5G移动通信系统与技术件
5G移动通信技术
5G移动通信技术•5G 技术概述•5G 网络架构与关键技术•5G 无线传输技术•5G 核心网技术•5G 承载网技术•5G 安全挑战与防护措施•总结与展望目录5G技术概述5G定义与发展历程5G定义发展历程5G技术特点与优势技术特点优势5G应用场景及市场需求应用场景5G将应用于各个领域，如智慧城市、智能交通、工业互联网、远程医疗、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、智能家居等。
市场需求随着数字化、网络化和智能化的发展，各行业对移动通信技术的需求越来越高。
5G将满足这些需求，推动各行业的数字化转型和智能化升级。
5G网络架构与关键技术接入网（RAN ）核心网（CN ）传输网（TN ）0302015G 网络架构组成关键技术：超高速率、超低时延、大连接数超高速率超低时延大连接数5G与4G网络架构对比分析架构差异技术创新应用场景5G无线传输技术大规模天线技术（Massive MIMO）提高系统容量提升频谱效率增强覆盖能力新型调制编码技术极化码编码高阶调制技术一种新型信道编码方式，具有更低的误码率和更高的编码效率。
LDPC编码高频段通信技术毫米波通信技术利用毫米波频段的宽带特性，实现高速数据传输。
大规模天线阵列在毫米波频段采用大规模天线阵列，实现高增益和高指向性。
波束管理技术通过波束赋形和波束追踪等技术，解决毫米波信号传输过程中的路径损耗和遮挡问题。
5G核心网技术网络切片技术切片定义与特性切片分类与应用场景切片管理与编排边缘计算技术边缘计算概念与优势01边缘计算架构与部署方式02边缘计算应用场景031 2 3云计算在5G核心网中作用虚拟化技术在5G核心网中应用容器化技术在5G核心网中应用云计算和虚拟化技术在5G核心网中应用5G承载网技术承载网架构演进及挑战架构演进挑战需要解决网络切片、低时延、大带宽等5G新需求带来的技术挑战，同时要考虑现有网络的兼容性和平滑升级。
新型承载网协议和接口标准协议接口标准承载网设备选型及部署策略设备选型部署策略5G安全挑战与防护措施5G面临的安全威胁和挑战新的攻击面高级持续性威胁（APT）跨域安全风险5G安全防护措施和策略强化网络安全架构加强身份认证和访问控制加密和完整性保护安全审计和监控保护用户个人信息维护用户信任促进5G 应用发展5G 网络需要收集和处理大量用户个人信息，隐私保护措施能够确保用户信息不被泄露和滥用。
5G移动通信系统
5G移动通信系统⒈引言⑴背景⑵目的⑶范围⒉术语和定义⑴ 5G移动通信系统⑵关键技术⑶网络架构⒊ 5G系统架构设计⑴用户平面⑵控制平面⑶管理平面⒋ 5G系统关键技术⑴毫米波通信⑵ Massive MIMO技术⑶超密集组网⑷网络切片⑸虚拟化与云化⒌ 5G网络性能优化⑴信道容量优化⑵时延优化⑶功耗优化⑷用户体验优化⒍安全与隐私保护⑴认证与加密⑵虚拟私人网络⑶用户身份管理⑷数据保护与隐私⒎ 5G应用场景⑴增强移动宽带⑵物联网通信⑶高可靠低时延通信⑷车联网通信⑸虚拟现实与增强现实⒏ 5G标准与法规⑴国际标准化组织⑵国家标准⑶法律与规定⒐附件⑴详细设计文档⑵测试报告⑶用户需求文档法律名词及注释：●5G移动通信系统：第五代移动通信系统，指基于5G技术实现的移动通信网络。
●毫米波通信：利用高频毫米波进行无线通信的技术，能提供更大的带宽和传输速率。
●Massive MIMO技术：大规模多输入多输出技术，通过使用大量天线和信号处理技术，提高系统容量和信号质量。
●超密集组网：通过增加小型基站的密度，提升网络容量和覆盖范围。
●网络切片：将网络资源按需分割成多个虚拟网络，为不同业务提供定制化的网络服务。
●虚拟化与云化：通过将硬件资源虚拟化和云化，实现灵活的网络构建和资源管理。
●认证与加密：通过身份认证和数据加密技术，保护通信的安全性和隐私性。
●虚拟私人网络：使用加密隧道技术的网络，保证用户通信的安全和隐私。
●用户身份管理：对用户进行身份验证和权限管理，确保网络资源的合理分配和使用。
●数据保护与隐私：采取措施保护用户数据的机密性、完整性和可用性，确保用户隐私不被侵犯。
本文档涉及附件：●附件一：详细设计文档●附件二：测试报告●附件三：用户需求文档。
5G移动通信的关键技术及发展
