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2021/11/27,#,2021/11/27,#,2021/11/27,#,2021/11/27,#,2021/11/27,#,2021/11/27,#,Title:,Type:,Arial,Size：22-24pt,Color：The ZTE blue,Subtitle:,Type：,Arial,Size：14-18pt,Color:The ZTE green,G143,B212,R140,G198,B62,R90,G203,B245,ZTE All rights reserved,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,内部公开,Intemal Use 0nly,2021/11/27,#,2021/11/27,#,2021/11/27,#,2021/11/27,#,5G,移动通信技术,项目一、任务一,课程简介,01,课程介绍,:,以,5G,移动通信技术,本位、以,无线网,&,承载网,&,核心网,为主线、以,主流技术知识,为主体,。,02,课程核心知识：,5G,移动通信,网发展历程,、,5G,无线网的架构,、,5G,无线网络规划与部署,、,5G,无线网的关键技术、,5G,承载网、,5G,核心网,。,03,培养技能目标：,5G,移动通信,网发展历程,、,5G,无线网的架构及组成,、,5G,无线网络规划与部署,、,5G,无线网的关键技术及应用、,5G,承载网及主要解决方案、,5G,核心网及关键技术，应用场景。,WLAN,无线通信技术,第一章,初识5G网络的过去、现在、将来,(1),讲师,项目引入,随着,这几年,网络业务,的迅猛,发展,，,原有技术已无法满足现状,随之而来的,5G,技术迅速落地,。,我们先来认识下,5G,及其发展历程,任务分解,5G,网络发展的历程,5G,网络发展的历程,前言,当前,5G,已成为全球业界研发的焦点。,5G,移动通信系统不是简单的以某个单一技术或某些业务能力来定义的。,5G,移动通信,行业发展需,更多,专业人才，传统高校相关专业并没把,5G,作为专题,纳入教学计划，为填补高校与用人企业间的鸿沟，特编,5G,移动通信技术,教材。,任务一：,5G,网络发展的历程,01,任务描述,:,本任务主要介绍学习,5G,网络的基础概念和发展历程。了解全球,5G,产业倡议，全球,5G,产业倡议。各类,5G,标准化组织及其主要职能，了解,5G,网络的各类性能指标等基础概念。为后面章节,5G,无线网的学习打下基础。,。,02,学习目标：,1,、,了解,5G,网络的发展历史,，,为什么我们发展,5G?,2,、,了解,5G,网络的产业倡议。,任务一：,步入5G移动网络殿堂,第五代移动通信技术,（英语：,5th generation mobile networks,或,5th generation wireless systems,、,5th-Generation,，简称,5G,或,5G,技术,）是最新一代,蜂窝移动通信,技术，也是即,4G,（,LTE-A,、,WiMax,）、,3G,（,UMTS,、,LTE,）和,2G,（,GSM,）系统之后的延伸。,5G,的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。,Release-15,中的,5G,规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署。,Release-16,的第二阶段将于,2020,年,4,月完成，作为,IMT-2020,技术的候选提交给,国际电信联盟,（,ITU,）,。,ITU IMT-2020,规范要求速度高达,20 Gbit/s,，可以实现宽信道带宽和大容量,MIMO,。,2019,年,10,月,31,日，三大运营商公布,5G,商用,套餐，并于,11,月,1,日正式上线,5G,商用套餐。,5G,移动通信网络,什么是,5G,5G(5th-Generation)，即第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，是4G之后的延伸。根据IMT-2020(5G)推进组，5G由标志性能力指标和一组关键技术来 定义。其中，标志性能力指标指,“Gbps,用户体验速率”，,一,组关键技术包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络构架。