5G移动通信发展现状与趋势(苏州)分析

5G移动通信发展现状与趋势大唐移动5G系统能力特征345G系统核心技术5G系统典型应用主要内容5G系统标准概述123445G的机会与挑战5GPRS/EDGE峰值速率(UL:DL)0.47/0.47Mbps3GPP阵营(GSM)WCDMA峰值速率5.76/14.4MbpsHSPATD-SCDMA峰值速率0.55/1.68MbpsTD-HSPAEV-DORel.0峰值速率：1.8/3.1MbpsD0Rel.ACDMA20001x3GPP2阵营(CDMA)LTEFDD峰值速率(20MHz)50M/150MbpsLTETDD峰值速率(20MHz)10M/110MbpsLTE-A峰值速率500M~1GbpsMobileWiMAX802.16e峰值速率75MbpsMobileWiMAX802.16m峰值速率500M~1GbpsWiMAX阵营TDMACDMAOFDMA2G3G3.9G4G3移动通信技术演进——时代的变革IMT-2020(5G)推进组发布白皮书立项研究5G业务需求成立5GPP5G推进计划5G国际厂商技术推动

5G国内厂商技术推动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、massiveMIMO、5G双工）中兴网络切片（NFV/SDN/SON）5G空口（4G演进、新高频低频）毫米波、IOT大唐MassiveMIMOUDN灵活双工毫米波2010-2030年全球和中国移动终端及物联网连接数增长趋势移动业务市场趋势2010-2030年全球和中国移动数据流量增长趋势（单位：倍）9中国在未来5G网络中角色1G->4G：以业务能力或某典型技术来区分。5G：业务驱动数据-量、密度、大数据。连接-量、密度、物联网。体验-随时随地、快速、可靠、低成本。中国策略：3G形成突破、4G国际同步、5G引领全球模拟化数字化IP化IT化ICT化5G系统能力特征345G系统核心技术5G系统典型应用主要内容5G系统标准概述123445G的机会与挑战55G—未来触手可及融合创新100Mbps1Gbps10GbpsIMT-2020技术愿景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

LTE-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。5G总体愿景5G性能指标需求145G网络逻辑架构网络功能虚拟化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控制平面控制集中化、简单化服务差异化、开放化转发平面用户面下沉分布式网关移动边缘内容与计算5G系统能力特征345G系统核心技术5G系统典型应用主要内容5G系统标准概述123445G的机会与挑战55G关键技术16重点研究方向：大规模天线技术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。功能和优势若基站配置400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。应用场景城区宏覆盖、高层建筑、室内外热点、郊区、无线回传链路技术方案面向异构和密集组网的massiveMIMO网络构架与组网方案MassiveMIMO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我们的贡献在IMT-2020推进组和Future论坛牵头大规模天线专题研究牵头承担863项目“5G无线传输关键技术研发”大规模天线技术概述ThroughputCapacityExperience理论基础当基站侧天线数远大于用户天线数时，各个用户的信道将趋于正交小区内同道干扰及加性噪声趋于消失，系统性能仅受限于邻区导频的复用所需的发射功率可以任意小密集站点MIMOC-RAN分布MIMO19大规模天线技术massiveMIMO大规模天线技术BeampatternCapacityLowerBoundsUpperBoundsEnergyEfficiencyDetectionResourceAllocationChannelModelingPrototypeBeamforming/Precoding重点研究方向：非正交多址接入技术技术原理PDMA图样分割多址接入（PatternDivisionMultipleAcess）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。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。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我们的贡献在IMT-2020推进组和Future论坛辅助牵头非正交多址接入专题研究牵头承担863项目“5G新型调制编码技术研发”22空口技术（F-OFDM、SCMA、PDMA、MUSA）F-OFDM波形技术：根据业务灵活配置SCMA稀疏码本多址：多维调制、扩频PDMA图样多址：功率域、空间域、码域MUSA多用户多址：非线性SIC接收机23双工方式小基站根据上下行业务量灵活自适应上下行信号对称统一消除上下行干扰宏站管理、控制；小站业务、低功率灵活双工全双工自干扰抑制空间域：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。TXRX重点研究方向：超密集组网技术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。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）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、地铁技术方案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我们的贡献是IMT-2020推进组超密集组网专题的核心力量是LTE-Hi技术与产业的引领者和推动者现代办公大型露天集会地铁密集商业区25超密集组网UDN场景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重点研究方向：低时延高可靠的物联网设计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的特殊要求。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我们的贡献在IMT-2020推进组牵头低时延高可靠技术专题研究牵头承担重大专项“低时延、高可靠场景技术方案研究与验证”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28物联网最普及的应用M2M优势：速率高、响应快挑战：庞大的信令，成本要求不断下降，功耗的挑战，29端到端通信D2D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。协调：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。重点研究方向：高频段信号传输和关键技术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。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。应用场景用高频做蜂窝接入用高频做基站与基站之间的回传D2D的高频通信、车载通信等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我们的贡献是IMT-2020推进组高频段专题的核心力量牵头承担重大专项“毫米波频段移动通信系统关键技术研究与验证”在推动和企业及高校联合的高频段测试高低频融合组网Relay组网增强干扰协调干扰管理高频无线资源管理31频谱拓展技术认知无线电提高已分配频谱的利用率。重点关注5Ghz以下频段。毫米波通信优势：足够宽的频段，波束集中，方向性好。缺点：路损大，环境影响，绕射差，高速差。可见光传输优势：信号源LED灯成本低，高速传输，干扰小，能照明。缺点：目前单向通信，与射频无法切换。高频段技术重点研究方向：灵活频谱共享技术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。主要功能和优势可有效拓展IMT可用频谱约1倍。应用场景机会式使用授权共享非授权共享技术方案网络架构、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、无线电规则等我们的贡献在IMT-2020推进组牵头灵活频谱共享技术专题研究牵头承担重大专项“免许可频段的TD-LTE-Advanced关键技术研究”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34全频谱接入和频谱共享频谱共享技术运营商内RAT间频谱共享运营商间频谱共享免授权频段共享次级接入频谱共享5G系统能力特征345G系统核心技术5G系统典型应用主要内容5G系统标准概述123445G的机会与挑战5宽带互联畅想5G移动悦生活5G业务类型超高清、三维化、浸入式信息量巨大增强/虚拟现实通信/在线游戏上下行信息速率高对延迟极为敏感云桌面上下行信息速率高对延迟极为敏感OTT大量小数据包交互信令资源大量消耗极端场景业务体验超高速移动超密集用户分布移动互联网新兴业务形态5G业务类型—3D、浸入式

5G业务类型—虚拟/增强现实通信/在线游戏5G业务类型物联网业务智能家居、智能电网、环境监测、智能农业和智能抄表海量设备连接大量小数据包频发视频监控、移动医疗上下行信息速率高车联网、工业控制毫秒级时延接近100%的可靠性复杂环境中的部署对移动网络覆盖能力的新要求超大规模部署低成本低功耗5G应用场景415G应用场景5G应用场景44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5G面临