5G移动通信基本原理篇2019
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7
N3
UPF
N6
DN
Network Slice Selection Function (NSSF) Network Exposure Function (NEF) NF Repository Function (NRF) Authentication Server Function (AUSF) Unified Data Management (UDM) Policy Control Function (PCF) Application Function (AF)
Measurement Configuration & Provision
Dynamic Resource Allocation (Scheduler)
1
IMT-advanced
105
10
350 400
500 Mobility (km/h)
106
1
Connection density (devices/km2 )
Lat en cy (ms)
4
M.2083-03
NViFrVtu（aNliseatwtioornk）Functions
网络功能虚拟化，实现功能与硬件的解耦
capacity (Mbit/s/m2 ) 10
Peak data rate (Gbit/s)
User experienced data rate (Mbit/s)
20
100
IMT-2020
10
1
1 0 .1
Spectrum efficiency 1 3
1 0 1 0 0
Network energy efficiency
6
从而避免缓慢复杂的人工网元配置。
5G系统架构
TR 23501 4.2，网元以功能模块的形态呈现，与硬件全面解耦
网络切片
NSSF
NEF
NRF
PCF
UDM
AF
Nnssf Nnef
Nnrf
Npcf
来自百度文库Nudm
Naf
Nausf Namf
Nsmf
AUSF
AMF
SMF
核心网元，控制面与用户面分离
N2
N4
UE
(R)AN
5G移动通信基本原理 之5G特性概述
• 2019-07
1
移动通信技术标准演进
从“分庭抗礼”到“融合”，全球统一的5G标准，官方名称为“IMT-2020”
2G
~1990年
3G IMT-2000
~2000年
4G IMT-Advanced
~2010年
5G IMT-2020
~2020年
3GPP
GSM
3GPP2
格。所应用的领域有：工业制造或生产流程的无线控制、远程
手术、智能电网配电自动化以及运输安全等。
Smart city
3
Future IMT
Self drivingcar
大规模机器类型通信(mMTC)：
该使用案例的特点是，连接设备数量庞大，这些设备通常传
输相对少量的非延迟敏感数据。设备成本需要降低，电池续
2
IEEE
IS-95
TD-SCDMA WCDMA
CDMA2000 802.16e
TD-LTE及增强 FDD LTE及增强
802.16m
全球统一
• 峰值：20Gbps • 用户：0.1Gbps • 时延：1ms • 连接：106/km2 • 速率：500km/h
5G是什么？市场驱动力来自哪里？
”ITU-RM.2083-0建议书”定义了5G的三大类应用场景
航时间需要大幅延长。
Massive machine type communications
Ultra-reliable and low latency communications
M.2083-02
5G是什么？关键指标有哪些？
”ITU-RM.2083-0建议书”定义了5G的八项关键特性
Area traffic
5
➢NFV技术实现底层物理资源到虚拟 化资源的映射，构造虚拟机（VM）， 加载网络逻辑功能。
➢5G中，网元（例如IMS）不再以硬 件的形态存在的，而是以软件形式部署 在符合工业标准的大量服务器上；网元 以功能模块（软件形态）出现，部署更 快，成本更低。
SDN（Software-Defined Network ）
User Equipment (UE) (Radio) Access Network ((R)AN) Access and Mobility Management Function (AMF) Session Management Function (SMF) User Plane Function (UPF) Data Network (DN)
Smart home/building Voice
Work and play in the cloud Augmented reality Industry automation Mission criticalapplication
超可靠和低延迟通信(URLLC)：
该使用案例对吞吐量、延迟时间和可用性等性能的要求十分严
软件定义网络，实现控制集中化，可编程化
➢SDN技术实现虚拟机间的逻辑连接， 构建承载信令和数据流的通路。
➢控制层北向接口通过标准化的应用 编 程接口（API）与应用和服务互动； 南向接口通过标准化的OpenFlow指令 集与物理网络互操作，基于每个线程的 网络可编程能力，提供极端颗粒控制， 能够响应不断变化的应用层实现需求，
Enhanced mobile broadband
Gigabytes in a second
3D video, UHD screens
增强型移动宽带(eMBB)：
该使用情境涵盖一系列使用案例，包括有着不同要求的广域覆盖和热 点。就热点而言，用户密度大的区域需要极高的通信能力，但对移动 性的要求低，而且，热点的用户数据速率高于广域覆盖的用户数据速 率。就广域覆盖而言，最好要有无缝连接和连接高移动性的介质，用 户数据速率也要远高于现有用户数据速率。不过，广域覆盖对数据速 率的要求可能低于热点。
NG NG
RAN架构-gNB/ngeNB/AMF/SMF/UPF TR 38300 4.1/4.2定义了NG-RAN架构及功能划分
AMF/UPF
AMF/UPF 5GC
gNB or ng-eNB Inter Cell RRM RB Control