,国际电信联盟,ITU,定义了,5,G,的三大应用场景,增强移动宽带，指,3,D/,超高清 视频等大流量移动宽带业务,超高可靠超低时延通信，例如无人驾驶等业务,（3G,响应为,500ms,4G,为,50ms,5G,要求,0.,5ms),大连接物联网，针对大规模物联网业务,1G-5G,移动通信的特点,任务要求,任务成果,第一代移动通信系统的特点,模拟话音直接调频；,多信道共用和,FDMA,接入方式；,频率复用的蜂窝小区组网方式和越区切换；,无线信道的随机变参特征使信号受多径衰落和阴影衰落的影响；,环境噪声与多类电磁干扰；,无法与固定电信网络迅速向数字化推荐相适应。,第二代数字移动通信的特点,有效利用频谱：数字方式比模拟方式能更有效地利用有限的频谱资源。随着更好的语音信号压缩算法的推出，每信道所需的传输带宽越来越窄；,高保密性：模拟系统使用调频技术，很难进行加密，而数字调制是在信息本身编码后再进行调制，故容易引入数字加密技术；,可灵活地进行信息变换及存储。,第三代移动通信的特点,具有更高的频谱效率、更大的系统容量；,能提供高质量业务，具有多媒体接口：快速移动环境，最高速率达,144kbps,；室外到室内或系 统环境，最高速率达,384kbps,；室内环境，最高速率达,2Mbps,；,具有更好的抗干扰能力：这是由于其宽带特性，可以通过扩频通信抵抗干扰；,支持频间无缝切换，从而支持多层次小区结构；,经过,2G,向,3G,的过渡、演进，并与固网兼容。,1G-5G,移动通信的特点,任务要求,任务成果,第,四,代移动通信系统的特点,传输速率更快；,频谱利用效率更高；,网络频谱更宽；,容量更大；,灵活性更强；,实现更高质量的多媒体通信；,兼容性更平滑；,通信费用更加便宜。,LTE-Advanced,的主要使用了哪些新技术,载波聚合,增强上下行,MIMO,中继（,Relay,）技术,协作多点传输技术,第,五,代移动通信的特点,高速率、,低时延、,万物互联、,毫米波、,更灵活的业务部署。,1G时代,第一代手机（1G）是指模拟的移动电话，也就是在20世纪八九十年代中国香港、美国等影视作品中出现的大哥大。,由于当时的电池容量限制和模拟调制技术需要硕大的天线和集成电路的发展状况等等制约，这种手机外表四四方方，只能成为可移动算不上便携。很多人称呼这种手机为“砖头”或是黑金刚等。,这种手机有多种制式，如NMT，AMPS，TACS，但是基本上使用频分复用方式只能进行语音通信，收讯效果不稳定，且保密性不足，无线带宽利用不充分。,2G时代,第二代手机（2G）也是最常见的手机。通常这些手机使用GSM或者CDMA这些十分成熟的标准，具有稳定的通话质量和合适的待机时间。在第二代中为了适应数据通讯的需求，一些中间标准也在手机上得到支持，例如支持彩信业务的GPRS和上网业务的WAP服务，以及各式各样的Java程序等。,3G时代,3G指第三代移动通信技术。第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆比特/每秒）、384kbps（千比特/每秒）以及144kbps的传输速度。国际上3G手机（3G handsets）有3种制式标准：欧洲的WCDMA标准、美国的CDMA2000标准和由中国科学家提出的TDSCDMA标准。,4G时代,4G,，指的是第四代移动通信技术。,4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。,5G时代,5G网络是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒数1Gb，比4G网络的传输速度快数百倍。其5G网络已成功在28千兆赫(GHz)波段下达到了1Gbps，相比之下，当前的第四代长期演进(4G LTE)服务的传输速率仅为75Mbps。未来5G网络的传输速率可达10Gbps，这意味着手机用户在不到一秒时间内即可完成一部高清电影的下载。,工信部此前发布的信息通信行业发展规划（2016-2020年）明确提出，20,19,年启动5G商用服务。,前言：,1G-5G,5G,将是一系列无线技术的深度融合。,5G,不但关注更高速率、更大带宽、更强能力的无线空口技术，而且关注新的无线网络架构。,5G,的总体愿景：,信息随心至，万物触手及,。