5G移动通信的关键技术及发展作者：魏蓓蓓来源：《环球市场》2017年第21期摘要：第5代移动通信系统（5G）是面向2020年之后的新一代移动通信系统，其技术发展尚处于探索阶段.结合国内外移动通信发展的最新趋势，本文对5G移动通信发展的基本需求、技术特点与可能发展途径进行了展望，并分无线传输和无线网络两个部分，重点论述了富有发展前景的7项5G移动通信关键技术，包括大规模天线阵列、基于滤波器组的多载波技术、全双工复用、超密集网络、自组织网络、软件定义网络及内容分发网络.本文还概括性地介绍了国内5G移动通信的相关研发活动及其近期发展目标.关键词：5G关键技术；发展趋势1概述与总体趋势5G是面向2020年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统.根据移动通信的发展规律，5G将具有超高的频谱利用率和能效，在传输速率和资源利用率等方面较4G移动通信提高一个量级或更高，其无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也将得到显著的提高.5G 移动通信将与其他无线移动通信技术密切结合，构成新一代无所不在的移动信息网络，满足未来10年移动互联网流量增加1000倍的发展需求.5G移动通信系统的应用领域也将进一步扩展，对海量传感设备及机器与机器（M2M）通信的支撑能力将成为系统设计的重要指标之一.未来5G系统还须具备充分的灵活性，具有网络自感知、自调整等智能化能力，以应对未来移动信息社会难以预计的快速变化。
5G已经成为国内外移动通信领域的研究热点.2013年初欧盟在第7框架计划启动了面向5G研发的METIS（mobileandwirelesscommunicationsenablersforthe2020informationsociety）项目，由包括我国华为公司等29个参加方共同承担；韩国和中国分别成立了5G技术论坛和IMT-2020（5G）推进组，我国863计划也分别于2013年6月和2014年3月启动了5G重大项目一期和二期研发课题.目前，世界各国正就5G的发展愿景、应用需求、候选频段、关键技术指标及使能技术进行广泛的研讨，力求在2015年世界无线电大会前后达成共识，并于2016年后启动有关标准化进程。
浅谈5G移动通信网络架构及关键技术
浅谈 5G移动通信网络架构及关键技术摘要：本文以5G移动通信系统为研究对象，重点阐述2G-5G网络架构的演进，分析5G移动通信关键技术，为通信学习者提供一定的理论借鉴。
关键词：5G；网络结构；关键技术5G作为4G技术的“升级”版，其中一个重要因素是，5G是一个更聪明的网络，而4G的网络是一个预定义的网络。
这个聪明的网络不光体现在网络架构上，还体现在采用的关键技术上。
与2G/3G/4G网络相比，5G 网络架构是一个更加灵活、智能、高效和开放的网络系统，要求5G接入网与核心网功能需要进一步增强、逻辑功能界面清晰，但是部署方式却更加灵活，甚至可以融合部署。
此外，由于引入了SDN、NFV等多种关键技术，5G可以根据你的需求，不停地变形，找到你个人最需要的业务。
本文重点从网络结构和关键技术两个角度进行5G介绍。
1.2G-5G移动通信网络结构的演进随着公用移动通信网络从1G到5G技术不断的发展、业务不断的演进，网络结构也在不断的发生变化。
对比2G-5G系统网络结构的演进过程，变化主要有5个方面：（1）整体架构名称的演变2G到5G的网络架构分成了终端、无线接入网以及核心网三个部分，但是具体的名称发生了变化。
2G网络由移动台MS、基站子系统BSS、网络子系统NSS组成；3G网络由用户设备UE、无线接入网RAN和核心网CN组成；4G网络由用户设备UE、无线接入网RAN、核心网EPC构成；5G网络由用户设备UE、无线接入网NG-RAN、核心网NGC构成。
（2）基站系统的演进2G基站系统称为基站子系统BSS，由BSC基站控制器和BTS基站收发信台组成。
在一个BSC下有多个BTS，BSC主要完成无线信道的分配、BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能。
BTS主要负责无线传输功能，受BSC控制。
3G基站系统称为UTRAN，由RNC和NodeB组成。
在一个RNC下可以有多个NodeB。
RNC是交换和控制单位，实现无线资源管理和控制功能。
5G移动通信 无线网络优化技术与实践 第1章 5G系统架构
第1章 5G系统架构
1.1 5G全新系统架构
• 1.1.1 基于服务的核心网络架构
