因为AR/VR正好需要速率快和时延低，5G网络主要特点正好满足。AR/VR/高清视频场景应用探索AR远程协作8K云VR直播智慧旅游/会展高清远程示教VR云游戏可应用于远程教育、远程信访、远程党建等具体业务《一块屏幕改变命运》会展或旅游景点部署人脸识别摄像头，通过5G回传，实现人脸识别、认证及轨迹跟踪。头戴式AR设备，通过5G实现高清视频双向通讯，实现AR协作辅助VR游戏在边缘计算单元实时媒体处理，GPU图像渲染等，用户无需配置VR游戏主机，仅需VR显示单元超高清8KVR直播，超过100Mbps上行直播图像传输速率5G应用场景划分eMBB业务场景mMTC业务场景uRLLC业务场景5G应用商业模式mMTC典型应用物联网(IoT)应用是5G技术所瞄准的发展主轴之一，而网络等待时间的性能表现，将成为5G技术能否在物联网应用市场上攻城略地的重要衡量指针。工业互联变革内因呼唤5G，提高生产效率和竞争力1自动化2信息化❞智能生产和管理生产和作业模式创新新产业体系工业互联的变革内因：本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现生产经营变革单机/产线自动化MES/ERP3互联网化网络互联4智能化智能制造网络平台安全工业互联网的核心要素移动性刚需有线替代野外数采远程控制产线柔性5G应用场景划分eMBB业务场景mMTC业务场景uRLLC业务场景5G应用商业模式URLLC典型应用uRLLC超高可靠超低时延通信场景主要满足人-物连接需求，对时延要求低至1ms，可靠性高至99.999%。主要应用包括车联网的自动驾驶、工业自动化、移动医疗等高可靠性应用。制式覆盖范围最小时延最大速率最高车速美国欧洲中国DSRC300m-1km20ms27Mbps200km/h√√LTE-V100m-3km20ms100Mbps160km/h√√5G100m-3km1ms10Gbps500km/h√√信息服务类应用高精度地图下载信号灯配时提醒周边服务信息推送交通安全类应用交叉路碰撞预警前后车事故预警路侧异常预警交通效率类应用道路车速引导车辆路径优化道路流量优化高度协同类应用车队编队行驶远程遥控驾驶自动泊车入位连接需求覆盖大（全覆盖）带宽100Mbps->1Gbps连接需求覆盖小（<300m）时延20ms->2ms可靠性99.999%连接需求覆盖大（1000m->全覆盖）时延20ms->2ms可靠性99.999%连接需求覆盖大（1000m->全覆盖）时延20ms->2ms可靠性99.999%低时延高可靠的通信连接是车联网的基础到2025年5G连接的汽车将达到5,030万辆联网汽车将在2025~2030年之间持续大幅增长信息服务类应用交通安全类应用5G应用场景划分eMBB业务场景mMTC业务场景uRLLC业务场景5G应用商业模式运营商加速落入流量陷阱亟需寻找新的发展契机国内运营商5G建设在即，但投入巨大，亟需拓展营收空间

数字化转型为电信运营商带来增量市场空间

5G时代，用户价值计量体系亟需重构

以权益法则为核心增强电信传统业务在5G来临之际，通过重构价值计量体系，差异化的服务差异化用户权益，切入垂直行业，提升连接价值，通过这种切片化的经营思路来拓宽商业模式类型。切片经营打造差异化用户权益价值

5G新商业模式

5G商业模式将分为三个方面运营商与传统产业链合纵连横运营商将从管道商的角色，转换成为端到端的服务商，整合传统产业所具备的行业知识与行业资源，分享从创新中获得的商业价值，比如在汽车行业，与车企合作，运营商利用自身的网络优势，切入垂直行业，提供车联网、自动驾驶方面的服务平台，帮助车企完成精细化和专业化的服务，提高用户体验。运营商和互联网公司协作运营商利用自身的网络优势，结合互联网企业的强大内容资源，建立基于5G的内容生产、分发平台，共同打造和深入发掘双方在数字内容领域积累的丰富资源，形成融合型的合作模式，比如在与媒体平台合力打造丰富的IP资源，利用5G网络的特点，给用户提供极致的视听体验。运营商需要一网多用，一网多能运营商通过网络切片和虚拟化技术等新技术，降低网络的建设成本，提高网络的弹性，可以有针对性的提供差异性的网络服务，如接入速率、时延和智能等方面，利用不同的服务划分不同的用户等级，重建运营商的用户价值体系，给高价值的用户更好的使用体验。1.35G网络架构认知5G网络部署方式5G网络架构5G基站内部架构5G基站工作原理和部署方式5G网络架构的发展方向