,我国,5G,已进入标准制定的关键时期,5G,对经济产出贡献突出,根据中国信通院研究数据，按照2020年,5,G,正式商用算起，预计当年将带动约4840亿元的直接产出，2025年、2030年将分别增长到,3.3,万亿元、,6.3,万亿元，十年间的年均复合增长率为29%。在间接产出方面，2020年、2025年和2030年，,5,G,将分别带动,1.2,万亿、,6.3,万亿和,10.6,万亿元的间接经 济产出，年均复合增长率达到24%。此外，预计2030年,5,G,将带动超过800万人就业，主要来自于电信运营和互联网服务企业创造的就业机会。,拉动产出动力随,5G,商用进程的深化而转换,从产出结构来看，拉动产出增长的动力随着,5,G,商用进程的深化而相继转换。在,5,G,商用初期，运营商大规模开展网络建设，,5,G,网络设备投资带 来的设备制造商收入将成为,5,G,直接经济产出的主要来源，预计2020年，网络设备和终端设备收入合计约4500亿元，电信运营商在,5,G,网络设备上的投 资将超过2200亿元；,5,G,商用持续推进，互联网企业与,5,G,相关的信息服务收入增长显著，成为直接产出的主要来源，,5,G,设备的支出将稳步增长，预计 2030年，互联网信息服务收入达到,2.6,万亿元，各领域在,5,G,设备上的支出将超过5200亿元。,预计,2025,年中国,5G,连接数将超过,4,亿个,根据中国信通院研究数据，按照2020年,5,G,正式商用算起，预计到2020年中国,5,G,连接数将达到,0.04,亿个，随着,5,G,的广泛应用，预计到2025 年将超过4亿，达到,4.28,亿个。,全球,5G,专利中国阵营占首位,目前，,5,G,标准的专利声明量超过1000件的企业有华为、诺基亚、,LG,、,爱立信、三星、高通和中兴。其中，华为以1970件,5,G,声明专利排名第一，占比达17%;此外，中兴以1029件专利排名第6，占比9%;大唐以543件专利声明排名第9，占比5%。中国三家企业的专利声明总量为3542件，占总声明 量的30.3%，中国,5,G,研发处于全球公认的领先梯队,。,中国三大通信运营商,5G,时间,中国,5G,终端占据半壁江山,经历过去的几次通信网络升级换代后，通信设备商格局从原来的十余家，变成目前的五家：华为、爱立信、新诺基亚、中兴通讯和三星。我国的华为、中兴已占据了全球通信设备的半壁江山，另外大唐也有迎头赶上之势，中国设备商未来有望引领全球,5,G,发展。,5G,产业倡议,日本：,ARIB,2020,和未来专项成立于,2013,年,9,月，目的是研究面向,2020,和未来的陆地移动通信技术,。,2014,年，该项目发布第一个白皮书描述了,5,G,的愿景,，,“,面向,2020,和未来的移动通信系统,”,。,欧洲,METIS,和,5G-PPP,中国：,5G,推进组,韩国：,5G,论坛,日本：,ARIB 2020,和未来专项,北美,等其他,5G,倡议,METIS,是欧盟第一个完整的,5,G,项目，并对全球的,5,G,发展产生了深远的影响。,METIS,属于欧洲框架,7,项目（,FP,7),，项目准备始于,2011,年,4,月，正式启动于,2012,年,11,月,1,日，止于,2015,年,4,月,30,日。,5,G,公私合作伙伴（,5,G,-,PPP,),是欧盟框架,7,项目中,5,G,后续项目,。,5,G-PPP,项目内,METIS-II,于,2015,年,7,月启动。,METIS-II,致力于开发设计,5,G,无线接入网络，其目标是进行足够的细节研究，支撑,3,GPPR,14,版本的标准化工作。,中国：,5G,推进组,IMT,-2020(5,G,),推进组于,2013,年,2,月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委 员会、科学技术部联合推动成立，组织国内的企业和高校等成员开展,5,G,的研发和产业推进，是聚合移动通信领域产学研用力量、推动第五代移动通信技术研究、开展国际交流与合作的基础工作平台。,韩国的,5,G,论坛是公私合作项目，成立于,2013,年,5,月。该项目的主要目 标是发展和提出国家的,5,G,战略，并对技术创新作出战略规划。,其他的,5,G,倡议相对于上述项目在规模和影响力方面较小。其中几个是北美,4,G,(4,G Americas,),项目、,Surrey,大学创新中心、纽约大学无线研究中心。,本任务主要介绍学习5G网络的基础概念和发展历程。