Connection Mobility Cont. Radio Admission Control
N3
UPF
N6
DN
Network Slice Selection Function (NSSF) Network Exposure Function (NEF) NF Repository Function (NRF) Authentication Server Function (AUSF) Unified Data Management (UDM) Policy Control Function (PCF) Application Function (AF)
Measurement Configuration & Provision
Dynamic Resource Allocation (Scheduler)
1
IMT-advanced
105
10
350 400
500 Mobility (km/h)
106
1
Connection density (devices/km2 )
Lat en cy (ms)
4
M.2083-03
NViFrVtu（aNliseatwtioornk）Functions
网络功能虚拟化，实现功能与硬件的解耦
capacity (Mbit/s/m2 ) 10
Peak data rate (Gbit/s)
User experienced data rate (Mbit/s)
20
100
IMT-2020
10
1
1 0 .1
Spectrum efficiency 1 3
1 0 1 0 0
Network energy efficiency
6
从而避免缓慢复杂的人工网元配置。
5G系统架构
TR 23501 4.2，网元以功能模块的形态呈现，与硬件全面解耦
网络切片
NSSF
NEF
NRF
PCF
UDM
AF
Nnssf Nnef
Nnrf
Npcf
来自百度文库Nudm
Naf
Nausf Namf
Nsmf
AUSF
AMF
SMF
核心网元，控制面与用户面分离
N2
N4
UE
(R)AN
5G移动通信基本原理 之5G特性概述
• 2019-07
1
移动通信技术标准演进
从“分庭抗礼”到“融合”，全球统一的5G标准，官方名称为“IMT-2020”
2G
~1990年
3G IMT-2000
~2000年
4G IMT-Advanced
~2010年
5G IMT-2020
~2020年
3GPP
GSM
3GPP2
格。所应用的领域有：工业制造或生产流程的无线控制、远程
手术、智能电网配电自动化以及运输安全等。
Smart city
3
Future IMT
Self drivingcar
大规模机器类型通信(mMTC)：
该使用案例的特点是，连接设备数量庞大，这些设备通常传
输相对少量的非延迟敏感数据。设备成本需要降低，电池续
2
IEEE
IS-95
TD-SCDMA WCDMA
CDMA2000 802.16e
TD-LTE及增强 FDD LTE及增强
802.16m
全球统一
• 峰值：20Gbps • 用户：0.1Gbps • 时延：1ms • 连接：106/km2 • 速率：500km/h
5G是什么？市场驱动力来自哪里？
”ITU-RM.2083-0建议书”定义了5G的三大类应用场景
航时间需要大幅延长。
Massive machine type communications
Ultra-reliable and low latency communications
M.2083-02
5G是什么？关键指标有哪些？
”ITU-RM.2083-0建议书”定义了5G的八项关键特性
Area traffic
5
➢NFV技术实现底层物理资源到虚拟 化资源的映射，构造虚拟机（VM）， 加载网络逻辑功能。
➢5G中，网元（例如IMS）不再以硬 件的形态存在的，而是以软件形式部署 在符合工业标准的大量服务器上；网元 以功能模块（软件形态）出现，部署更 快，成本更低。
SDN（Software-Defined Network ）
User Equipment (UE) (Radio) Access Network ((R)AN) Access and Mobility Management Function (AMF) Session Management Function (SMF) User Plane Function (UPF) Data Network (DN)
Smart home/building Voice
Work and play in the cloud Augmented reality Industry automation Mission criticalapplication
超可靠和低延迟通信(URLLC)：
该使用案例对吞吐量、延迟时间和可用性等性能的要求十分严
软件定义网络，实现控制集中化，可编程化
➢SDN技术实现虚拟机间的逻辑连接， 构建承载信令和数据流的通路。
➢控制层北向接口通过标准化的应用 编 程接口（API）与应用和服务互动； 南向接口通过标准化的OpenFlow指令 集与物理网络互操作，基于每个线程的 网络可编程能力，提供极端颗粒控制， 能够响应不断变化的应用层实现需求，
Enhanced mobile broadband
Gigabytes in a second
3D video, UHD screens
增强型移动宽带(eMBB)：
该使用情境涵盖一系列使用案例，包括有着不同要求的广域覆盖和热 点。就热点而言，用户密度大的区域需要极高的通信能力，但对移动 性的要求低，而且，热点的用户数据速率高于广域覆盖的用户数据速 率。就广域覆盖而言，最好要有无缝连接和连接高移动性的介质，用 户数据速率也要远高于现有用户数据速率。不过，广域覆盖对数据速 率的要求可能低于热点。
NG NG
RAN架构-gNB/ngeNB/AMF/SMF/UPF TR 38300 4.1/4.2定义了NG-RAN架构及功能划分
AMF/UPF
AMF/UPF 5GC
gNB or ng-eNB Inter Cell RRM RB Control
Connection Mobility Cont. Radio Admission Control