虚拟化、组件化、可编排是5G网络架构最大的特点，各种不同的业务场景由不同的网络切片来负责处理端到端组网架构

3GPP关于4G/5G融合网络部署方式

5G网络部署方式协议定义的多种5G网络部署方式，根据5G控制面锚点不同区分为两大类：独立部署（SA）和非独立部署(NSA)独立部署(Standalone)：是指以5GNR做为控制面锚点接入5GCOption2架构是将独立的新无线接口（NR）连接到5GC（下一代核心网）5GCNROption2:StandaloneNR,5GCconnected优势劣势对现有2G/3G/4G网络无影响不影响现网2G/3G/4G用户01可快速部署，直接引入5G新网元，不需要对现网改造当NR未实现连续覆盖时，语音连续性依赖跨系统切换需要同时部署NR和5GC引入5GC，提供5G新功能新业务5GNSA网络部署方式非独立NR部署(Non-standalone)：是指5GNR的部署以LTEeNB做为控制面锚点接入EPC，或以eLTEeNB做为控制面锚点接入5GC;Option3与Option7的区别在于，Option3的核心网采用EPC，使用LTEeNB,而Option7的核心网采用5GC，使用eLTEeNB。EPC5GCLTENROption3:Non-Standalone,LTEassistedEPC5GCLTENR1AOption3a:Non-Standalone,LTEassistedOption7:Non-Standalone,LTEassistedEPC5GCeLTENREPC5GCeLTENROption7a:Non-Standalone,LTEassisted1A-LIKEEPC5GCLTENROption3x:Non-Standalone,LTEassistedOption7x:Non-Standalone,LTEassistedEPC5GCeLTENROption3系列Option7系列Option3/3xOption7/7x方案对比NSAOption3模式下，LTEeNodeB不但要作为NR锚点，还需要作为数据汇聚和分发点，对LTEeNodeB处理能力要求很高。Option3X作为Option3的优化方案，将NR作为数据汇聚和分发点，充分利用NR设备处理能力更强的优势，便捷提升网络处理能力。同样情况也适合Option7/7x方案。Option3系优势Option3系劣势对NR覆盖无要求语音业务连续性有保障无法支持5GC引入的新业务改动小，投资少，建网速度快数据业务对NR覆盖无要求语音业务连续性通过VoLTE保证，要求VoLTE连续覆盖需要新建5GC，建网进度依赖于5GC产业成熟度LTE需升级改造为eLTE，改动较大支持5G5GC引入的新业务需要推动5G到2G/3G网络的CSFB的语音回落流程Option7系优势Option7系劣势SAvsNSA优劣势分析相对于NSA，SA对LTE现网改造更小，且便于引入5G新业务，但是投资成本高，产业进度略晚，SA和NSA各有优劣，建议运营商根据实际需求选择建网模式。SAOption2对4G