了解全球5G产业倡议，全球5G产业倡议.为后面章节5G无线网的学习打下基础。,任务小结,谢谢！,5G,移动通信技术,项目一、任务二,WLAN,无线通信技术,第一章 初识5G网络的过去、现在、将来,(2),讲师,项目引入,随着,这几年,网络业务,的迅猛,发展,，,原有技术已无法满足现状,随之而来的,5G,技术迅速落地,。,现在我们来了解,5G,的一些国际标准化活动,.,任务分解,5G,网络发展的历程,5G,的国际标准化活动,任务一：,5G,网络发展的历程,01,任务描述,:,本任务主要介绍学习了解,5G,网络的各类标准化活动。为后面章节,5G,无线网的学习打下基础。,。,02,学习目标：,4,、,熟悉,5G,系统国际标准化活动,。,任务二:国际标准化活动,5G,在,ITU,、,3GPP,和,IEEE,的标准化工作,ITU-R,2012,年,ITU,无线通信部分（,ITU-R),在,5D,工作组（,WP5D),的领导下启动了,“,面向,2020,和未来,IMT”,的项目，提出,5G,移动通信空中接口的要求。,WP5D,制定了工作 计划、时间表、流程和交付内容。需要强调的是,WP5D,暂时使用,“IMT-2020”,这一术语 代表,5G,。根据时间表的要求，需要在,2020,年完成,“IMT-2020,技术规范,”,。,ITU,（,International Telecommunication Union,）,1865,年,5,月,17,日，法，德，俄，意，奥等,20,个欧洲国家的代表在,巴黎,签订了,国际电报公约,，国际电报联盟（,InternationalTelegraphUnion,，,ITU,）也宣告成立。随着,电话,与无线电的应用与发展，,ITU,的职权不断扩大。,ITU,的组织结构主要分为电信标准化部门（,ITU-T,）、无线电通信部门（,ITU-R,）和电信发展部门（,ITU-D,）。,ITU,每年召开,1,次理事会，每,4,年召开,1,次全权代表大会、世界电信标准大会和世界电信发展大会，每,2,年召开,1,次世界无线电通信大会。,3GPP,3GPP,（,3rd Generation Partnership Project,）,3GPP,的目标是实现由,2G,网络到,3G,网络的平滑过渡，保证未来技术的后向,兼容性,，支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。其职能：,3GPP,主要是制订以,GSM,核心网,为基础，,UTRA(FDD,为,W-CDMA,技术，,TDD,为,TD-SCDMA,技术,),为无线接口的第三代技术规范。,目前有欧洲的,ETSI,、美国的,ATIS,、日本的,TTC,、,ARIB,、韩国的,TTA,、印度的,TSDSI,以及我国的,CCSA,作为,3GPP,的,7,个组织伙伴（,OP,）。,LTE,（,LongTermEvolution,，长期演进,),，即,4G,，各大运营商开发出了,TD-LTE,和,FDD-LTE,两种制程，按照,3GPP,的标准，,LTE,只有,3.9G,，后来按照,3GPP,对于,4G,的标准推出了升级版的,LTEAdvanced,，这才满足国际电信联盟对,4G,的要求，直到后来的,LTE-A,才叫做,4G,。,IEEE,IEEE,01,02,电气和电子工程师协会（,IEEE,，全称是,Institute of Electrical and Electronics Engineers);,是一个美国的电子技术与信息科学,工程师,的协会，是世界上最大的,非营利性,专业技术学会，其会员人数超过,40,万人，遍布,160,多个国家。,IEEE,致力于电气、电子、,计算机,工程和与科学有关的领域的开发和研究，在航空航天、信息技术、电力及消费性电子产品等领域已制定了,900,多个行业标准，现已发展成为具有较大影响力的国际学术组织。,本任务主要介绍学习各类5G标准化组织及其主要职能。为后面章节5G无线网的学习打下基础。,任务小结,谢谢！,5G,移动通信技术,项目一、任务三,WLAN,无线通信技术,第一章,初识5G网络的过去、现在、将来,(3),讲师,项目引入,5G,相比以往技术优势巨大,那么体现再哪儿呢,?,现在我们来学习,5G,通信的概述,任务分解,5G,网络发展的历程,5G,系统,概述,任务三：,5G,网络发展的历程,01,任务描述,:,本任务主要介绍学习,5G,网络的基础概念了解,5G,网络的各类性能指标等基础概念。