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目录
1. 5G相关概念1.1 ITU对IMT2020愿景的描述1.2 5G的性能1.3 5G的频谱1.4 5G的主要频段之毫米波1.5 5G 协议标准的发展
2. 新架构——5G接入网2.1 传统基站系统2.2 5G基站2.3 5G切片2.4 5G对承载网带宽需求分析
3. 新架构——5G承载网3.1 承载网带宽3.2 **承载网带宽解决方案**3.3 MEC(移动边缘计算)3.4 5G中回传L3到边缘,使能灵活连接3.5 GPU+15883.6 Flex-Eth实现网络切片3.7 敏捷运营
4. 新架构——5G核心网4.1 面向业务的核心网网络架构4.2 基于服务的架构4.3 CUPS提升用户体验和网络效率
5. 新架构-5G架构5.1 5G组网方式5.2 SA组网
6. 新空口6.1 新空口主要技术6.2 5G空口频谱6.3 大带宽6.4 C波段的覆盖性能6.5 上下行解耦(SUL)6.6 毫米波部署的挑战6.7 调制技术-QAM调制6.8 MIMO原理6.9 信道编码技术6.10 频率利用率提升技术– F-OFDM6.11 灵活帧结构配置 - Numerology6.12 自包含时隙
7. 5G网络安全7.1 3GPP协议保障网络安全7.2 用户标识加密,增强型密钥7.3 完整性:用户面增加完整性保护,防篡改
1. 5G相关概念
第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,简称5G)是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术,是实现人机物互联的网络基础设施。 1.1 ITU对IMT2020愿景的描述增强移动宽带:以人为中心的应用场景,集中表现为超高的传输数据速率,广覆盖下的移动性保证等,这是最直观改善移动网速,未来更多的应用对移动网速的需求都将得到满足 超大连接(mMTC)海量物联:5G 强大的连接能力可以快速促进各垂直行业(智慧城市、智能家居、环境监测等)的深度融合,从而实现万物互联(面向车联网、工业控制、远程医疗等特殊应用) 超低时延(uRLLC)高可靠低时延连接:在此场景下,连接时延要达到 1ms 级别,而且要支持高速移动(500KM/H)情况下的高可靠性(99.999%)连接 IMT-2020 vs. IMT-Advanced 在关键性能指标上的对比: 5G技术包括: 新空口关键使能技术5G NR中新的关键空口技术 Massive MIMO:配对算法优化,DMRS增强新的物理信号设计:CRS-Free,DM-RSFlexible:灵活Numerology新频谱:引入C-band,毫米波频段 LTE Advanced Pro演进作为LTE和LTE-A系列技术的一个独特标识,这是4.5G在标准上的正式命名 下一代核心网NextGenEPC演进5G性能主要指标: 5G安全性更高: 5G网络安全将保护用户数据,构筑网络韧性 5G网络演进的路线: 5G重点关注对象: 5G将聚合所有的频段频谱: 毫米波简介: 毫米波:波长1-10毫米的电磁波(频率在30GHz-300GHz之间的电磁波),5G通讯中所使用的主要频段之一 优点 1.1 极宽的带宽:毫米波频率范围为26.5~300GHz,带宽高达273.5GHz,配合各种多址复用技术的使用可以极大提升信道容量,适用于高速多媒体传输业务 1.2 波束窄:可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节 1.3 较高的频率:受干扰很少,可靠性高 1.4 方向性好:毫米波受空气中各种悬浮颗粒物的吸收较大,使得传输波束较窄,增大了窃听难度,适合短距离点对点通信 1.5 波长极短:所需的天线尺寸很小,易于在较小的空间内集成大规模天线阵缺点 2.1 大气中传播衰减严重 2.2 器件加工精度要求高毫米波覆盖: 毫米波应用- WTTx,热点eMBB,自回传: 毫米波用于热点eMBB 1.1 室内外热点,视距场景 1.2 C-Band和毫米波双连接毫米波用于WTTx 2.1 郊区WTTx接入 2.2 CPE可以室外或者室内安装毫米波用于无线回传 3.1 集成5G接入和回传功能,基于时间、频率、 空间等维度进行动态调度 3.2 通过自回传,站点部署更方便![]() 5G 从3GPP Release 15 开始: 日韩5G最激进的运营商与Verizon结成联盟 四家最激进的运营商成立OTSA,旨在加速5G标准化和商用进程 共同制定5G试验的统一规格,高效推进5G开发(2016年7月,Verizon宣布完成5G无 线标准的制定。)除运营商参加外,后续会加入网络、芯片、终端、仪器厂家推动28GHz频谱发放加速商用解决方案,推动5G产业发展共同开发和讨论5G use cases3GPP加速5G标准进程 R15 Ph1 NSA标准(eMBB)在17.12冻结 所谓冻结是后续不能有新的特性增加到这个版本里,通俗的说,就是定稿了,定了的东西咱不能去改了,大家才敢都按这个标准制造产品。 2. 新架构——5G接入网无线通信网络架构: 通信流程:
早期基站系统进化-RAN: RRU和BBU先给拆分BBU和RRU挂墙上 机柜中的BBU 早期基站系统进化D-RAN(分布式无线接入网) RRU不再放在室内,而 是被搬到了天线的身边 (所谓的“RRU拉远”),也就是分布式 基站DBS3900 D-RAN优点: 大大缩短了RRU和天线之间馈线的长 度,可以减少信号损耗,也可以降低馈线的成本。以让网络规划更加灵活。RRU加天线比较小,想怎么放,就怎么放。D-RAN到C-RAN(集中化无线接入网) 在D-RAN的架构下,运营商仍然要承担非常 巨大的成本。因为为了摆放BBU和相关的配套设备(电源、空调等),运营商还是需要租赁 和建设很多的室内机房或方舱。 CU部署方案: 承载结构变化 无线网络云化演进概述 切片图示 用切片来满足多样的商业需求 5G灵活的架构 5G承载技术新需求分析:主要体现在带宽和未来垂直行业分片两方面。车辆网等低时延需求,主要通过核心网网关下沉缩短传输距离来解决。 5G频谱资源和频谱效率大幅提升 5G对承载网时延需求 E2E 5ms时延进行分解,承载网时延要求2ms C-Band和毫米波是5G的主力波段,都采用TDD模式,时间同步是必须要求。 5G对承载网切片技术需求 承载网切片关键点: 需要保证不同分片对承载的带宽、时延、和可靠性不同的带宽需求。分片的灵活创建和删除。分片的灵活调整。各分片间需要完全隔离,分片的调整不 会影响其他分片。5G对承载网自动化需求 按需的连接分片全生命周期自动管理业务跨域快速布放 3. 新架构——5G承载网 3.1 承载网带宽总体建议 纵向自上而下 1.1 汇聚核心搭平台,能力提前构建 1.2 接入提带宽,大端口按需引入横向带宽升级:发展期 成熟期,热点区域 普通区域建网原则 网络流量随着业务发展逐步提升,充分利旧现网,原则如下: 接入环带宽规划: 1.1 10GE到站成为必须 1.2 已有10GE环,网络实际流量 < 20%场景,可满足5G初 期 应用 1.3 已有10GE环,网络实际流量 > 20%场景,升级到50GE汇聚核心带宽规划: 侧重容量平台提前构建,100GE/200GE端口按需引入 3.2 承载网带宽解决方案X-HAUL: 前传: ![]() MEC七大场景 (ETSI定义) 应用本地化:企业分流:将用户面流量分流到企业网络 内容区域化:2.1 视频流分析:在边缘对视频分析处理,降低视频采集设备的成本、减少发给核心网的流量 2.2 视频优化:在边缘部署无线分析应用,辅助TCP拥塞控制和码率适配 计算边缘化:3.1 增强现实:边缘应用快速处理用户位置和摄像 头图像,给用户实时提供辅助信息 3.2 车联网:MEC分析车及路侧传感器的数据,将危险等时延敏感信息发送给周边车辆 3.3 物联网:MEC应用聚合、分析设备产生的消 息并及时产生决策 3.4 辅助敏感计算:MEC提供高性能计算,执行时延敏感的数据处理,将结果反馈给端设备 MEC组网架构:
“云化+大数据分析”,分阶段使能网络智能化
![]() ![]() 新空口可以灵活适配众多业务,支撑更高的速率,更高的频谱效率 “Sub 6G”与“毫米波”
大带宽是5G的典型特征: Sub 6G小区最大小区带宽100MHz毫米波最大小区带宽400MHz20MHz以下带宽定义主要是满足既有频谱演进需求 6.4 C波段的覆盖性能传统MIMO: Massive MIMO(multiple-input multiple-output): 大规模的天线形成阵列。 Massive MIMO天馈结构: Massive MIMO增益: Massive MIMO—增强覆盖: 业务信道: 1.1 高增益窄波束 1.2 赋形方向动态调整 广播信道: 2.1 高增益窄波束 2.2 场景化的波束扫描 ![]()
在NR的slot结构中,有两种特殊的Slot结构,我们称之为自包含时隙,其设计目标是为了缩短上下行 数传的RTT时延,分别包含以下两种场景。 下行自包含时隙: 同一个时隙中包含下行数传以及对应的HARQ反馈![]() ![]() 运营商网络域外关键安全威胁: 3GPP标准安全目标: 确保合法接入网络: 1.1 UE与网络间进行双向认证,防范伪基站 1.2 UE由高制式网络回落到低制式保障空口的机密性、完整性: 2.1 加密算法秘钥使用256bit秘钥 2.2 新增IMSI加密保护用户隐私 2.3 用户面新增完整性保护确保3GPP网元间连接安全: 3.1 3GPP各网元间使用IPSec保护传递信息安全 3.2 5GC归属域与漫游域之间通过SEPP保证安全 3.3 5GC服务功能间使用HTTPS5G UE和核心网互相认证鉴权 2G网络单向认证导致2G伪基站问题难以解决3/4/5G均采用双向认证鉴权![]() |
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