5G技术移动通信讨论课
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对于高速移动用户数据速率为 2Mb/s，对于中速移动用户速 率为20Mbit/s，对于低速移动 用户（室内或步行者），数据 速率为100Mbit/s
02
兼容性更加平滑
应接口开放、能够跟多种 网络互连、在不同系统间 无缝切换、传送高速多媒 体业务数据。
03
灵活性更强
用智能技术，可自适应 进行资源分配。
业务需求 5G的需求
技术需求
5G的需求
云业务的需求（云计算）
虚拟现实的需求 高清视频的需求 物联网的需求 峰值速率：应达到20~50Gbps 用户体验速率：应保证在用户在任何地方具备1Gbps的速率 时延：端到端时延较少到5ms；空口时延减小到1ms 同时支持的连接数:应同时支持120亿个连接 Bit成本速率：应比4G提高50倍以上。
网络域安全机制
主要研究：①终端接入隧道保护机制 ②增强双向认证机制 ③统一的鉴权认证
谢谢观看!
以TDMA和FDMA为主的 数字蜂窝语音技术
业务单一、低速 数据通信、无法 全球漫游
以CDMA为核心的窄带 提供高质量多媒 数据多媒体移动通信 体综合业务
以OFDM和MIMO为核 心的宽带数据移动互联 网通信
速度快、灵活、 智能性
多种新型无线接入技术
快、密、全、佳、 实
4G网络架构演进
☆CRAN架构：C-RAN是基于集中化处理、 协作式无线电和实时云计算构架的绿色 无线接入网构架。 ☆4G核心网的演进：现有的EPC核心网 架构主要面向传统的语音和数据业务模 型，对新的OTT业务、物联网业务难以 适配。所以灵活开放的网络架构、低成 本建网和海量业务提供能力以及快速业 务部署能力成为4G核心网发展的重要趋 势。
是利用数字信号处理技术，在 一个通用、可编程控制硬件平 台上，将无线电的标准化、模 块化硬件功能单元利用软件加 载方式来实现的一种具有开放 式结构的知能力，通 过学习，不断感知外界的环境变化， 自适应地调整其自身内部的通信机理 来达到对环境变化的适应。
5G特点
1.快：5G将为未来移动宽带用户提供更高的数据 速率。 2.密：5G将确保人口密集地区也能获得高质量移 动宽带接入。 3.全：即“支持各类联网设备”，高效处理形形 色色的各类终端设备。 4.佳：即“最佳体验如影随形”，5G致力于为移 动用户提供更好的用户体验。 5.实：即“超实时，超可靠”。
网络结构与协议
包括多种功能模块及多 种核心技术。
5G核心技术及特点
非正交多址技术（NOMA）
如稀疏码多址。预计将提供增强 的多址接入控制(MAC)能力。且 优点为：干扰低、高速运动的情 况下传输效率好、多用户共享高 速传输速率（容量大）。
高频段传输
主要在毫米（mm）波段传输， 有时会用到可见光波段传输。 能有效缓解频谱资源紧张的问 题，可以实现极高速短距离通 信。
5G等未来移动通信面临的挑战
技术不成熟 频谱短缺
能耗的挑战
5G会带来流量用户的激增，相应 的设备比特能耗效率需要提升将 近1000倍。
终端设备的挑战
技术融合的障碍
5G不依赖于某个单点技术，将 是一个多技术融合的多业务网 络，因此存在技术融合的障碍。
业务适配的挑战
例如既满足低速海量连接，又满 足高速移动场景等。
未来移动通信 关键技术
先进的信号处理及传输技术
主要包括OFDM技术以及自适应
传输和迭代接收技术。其中
OFDM技术是一种无线环境下的
高速传输技术。自适应传输技术 智能天线（SA）技术
也是未来移动通信系统基带信号 具有抑制信号干扰、自动
处理的核心技术。
跟踪以及数字波束调节等
智能功能。
软件无线电（SDR）技术
04
用户共存性
能根据网络状况和信道条件进行自 适应处理，使低、高速用户和各种 用户设备能够并存与互通，从而满 足多类型用户的需求。
05
高度自治的自适应网络
能对结构进行自适应管理， 从而满足业务在用户和容量 上的变化和演进。
未来移动通信的业务需求
全面的网络覆盖
随着移动通信的发展，人们对于 网络要求的质量越来越高，由于 移动对于固话的替代作用，网络 覆盖进一步完善已经成为无线网 络发展的基本要求。
网络体系分层
未来移动通信系统的网络 体系分为三层： 1、物理层：提供接入和选 路功能； 2、网络层：作为桥接器提 供QoS映射、地址转换、即 插即用、安全管理、有源 网络。 3、应用层：与网络业务执 行技术层之间是开放式接 口，用于第三方开发和提 供新业务。