LTE网络无影响，建网一步到位5G按需投资，快速建网，投资回报更快5G建设和4GLTE强绑定，NSA到SA的过程需要无线网和核心网多次升级需要5GNR成片连续覆盖，初期投资成本高支持5G各种新业务及网络切片NSA标准冻结早，产业更成熟，业务连续性更好Option3/3a需改造4G无线网和EPC支持双连接功能，Option7/7a，需升级4G无线网至eLTE，无需改造EPC，依赖5GC产业成熟度。NSAOption4/4a需要4G升级至eLTE，Option4无线网分流需升级4GBBU硬件初期投资成本低，但是难以引入5G新业务，SA目标网总投资成本高5G多种网络部署方式应用建议Option2对LTE网络无影响，引入简单，可快速验证5G性能，但NR需实现连续覆盖，否则语音业务切换流程复杂，QoS无法保障，Option3X网元更改少，与现网耦合程度深，适合引入初期NR终端比例小的情况；Option7X可实现全5G能力，有效避免后续无线网络的多次升级，适合在5GC产业成熟情况下的引入5GCNROption2Option2NR连续覆盖场景推荐优先采用Option2建网NR非连续覆盖场景采用Option3X或Option7X建网OrNR逐步实现连续覆盖EPC5GCLTENROption3XOption7x:EPC5GCeLTENROption4EPC5GCLTENR5G网络部署方式5G网络架构5G基站内部架构5G基站工作原理和部署方式5G网络架构在4G到5G演进过程中，核心网侧在从EPC向5GC演进，而无线侧网络组成类似，都是由5G基站gNB（gNodeB）和4G基站ng-eNB（eNodeB）组成。EPC，EvolvedPacketCore，演进的核心网，即LTE核心网。 AMF：AccessandMobilityManagementFunction，接入和移动管理功能。 UPF：UserPlaneFunction，用户面管理功能。5G网络架构5G核心网媒体面和控制面云化，按照应用切片，媒体面分布式下沉，满足不同应用场景的功能和性能要求。回传网和云间DCI需要在一张网上进行统一承载，回传网和DCI位置可能重合。5GRAN的CU和DU重定义，带动RAN的非实时部分云化和前传接口的分组化，前传和回传的界限趋向于模糊。5G网络部署方式5G网络架构5G基站内部架构5G基站工作原理和部署方式4G到5G基站的演进5G基站重构的驱动力5G基站重构为CU和DU两个逻辑网元5G的基站功能重构为CU和DU两个功能实体。CU与DU功能的切分以处理内容的实时性进行区分。CU(CentralizedUnit)：主要包括非实时的无线高层协议栈功能，同时也支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署5G的基站功能重构：CU：DU(DistributedUnit):主要处理物理层功能和实时性需求的层2功能。考虑节省RRU与DU之间的传输资源，部分物理层功能也可上移至RRU实现DU：原BBU基带功能部分上移，以降低DU-RRU之间的传输带宽AAU：5G网络部署方式5G网络架构5G基站内部架构5G基站工作原理和部署方式5G基站工作原理5G基站通过传输网络连接到核心网，完成控制信令、业务信息的传送工作，基站侧将控制信令、业务信息经过基带和射频处理，然后送到天线上进行发射。终端通过无线信道接收天线所发射的无线电波，然后解调出属于自己的信号完成从核心网到无线终端的信息接受，我们无线通信网是一个双向通信的过程，终端也会通过自身的天线发射无线电波，基站侧接受后将解调出对应的控制信令、业务信息通过传输网络发送给核心网侧。5G基站重构下的RAN切分方案CU/DU高层切分：R15阶段CU/DU高层分割采用option2，也就是将PDCP/RRC作为集中单元并将RLC/MAC/PHY作为分布单元。DU/AAU低层切分：BBU/RRU之间的接口是否标准化存在争议，目前该接口有行业组织在研究。关注非实时类业务功能，部分核心网功能以及MEC功能向基于IT平台的云化方向发展关注物理层和L2实时类业务功能向专用或基于IT平台的趋势发展为节省RRU/AAU和DU间的带宽，部分物理层功能下移到RRU/AAU5GRRU/AAUDURRCPDCPLow-RLCHigh-MACLow-MACHigh-PHYLow-PHYRFRRCPDCPHigh-MACLow-MACHigh-PHYLow-PHYRFDataDataOption1Option2Option3Option4Option5Option6Option7Fronthaul(NewCPRI)MidhaulHigh-RLCHigh-RLCLow-RLCOption8CUCU/DU高层切分DU/AAU低层切分RAN切分后带来的5G多种部署方式CU云化的价值，资源池，高可扩展性：集中的控制面可以避免单站话务超过设计值时单点扩容，享受统计复用收益。多连接汇聚，性能优化：统一的多连接锚点，位置