为后面章节,5G,无线网的学习打下基础。,。,02,学习目标：,4,、,熟悉,5G,系统概念，要求，主要性能指标，关键能力，业务特点等,。,任务三,:5G,系统概述,5G,的三个一般服务,/,四个赋能工具,因为,5G,系统要求十分广泛，过去几代技术采用的通用型方法并不适用于5G,因此,这里提出的5G概念概括了主要的应用特性和要求，并把技术元素混合到4个赋能工具支持的3个5G通信服务中。,也就是,5G,的三个一般服务,/,四个赋能工具,!,任务三,:5G,系统概述,(1),极限移动宽带（,xMBB),提供极高的数据速率和低时延通信，,以及极端的覆盖能力。,xMBB,提供覆盖范围内一致的用户体验，,当用户数增加时性能将会适当下降。,xMBB,还支持可靠通信服务，,例如国家安全和公共安全服务（,NSPS),。,(2),海量机器类通信（,mMTC),为数以百亿计的网络设备提供无线连接。,相对于数据速率，随着连接设备数增长，连接的可扩展性、高效小数据量,发送以及广阔区域和深度覆盖被置于优先位置。,(3),超可靠机器类通信（,uMTC),提供超可靠低时延通信连接的网络服务。,要求包 括极高的可用性、极低的时延和可靠性。例如，,V2X,通信和,工业制造应用。可靠性和低 时延优先于对数据速率的要求,。,5G,的三个一般服务,三个一般服务,eMBB/URLLC/mMTC,eMBB,eMBB:,无缝广域覆盖,视频,/,语音,/,互联网,/,视频电话,20Mbps,速率的,4K,高清体验,公路,/,铁路,/,村落,/,郊区,/,偏远地区,eMBB:,热点与高速率,F,TP/,下载,/,超高清,3D,视频,/VR/AR,100Mbps,体验速率，峰值速率超过,1Gbps,热点,/,室内,/,咖啡厅,/,办公室,/,体育场,监控、传感器、智慧城市,低功耗、低成本,100,万连接每平方公里,mMTC:,低功耗、高连接密度,车,联网、工业控制、远程医疗,1ms,时延,人工智能,接近,100%,的可靠性,URLLC:,低时延和高可靠性,mMTC,uRLLC,任务三,:5G,系统概述,四个赋能工具,(1,),动态无线接入网络（DyRAN)提供无线接入网络（RAN)从而适应用户需求 和5G业务组合的时空变化。DyRAN同时协同其他元素，如：,超密网络；,移动网络（游牧节点和移动中继节点）；,天线波束；,作为临时接入节点的终端设备；,作为接入和回传使用的D2D通信链接。,(2)极简系统控制面（LSCP),提供新的极简控制信令，确保时延和可靠性，支持 频谱的灵活性，允许数据面和控制面分离，支持大量多种具有不同能力的终端，并确保 高能效性能。,(3)内容本地化和数据流，允许实时和缓冲内容的分流、汇聚和分发。这些操作的 本地化降低了时延和回传的负载，同时提供汇聚功能，如传感器信息的本地汇聚。,(4)频谱工具箱提供了一套解决方案，允许5G般服务可以在不同的管理框架、频谱使用/共享的条件下在不同频段部署。,5G的关键能力,5G,最基本的三个性能指标,：,用户体验速率,，,连接数密度,，,时延,。,支持,0.1,1Gbps,的用户体验速率，,每平方公里一百万的连接数密度，,毫秒级的端到端时延，,每平方公里数,10Tbps,的流量密度，,每小时,500Km,以上的移动性,，,数,10Gbps,的峰值速率。,满足5G关键能力的途径,提高系统的频谱效率,物理层手段,MIMO,技术,干扰控制技术,提高系统的带宽,频谱重耕,智能频谱利用,增加站址密度,异构网,D2D,通信,物理层手段,多址技术,(GMSK/CDMA/0FDMA),、调制技术,(QPSK/16QAM/64QAM),、编码技术,(,卷积码,/Turbo,码,),、数据压缩技术,(,话音图像压缩,/,分组头压缩,),、双工技术,(,时分,/,频分,),等口前均已接近香农极限，物理层可挖掘的空间不大。目前，学术界从物理层的各个方而都有一定的突破，有希望的技术包括非正交传输、,Fillered OFDM,、,PolarCodes,、全双工等。然而，需要承认的是，这些技术所带来的复杂度和功耗是巨大的，而增益却并不是那么可观。,物理层手段,香农极限,01,Fillered OFDM,、,PolarCodes,02,大规模,MIMO,(Massive MIMO),大规模,MIMO(massive MIMO,large-scale MIMO),：收发两端配置多根天线，特别是在基站侧配置大量天线单元，获得空间自由度，既能实现小区内空间复用，也能实现小区间干扰抑制，提高频谱效率和能量效率。