未来移动通信系统的特征
01
高速率、高容量
02
PART 02
第二部分 从移动通信的现状中发现问题
※ 移动通信现状 ※ 发展中出现的问题
移动通信现状
通信业务发展现状
1.我国移动通信用户自 1987年蜂窝移动通信出 台以来，一直处于增长趋 势； 2.移动通话分数至今仍维 持着较高增长率； 3.通信业务的收入始终稳 步上升，其中，新业务的 收入比例呈现上升的动态 发展趋势。
基于发展现状及出 现的问题，未来的 移动通信网络应怎 样发展呢？
03
PART 03
第三部分 未来移动通信网络体系结构及 业务需求
※ 未来移动通信网络体系结构 ※ 未来移动通信系统的特征 ※ 未来移动通信的业务需求 ※ 关于5G
未来移动通信网络体系结构
网络体系简介
未来移动通信系统网络可 以称为广带接入和分布网 络。该系统网络具有非对 称的超过2Mbit/s的数据传 输能力及自适应的速率切 换能力，是多功能集成的 宽带移动通信系统、宽带 接入IP系统。包括广带无 线固定接入、广带无线局 域网、移动广带系统和互 操作的广播网络，集成了 不同模式的无线通信。
5G三大应用场景（ITU发布）
我国IMT-2020(5G)总体愿景
我国5G研发进展
04
PART 04
第四部分 未来移动通信关键技术
多入多出（MIMO）技术
MIMO技术利用发送端和接收 端的多个天线对抗无线电信道 衰落，从而在不增加系统带宽 和天线发射功率的情况下可以 有效提高无线系统的容量。
超密集组网
利用利用软件定义网络SDN作 为组网技术。
大规模MIMO
可显著提高频谱效率和能量效 率。
5G关键技术指标
与4G相比，5G在规模和场景、数据速率、 时延、能耗成本上体现了巨大的差异。
5G安全架构
物理层安全技术
e
物理层安全是从根本上解决无线通信的安全问题， 在保证用户通信质量的同时防止信息被潜在的窃 听者截获。 传统方法：①采用信源加密来避免信息泄露 ②采 用序列扩频/调频、超宽带等调制解调技术，提高 信号传输的隐蔽性和信息还原的复杂度。 研究热点：设计安全传输方法如Massive MIMO(大规模天线阵列)使得信道差异的空间分辨 率更高，高频段使得信道差异对位置更加敏感， 丰富了信道特征的多样性和时变性。
移动通信网络覆盖面 及技术的发展现状
目前，我国移动通信行业大 体上已建成了综合通信网络， 具备覆盖面甚广且通信质量 优越的特点。
发展中出现的问题
技术过于个性化， 标准过于统一
桎梏&问题
运营商可能因为利益问题不能 及时更换最新技术和设备
容量受到限制， 导致速度上不去
市场难以消化，主 要是受价格限制
软件设计和开发跟不上 设备难以更新
目录
01
从移动通信 的发展历史 展望未来
从移动通信 的现状中发 现问题
03
未来移动通信 关键技术
02
未来移动通信 网络体系结构 及业务需求
04
01 第一部分 从移动通信的发展历史中展望未来
PART 01
移动通信的时代发展及展望
历史阶段
1G 2G 3G 4G 5G
通信技术
特点
蜂窝式模拟移动技术
业务量小、质量 差、速度低
公共网络安全
需针对防护数据加密等技术进 行完善。
系统容量适应发展需求
因为一旦系统容量受到限制，速 度会变慢。
准确、及时
关于5G
5G简介
e
未来5G网络可提供10Gps的终端用户下载 速率。5G将不同于传统的几代移动通信， 它不仅是更高速率、更大带宽、更强能力的 空口技术，更是面向业务应用和用户体验的 智能网络；5G不再由某项业务能力或者某 个典型技术特征所定义，它将是一个多业务 多技术融合的网络。
02
兼容性更加平滑
应接口开放、能够跟多种 网络互连、在不同系统间 无缝切换、传送高速多媒 体业务数据。
03
灵活性更强
用智能技术，可自适应 进行资源分配。
业务需求 5G的需求
技术需求
5G的需求
云业务的需求（云计算）
虚拟现实的需求 高清视频的需求 物联网的需求 峰值速率：应达到20~50Gbps 用户体验速率：应保证在用户在任何地方具备1Gbps的速率 时延：端到端时延较少到5ms；空口时延减小到1ms 同时支持的连接数:应同时支持120亿个连接 Bit成本速率：应比4G提高50倍以上。
网络域安全机制
主要研究：①终端接入隧道保护机制 ②增强双向认证机制 ③统一的鉴权认证
谢谢观看!