• 3GPP标准将5G核心网架构赋予了新的名称,SBA（Service-based architecture）架构，这种基于 服务的架构和传统核心网络“节点-节点”互联的架构同作为5G核心网络架构候选，一直是业 内讨论的焦点。最终，3GPP将SBA架构确定为5G网络唯一基础架构。基于服务的网络架构借 鉴IT领域中“微服务”的设计理念，将网络功能定义为多个相对独立可被灵活调用的服务模 块，基于此种架构设计理念，运营商可以灵活的按照业务需求新增或者升级网元功能，实现 灵活定制组网。
• Unstructured Data Storage network function(UDSF)：非结构化数据存储网络功能，该功能是5G 核心网的一个可选功能。UDSF负责存储并向其他网元功能以非结构化数据形式提供信息。所 谓的非结构化数据是指并没有在3GPP标准中定义的数据信息；
第1章 5G系统架构
第1章 5G系统架构
1.1 5G全新系统架构
• 1.1.1 基于服务的核心网络架构
• Network Exposure Function (NEF)：网络曝光功能，该逻辑网元是5G核心网与外部交互相关能 力和信息的接口，该接口可以对外部提供的网络能力主要包括监控能力、供给能力、策略/计 费能力和分析报告能力。监控能力主要指对5G系统中UE的特定事件进行监控，并向外部提供 监控事件信息，例如可以输出UE位置信息，接续性，漫游状态，连接保持性等；供给能力指 外部实体可以向NEF提供相关信息或参数以对UE的移动性或会话管理参数进行设置，同时也 包括一些网络配置参数以及涉及服务的参数，传递的这些参数更偏向应用于涉及物联网类型 的管控，例如周期通信时间，通信持续时间，调度通信时间&通信类型、最大响应时间；策 略/计费能力指根据外部需求对QoS以及计费策略进行调整响应，这些信息可以用来进行UE会 话的QoS/优先级处理，同时也可以设置合适的计费实体或者计费率；分析报告能力包含对于 外部实体报告上报内部分析数据。NEF网元是网络内部与外部实体进行信息双向交互的接口网 元，同时也是内部信息分发汇总的逻辑网元。总体来说，这是一个内外部网元信息安全传递 的节点，可以对不同应用功能网元信息进行鉴权，授权和限流，同时可以根据网络策略向外 部应用提供脱敏后的网络和用户相关信息；
《5G移动通信系统及关键技术》第06章 5G支撑技术6.6
基于通用服务器，采用网络功能虚拟化的方式，为MEC应用平台层提供 底层硬件的计算、存储等物理资源。
2）MEC应用平台层
由MEC的虚拟化管理和应用平台功能组件组成。其中，MEC虚拟化管理 采用以基础设施作为服务（IaaS）的思想，为应用层提供一个灵活高效、 多个应用独立运行的平台环境。
面向各种上层应用及业务开放实时的无线及网络信息，实现对 无线网络条件及位置等上下文信息的实时感知
作用：
➢ 提供各种与情境相关的服务，使业务对网络条件的改变做出 及时响应
➢ 高效应对业务流量增加等情况，更好地优化网络和业务运营 ➢ 提高用户业务体验的同时也提升了网络资源利用率。 业务方面：边缘计算平台可以针对不同的业务需求和用户偏好 定制具体的业务应用，让业务类型多样化、个性化，丰富移动 宽带业务的用户体验。
➢ 为了解决移动终端有限的计算和存储能力以及功耗问题， 需要将高复杂度、高能耗计算任务迁移至云计算数据中心 的服务器端完成，从而降低低成本终端的能耗，延长其待 机时长。
➢ 计算任务迁移至云端的方式不仅带来了大量的数据传输， 增加了网络负荷，而且引入大量的数据传输时延，给时延 敏感的业务应用带来一定影响。
1-7
6.7.2 移动边缘计算系统平台架构
边缘计算系统（MEC）平台的基本架构，如图所示。
移动边缘计算系统 平台设计主要涉及2 个部分： ➢ 移动边缘系统层 ➢ 移动边缘服务器
层
1-8
6.7.2 移动边缘计算系统平台架构
移动边缘系统层
位置：运营商网络或子网络中 功能：运行各类移动边缘应用所需的移动边缘主机和移动边缘 管理实体的集合。 系统层包含： ➢ 运营商的运营支持系统（OSS） ➢ 移动边缘编排器（Mobile Edge Orchestrator）
5G移动通信网络架构与关键技术要点
通信技术移动通信网络架构与关键技术要点王海峰，周 雷（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏移动通信相比，其通信安全性和便捷性更高，对相应技术的要求也更高。
以移动通信网络架构，分析5G 移动通信关键技术，了解扩大移动通信网络的发展。