,LTE,系统中最多,4,根，,LTE-A,中,8,根。在大规模,MIMO,中，基站配置大多几十到几百根天线，同一时段资源同时服务若干用户。,大规模,MIMO,技术优势：,提高系统容量、频谱效率和能量效率：大量基站天线能提供丰富的空间自由度，支持空分多址，基站能利用相同的时频资源为数十个移动终端提供接入服务；利用波束形成技术使发送信号具有良好的指向性，空间干扰小；利用天线增益降低发射功率、提高系统能效、减小电磁污染,降低硬件成本，提高系统鲁棒性：大规模,MIMO,总发射功率固定，单根天线的发射功率很小，选用低成本功放即可满足要求；由于基站天线数量大，部分阵元故障不会对通信性能造成严重影响,干扰控制技术,扰控制的原理是通过信息交互，多基站协同工作，降低干扰。但是随着干扰控制要求的增加，需要交换的信息增多，开销会增大。同时，干扰控制的性能还受限于交互延时。这也是目前比较难以解决的问题。,干扰控制技术,频谱重耕,频谱重耕是指一些频谱由于某些原因可以被释放出来，重新开发使用此类频谱的技术,。,频谱重耕,白频谱,01,2G,频谱,02,频谱智能利用,对于频谱利用率低，但并不能完全释放的频谱，可以采取智能频谱使用方案，多个系统时分、空分等复用频谱，而不是一个系统独占频谱。对于后来加入的系统，需要具有智能频谱识别功能，当发现频谱空闲时，启动系统，当预测到频谱要被使用时，关闭系统，以保证原有系统的可靠工作。,智能频谱利用（认知无线电,),安全性和可靠性,01,使用更高的频谱,02,异构网,异构网络由不同类型、不同大小的小区构成。其宏蜂窝覆盖小区中可以放置如微蜂窝皮蜂窝、飞蜂窝,等低功率的节点,。,异构网的传输制式和频段使用也可以是差异化的。,异构网,移动终端，属于多模终端；具备可接入多个网络的接口,01,多种网络共存：如无线局域网、无线个域网、公众移动通信网等,02,端到端通信（,D2D,）技术,这是一种在系统的控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的新型技术，它能够增加蜂窝通信系统频谱效率，降低终端发射功率，在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。,传统的蜂窝通信系统的组网方式是以基站为中心实现小区覆盖，而基站及中继站无法移动，其网络结构在灵活度上有一定的限制。随着无线多媒体业务不断增多，传统的以基站为中心的业务提供方式已无法满足海量用户在不同环境下的业务需求。,D2D,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。,远程设备即时控制,（远程医疗）,5G,用例,5G技术的另一个使用场景，是利用其超低延时控制远程设备和重型机械，甚至完成内科手术级别的精密操作。,在医疗保健行业，5G技术这有助于提高医疗手术的准确性和效率，同时也能实现尖端医疗资源的远程调配。2019年3月16日，中国曾完成一例基于5G的远程人体手术，跨越近3000公里，由来自北京的北京解放军总医院的医生，为远在海南的病人完成帕金森病“脑起搏器”植入手术。,以此同时，技术人员在安全距离外操作重型机械称为可能，消除了许多因为人为操作带来的安全隐患。该技术对制造业和采矿业有深远影响。在这些行业中，操作事故屡见不鲜，而且往往是致命的。,瑞典5G项目经理托比约恩伦达尔表示：“5G技术能够提高工业安全。更多的联网机械和设备意味着更少的工人将被派往一线工作。地上地下作业的无缝结合将有助于提高生产效率和安全性，实时化的远程控制和远程监测将称为常态。”,强化AR、VR使用效果,5G,用例,正如2007年第一代iPhone横空出世，并在4G的推广中发挥了关键作用一样，鉴于AR（增强现实技术）和VR（虚拟现实技术）设备能够像智能手机一样便于使用，它们很可能成为影响5G推广的关键。,此外，科技巨头高通（Qualcomm）在2018年末发布的一份报告强调，这两项技术都需要更稳定的连接、更大的承载量和更低的延迟而这些正是5G可以提供的。,自动驾驶,5G,用例,5G自动驾驶应用是一场国际竞赛，特别是这两年，中美欧日等世界各汽车强国都做了相关的积极探索。,5G的优势包括低延迟、高速移动、高数据传输速度、高容量等，据了解到2020 年，无人驾驶汽车每秒将消耗至少0.75GB 数据流量。