以TDMA和FDMA为主的 数字蜂窝语音技术
业务单一、低速 数据通信、无法 全球漫游
以CDMA为核心的窄带 提供高质量多媒 数据多媒体移动通信 体综合业务
以OFDM和MIMO为核 心的宽带数据移动互联 网通信
速度快、灵活、 智能性
多种新型无线接入技术
快、密、全、佳、 实
4G网络架构演进
☆CRAN架构：C-RAN是基于集中化处理、 协作式无线电和实时云计算构架的绿色 无线接入网构架。 ☆4G核心网的演进：现有的EPC核心网 架构主要面向传统的语音和数据业务模 型，对新的OTT业务、物联网业务难以 适配。所以灵活开放的网络架构、低成 本建网和海量业务提供能力以及快速业 务部署能力成为4G核心网发展的重要趋 势。
是利用数字信号处理技术，在 一个通用、可编程控制硬件平 台上，将无线电的标准化、模 块化硬件功能单元利用软件加 载方式来实现的一种具有开放 式结构的知能力，通 过学习，不断感知外界的环境变化， 自适应地调整其自身内部的通信机理 来达到对环境变化的适应。
5G特点
1.快：5G将为未来移动宽带用户提供更高的数据 速率。 2.密：5G将确保人口密集地区也能获得高质量移 动宽带接入。 3.全：即“支持各类联网设备”，高效处理形形 色色的各类终端设备。 4.佳：即“最佳体验如影随形”，5G致力于为移 动用户提供更好的用户体验。 5.实：即“超实时，超可靠”。
网络结构与协议
包括多种功能模块及多 种核心技术。
5G核心技术及特点
非正交多址技术（NOMA）
如稀疏码多址。预计将提供增强 的多址接入控制(MAC)能力。且 优点为：干扰低、高速运动的情 况下传输效率好、多用户共享高 速传输速率（容量大）。
高频段传输
主要在毫米（mm）波段传输， 有时会用到可见光波段传输。 能有效缓解频谱资源紧张的问 题，可以实现极高速短距离通 信。
5G等未来移动通信面临的挑战
技术不成熟 频谱短缺
能耗的挑战
5G会带来流量用户的激增，相应 的设备比特能耗效率需要提升将 近1000倍。
终端设备的挑战
技术融合的障碍
5G不依赖于某个单点技术，将 是一个多技术融合的多业务网 络，因此存在技术融合的障碍。
业务适配的挑战
例如既满足低速海量连接，又满 足高速移动场景等。
未来移动通信 关键技术
先进的信号处理及传输技术
主要包括OFDM技术以及自适应
传输和迭代接收技术。其中
OFDM技术是一种无线环境下的
高速传输技术。自适应传输技术 智能天线（SA）技术
也是未来移动通信系统基带信号 具有抑制信号干扰、自动
处理的核心技术。
跟踪以及数字波束调节等
智能功能。
软件无线电（SDR）技术
04
用户共存性
能根据网络状况和信道条件进行自 适应处理，使低、高速用户和各种 用户设备能够并存与互通，从而满 足多类型用户的需求。
05
高度自治的自适应网络
能对结构进行自适应管理， 从而满足业务在用户和容量 上的变化和演进。
未来移动通信的业务需求
全面的网络覆盖
随着移动通信的发展，人们对于 网络要求的质量越来越高，由于 移动对于固话的替代作用，网络 覆盖进一步完善已经成为无线网 络发展的基本要求。
网络体系分层
未来移动通信系统的网络 体系分为三层： 1、物理层：提供接入和选 路功能； 2、网络层：作为桥接器提 供QoS映射、地址转换、即 插即用、安全管理、有源 网络。 3、应用层：与网络业务执 行技术层之间是开放式接 口，用于第三方开发和提 供新业务。
未来移动通信系统的特征
01
高速率、高容量
02
PART 02