移动通信；网络架构；技术要点5G Mobile Communication Network Architecture and Key TechnologiesWANG Haifeng, ZHOU Lei(China Information Consulting & Designing Institute Co., Ltd., Nanjing communication as the research object, network architecture and analyzing key technologies, the coverage of the G mobile communication network is pared with the conventional G mobile communication has higher communication security and convenience, and higher requirements for 2 5G 移动通信网络架构2.1 网络部署场景虽然5G 移动通信网络技术比4G 技术更快、更可靠，但是二者的网络部署场景却高度相似。
实际应用中，5G 移动通信网络多为室内和室外应用模块。
从以往业务流量统计来看，室内流量消耗较大，占据移动宽带（Mobile Broad Band ，MBB ）的80%，甚至更高[4]。
网络部署时，室内覆盖效果和室内容量等都是需要重点考虑的室内条件。
比如，某小型热点区域为获得最佳的网络效果，在室外相关位置设置微基站，将该微基站作为5G 信号的来源，保障信号的全面覆盖[5]。
5G原理概述及关键技术
6
5G频谱分配
中国5G中低频段实验频率分配：
工信部确定了中国三大运营商和广电的5G中低频段实验频率使用许可： 中国电信获得3400-3500MHz：100MHz 5G频率资源 中国联通获得3500-3600MHz： 100MHz 5G频率资源 中国移动获得2515-2675MHz和4800-4900MHz； 260MHz 5G频率资源
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18
5G 空口协议栈
SDAP架构：SDAP子层是通过RRC信令来配置的，SDAP子层负责将QoS流映射到对应的DRB上。
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19
– 覆盖增强技术
– 速率提升技术
5G关键技术
20
覆盖增强技术-上下行解耦
5G网络频谱
• 增加带宽是增加容量和传输速率最直接的方法，5G最大的带宽将会达到1GHz。 • 考虑到目前频率的占用情况，5G将不得不使用高频进行通信。
AMF/UPF SMF
CN
RAN
NG
gNB Xn
gNB
Uu
10
5G 主要网元功能
AMF（The Access and Mobility Management function）：接入和 移动管理功能模块
̵ 上行NAS信令的终结点 ̵ NAS层加密与完整性保护 ̵ 接入鉴权与授权 ̵ 安全性锚点 ̵ 注册管理（AMF保存UE的上下文信息，接受或拒绝UE的注册） ̵ 移动性管理及移动性事件报告 ̵ 合法监听 ̵ 提供UE与SMF之间传输SM message的通道 ̵ 支持SMF选择
• ①Frequency range 1（FR1）：就是我们通常讲的6GHz以下频段
̵ 频率范围：450MHz - 6.0GHz ̵ 最大信道带宽100MHz
《5G移动通信系统及关键技术》第02章 5G愿景与需求
5G移动通信系统要求在确保低成本、传输 的安全性、可靠性、稳定性的前提下，能够： ➢ 服务更多的用户 ➢ 支持更高的速率
➢ 支持无线的连接 ➢ 支持个性的体验
运营需求
业务需求 用户需求 网络需求 效率需求 终端需求
➢ 部署轻便 ➢ 投资轻度 ➢ 维护轻松 ➢ 体验轻快
➢ 支持高速率业务 ➢ 业务特性稳定 ➢ 用户定位能力高 ➢ 对业务的安全保障
2.2.1 总体愿景
5G总体愿景
2.2.2 5G网络的特征
➢ 网络广带化，满足用户需求 ➢ 网络泛在化，适应移动互联网发展 ➢ 网络智能化，提升网络资源效率 ➢ 网络融合化，推进网络演进 ➢ 绿色节能，降低网络能耗
第二章 5G愿景与需求
内容提要
2.1 5G需求 2.2 5G愿景
2.3 5G网络的性能