,庞大的数据量需要超高速率、超低时延的传输，当前的通信系统不能满足处理其中所需的,超高带宽和高可靠性要求，,这恰恰是 5G 大显身手的地方。,5G,用例,现代办公,大型室外活动,地铁,密集商业区,随着5G的到来，智慧城市的各类预期正成为现实，譬如超高速互联网连接和智慧交通系统这类原本只能在小范围测试的项目，可以将规模扩大到整个城市。,一些大型,室外,活动会在一定时间内吸引大量临时访客，例如体育赛事、展览、音乐会、节日聚会、焰火大会等。来访者通常希望拍摄高清图片和视频，并实时分享给家人和朋友。因为大量的人聚集在有限的区域，从而产生巨大的流量压力。,此外，密集商业区，现代办公环境，以及地铁等大型场所，也会因大量人临时聚集，产生巨大的流量压力。,超大流量正是,5G,大显身手的地方。,物联网全面改造升级,5G,用例,随着5G的到来，智慧城市的各类预期正成为现实，譬如超高速互联网连接和智慧交通系统这类原本只能在小范围测试的项目，可以将规模扩大到整个城市。,5G驱动的智能传感器将在道路空无一人时调暗路灯，实时提供公共交通的时间表，帮助司机快速找到可用停车位，并全天候监控建筑物的结构完整性。,智慧农业也正成为可能。通过在农场间安装5G传感器，当农作物需要浇水和施肥时，配套设施将接收信号并自动操作，降低劳动力投入的同时进行提高农作物的种植效果。,智慧家居则是另一受5G技术影响巨大的领域。得益于新技术带来的信息传输效率，高速率、低时延以及高承载力的5G网络让万物互联的智能家居生活逐渐成为现实。自2014年开始投身该领域的全球化智能平台TUYA，基于5G的一键自组网技术，甚至可以在一间居室内实现超过120款智能产品的联动。,5G业务类型及特点,数据流业务的特点是高速率，延时可以为,50-100ms,，交互业务的延时为,5-10ms,。现实增强和在线游戏需要高清视频和几时毫秒的时延。到,2020,年，云存储将会汇集,30%,的数字信息量，意味着云与终端的无线互联网速率须在光纤级别。,在物联网中，有关数据采集的服务包括低速率业务，如读表；还有高速率应用，如视频监控。读表业务的特点是海量连接、低成本终端、低功耗和小数据包。而视频监控不仅要求高速率，部署密度也会很高。控制类的服务有时延敏感和不敏感的。前者有车联网；后者包括家居生活中的各种应用。,本任务主要介绍学习,5G,网络的各类性能指标等基础概念。为后面章节,5G,无线网的学习打下基础。,任务小结,本项目主要介绍了,5G,的概述相关组织以及案例,。为后面章节,5G,无线网的学习打下基础。,项目总结,1,、,5G,有哪些特点及关键性能。,2,、,满足,5G,关键能力,有哪些,途径,？,3,、简述,5G,有哪主要用例？,问题思考,调研要求,:,收集,5G,技术在各领域的发展情况,考核方式,输出调研报告,评估标准,以调研报告评分作为标准,拓展训练,谢谢！,5G,移动通信技术,项目一、任务三,WLAN,无线通信技术,第一章,初识5G网络的过去、现在、将来,(3),讲师,项目引入,5G,相比以往技术优势巨大,那么体现再哪儿呢,?,现在我们来学习,5G,通信的概述,任务分解,5G,网络发展的历程,5G,系统,概述,任务三：,5G,网络发展的历程,01,任务描述,:,本任务主要介绍学习,5G,网络的基础概念了解,5G,网络的各类性能指标等基础概念。为后面章节,5G,无线网的学习打下基础。,。,02,学习目标：,4,、,熟悉,5G,系统概念，要求，主要性能指标，关键能力，业务特点等,。,任务三,:5G,系统概述,5G,的三个一般服务,/,四个赋能工具,因为,5G,系统要求十分广泛，过去几代技术采用的通用型方法并不适用于5G,因此,这里提出的5G概念概括了主要的应用特性和要求，并把技术元素混合到4个赋能工具支持的3个5G通信服务中。,也就是,5G,的三个一般服务,/,四个赋能工具,!,任务三,:5G,系统概述,(1),极限移动宽带（,xMBB),提供极高的数据速率和低时延通信，,以及极端的覆盖能力。,xMBB,提供覆盖范围内一致的用户体验，,当用户数增加时性能将会适当下降。,xMBB,还支持可靠通信服务，,例如国家安全和公共安全服务（,NSPS),。,(2),海量机器类通信（,mMTC),为数以百亿计的网络设备提供无线连接。,相对于数据速率，随着连接设备数增长，连接的可扩展性、高效小数据量,发送以及广阔区域和深度覆盖被置于优先位置。,(3),超可靠机器类通信（,uMTC),提供超可靠低时延通信连接的网络服务。,要求包 括极高的可用性、极低的时延和可靠性。