第二部分 从移动通信的现状中发现问题
※ 移动通信现状 ※ 发展中出现的问题
移动通信现状
通信业务发展现状
1.我国移动通信用户自 1987年蜂窝移动通信出 台以来，一直处于增长趋 势； 2.移动通话分数至今仍维 持着较高增长率； 3.通信业务的收入始终稳 步上升，其中，新业务的 收入比例呈现上升的动态 发展趋势。
基于发展现状及出 现的问题，未来的 移动通信网络应怎 样发展呢？
03
PART 03
第三部分 未来移动通信网络体系结构及 业务需求
※ 未来移动通信网络体系结构 ※ 未来移动通信系统的特征 ※ 未来移动通信的业务需求 ※ 关于5G
未来移动通信网络体系结构
网络体系简介
未来移动通信系统网络可 以称为广带接入和分布网 络。该系统网络具有非对 称的超过2Mbit/s的数据传 输能力及自适应的速率切 换能力，是多功能集成的 宽带移动通信系统、宽带 接入IP系统。包括广带无 线固定接入、广带无线局 域网、移动广带系统和互 操作的广播网络，集成了 不同模式的无线通信。
5G三大应用场景（ITU发布）
我国IMT-2020(5G)总体愿景
我国5G研发进展
04
PART 04
第四部分 未来移动通信关键技术
多入多出（MIMO）技术
MIMO技术利用发送端和接收 端的多个天线对抗无线电信道 衰落，从而在不增加系统带宽 和天线发射功率的情况下可以 有效提高无线系统的容量。
超密集组网
利用利用软件定义网络SDN作 为组网技术。
大规模MIMO
可显著提高频谱效率和能量效 率。
5G关键技术指标
与4G相比，5G在规模和场景、数据速率、 时延、能耗成本上体现了巨大的差异。
5G安全架构
物理层安全技术
e
物理层安全是从根本上解决无线通信的安全问题， 在保证用户通信质量的同时防止信息被潜在的窃 听者截获。 传统方法：①采用信源加密来避免信息泄露 ②采 用序列扩频/调频、超宽带等调制解调技术，提高 信号传输的隐蔽性和信息还原的复杂度。 研究热点：设计安全传输方法如Massive MIMO(大规模天线阵列)使得信道差异的空间分辨 率更高，高频段使得信道差异对位置更加敏感， 丰富了信道特征的多样性和时变性。
移动通信网络覆盖面 及技术的发展现状
目前，我国移动通信行业大 体上已建成了综合通信网络， 具备覆盖面甚广且通信质量 优越的特点。
发展中出现的问题
技术过于个性化， 标准过于统一
桎梏&问题
运营商可能因为利益问题不能 及时更换最新技术和设备
容量受到限制， 导致速度上不去
市场难以消化，主 要是受价格限制
软件设计和开发跟不上 设备难以更新
目录
01
从移动通信 的发展历史 展望未来
从移动通信 的现状中发 现问题
03
未来移动通信 关键技术
02
未来移动通信 网络体系结构 及业务需求
04
01 第一部分 从移动通信的发展历史中展望未来
PART 01
移动通信的时代发展及展望
历史阶段
1G 2G 3G 4G 5G
通信技术
特点
蜂窝式模拟移动技术
业务量小、质量 差、速度低
公共网络安全
需针对防护数据加密等技术进 行完善。
系统容量适应发展需求
因为一旦系统容量受到限制，速 度会变慢。
准确、及时
关于5G
5G简介
e
未来5G网络可提供10Gps的终端用户下载 速率。5G将不同于传统的几代移动通信， 它不仅是更高速率、更大带宽、更强能力的 空口技术，更是面向业务应用和用户体验的 智能网络；5G不再由某项业务能力或者某 个典型技术特征所定义，它将是一个多业务 多技术融合的网络。