例如，,V2X,通信和,工业制造应用。可靠性和低 时延优先于对数据速率的要求,。,5G,的三个一般服务,三个一般服务,eMBB/URLLC/mMTC,eMBB,eMBB:,无缝广域覆盖,视频,/,语音,/,互联网,/,视频电话,20Mbps,速率的,4K,高清体验,公路,/,铁路,/,村落,/,郊区,/,偏远地区,eMBB:,热点与高速率,F,TP/,下载,/,超高清,3D,视频,/VR/AR,100Mbps,体验速率，峰值速率超过,1Gbps,热点,/,室内,/,咖啡厅,/,办公室,/,体育场,监控、传感器、智慧城市,低功耗、低成本,100,万连接每平方公里,mMTC:,低功耗、高连接密度,车,联网、工业控制、远程医疗,1ms,时延,人工智能,接近,100%,的可靠性,URLLC:,低时延和高可靠性,mMTC,uRLLC,任务三,:5G,系统概述,四个赋能工具,(1,),动态无线接入网络（DyRAN)提供无线接入网络（RAN)从而适应用户需求 和5G业务组合的时空变化。DyRAN同时协同其他元素，如：,超密网络；,移动网络（游牧节点和移动中继节点）；,天线波束；,作为临时接入节点的终端设备；,作为接入和回传使用的D2D通信链接。,(2)极简系统控制面（LSCP),提供新的极简控制信令，确保时延和可靠性，支持 频谱的灵活性，允许数据面和控制面分离，支持大量多种具有不同能力的终端，并确保 高能效性能。,(3)内容本地化和数据流，允许实时和缓冲内容的分流、汇聚和分发。这些操作的 本地化降低了时延和回传的负载，同时提供汇聚功能，如传感器信息的本地汇聚。,(4)频谱工具箱提供了一套解决方案，允许5G般服务可以在不同的管理框架、频谱使用/共享的条件下在不同频段部署。,5G的关键能力,5G,最基本的三个性能指标,：,用户体验速率,，,连接数密度,，,时延,。,支持,0.1,1Gbps,的用户体验速率，,每平方公里一百万的连接数密度，,毫秒级的端到端时延，,每平方公里数,10Tbps,的流量密度，,每小时,500Km,以上的移动性,，,数,10Gbps,的峰值速率。,满足5G关键能力的途径,提高系统的频谱效率,物理层手段,MIMO,技术,干扰控制技术,提高系统的带宽,频谱重耕,智能频谱利用,增加站址密度,异构网,D2D,通信,物理层手段,多址技术,(GMSK/CDMA/0FDMA),、调制技术,(QPSK/16QAM/64QAM),、编码技术,(,卷积码,/Turbo,码,),、数据压缩技术,(,话音图像压缩,/,分组头压缩,),、双工技术,(,时分,/,频分,),等口前均已接近香农极限，物理层可挖掘的空间不大。目前，学术界从物理层的各个方而都有一定的突破，有希望的技术包括非正交传输、,Fillered OFDM,、,PolarCodes,、全双工等。然而，需要承认的是，这些技术所带来的复杂度和功耗是巨大的，而增益却并不是那么可观。,物理层手段,香农极限,01,Fillered OFDM,、,PolarCodes,02,大规模,MIMO,(Massive MIMO),大规模,MIMO(massive MIMO,large-scale MIMO),：收发两端配置多根天线，特别是在基站侧配置大量天线单元，获得空间自由度，既能实现小区内空间复用，也能实现小区间干扰抑制，提高频谱效率和能量效率。,LTE,系统中最多,4,根，,LTE-A,中,8,根。在大规模,MIMO,中，基站配置大多几十到几百根天线，同一时段资源同时服务若干用户。,大规模,MIMO,技术优势：,提高系统容量、频谱效率和能量效率：大量基站天线能提供丰富的空间自由度，支持空分多址，基站能利用相同的时频资源为数十个移动终端提供接入服务；利用波束形成技术使发送信号具有良好的指向性，空间干扰小；利用天线增益降低发射功率、提高系统能效、减小电磁污染,降低硬件成本，提高系统鲁棒性：大规模,MIMO,总发射功率固定，单根天线的发射功率很小，选用低成本功放即可满足要求；由于基站天线数量大，部分阵元故障不会对通信性能造成严重影响,干扰控制技术,扰控制的原理是通过信息交互，多基站协同工作，降低干扰。但是随着干扰控制要求的增加，需要交换的信息增多，开销会增大。同时，干扰控制的性能还受限于交互延时。这也是目前比较难以解决的问题。,干扰控制技术,频谱重耕,频谱重耕是指一些频谱由于某些原
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