端、控制电池电量消耗
第二章 5G愿景与需求
内容提要
2.1 5G需求 2.2 5G愿景 2.3 5G网络的性能
2.4 5G应用
1-23
2.4.1 5G应用趋势
5G移动通信技术的应用趋势将主要体现在：
➢ 一是万物互联 ➢ 二是生活云端化 ➢ 三是智能交互
2.4.2 5G应用场景
➢ 我国定义4类主要应用：连续广域覆盖、热点高容量、低时 延高可靠、低功耗大连接
异构网络由不同类型、不同大小的小区构成。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。 ➢ 复杂异构网络缺点：随着网络部署密集，小区间干扰会制约
系统容量增长
2.3.3 满足5G关键能力的途径
（2）D2D通信
传统的网络形态：通信双方的信息交互需要经过各自的基站设备，通过核心网络进行 互联互通。但是在海量用户和海量的数据需求下，基站设备和核心网络的压力过大。
5G通信系统
5G通信系统摘要5G，第五代移动通信技术，也是4G之后的延伸,目前正在研究中。
本文主要介绍了什么是5G通信系统，5G的优势及其主要技术。
5G有以下六大关键技术：高频段传输；新型多天线传输技术；同时同频全双工技术;D2D技术；密集组网和超密集组网技术;新型网络架构。
本文有重点介绍这六大技术。
关键词5G通信5G优势新型多天线传输技术新型网络架构Abstract 5G，the fifth generation mobile communications technology，is also an extension of 4G, and is currently under study. This article mainly introduces what is the advantage and the main technology of 5G communication system, 5G。
5G has the following six key technologies：high frequency transmission, new multi antenna transmission technology，simultaneous full duplex technology，D2D technology，dense networking and ultra dense networking technology, and new network architecture. This article focuses on these six technologies.Key words 5G communication 5G advantage new multi antenna transmission technology new network framework引言在移动通信领域：第一代是模拟技术；第二代实现了数字化语音通信;第三代是人们熟知的3G技术，以多媒体通信为特征；第四代是4G技术,通信速率大大提高，标志着进入无线宽带时代；简单来看,5G的速度将会更快，而功耗将低于4G，从而带来一系列新的无线产品。
《移动通信原理与技术》5G软件仿真实验
《移动通信原理与技术》5G软件仿真实验（1）实验名称5G软件仿真实验（2）实验目的通过5G软件仿真实验，将通信系统仿真平台进行可视化操作，应用于教学场景，了解移动通信系统的主要通信过程，深化对通信具体实现的是何功能的理解。
（3）实验器材信雅达5G仿真实训操作平台（4）实验原理5G仿真通过对Maassive MIMO的波束赋形进行建模，导入波束的方向图，计算相关的路损，计算出最小路径的波束，模拟5G的波束，所以5G的仿真相对4G 对地图和运算精度要求更高，仿真运算量更大。
5G终端分为NSA终端和SA终端，其中NSA终端一般为1T4R,SA终端为2T4R，单端口的发射功率为23dBm另外；5G在3.1.5GH2频段是TDD制式，需要配置上下行时隙。
（5）实验内容一、网络规划环节1、该环节完成容量规划计算工作，一共有4个必填项目，频谱效率，每个扇区的下行容量，扇区数量和站点数量。
2、网络规划步骤完成之后需要选择“保存”按钮，不选择保存结果将无法进行后续的任务操作，保存数据后无法进行修改。
二、工勘测量环节1、该阶段两部分步骤工勘测量和拓扑配置，工勘测量部分根据任务的要求选择对应的4K高清视频场景、无人车场景和智能电网场景。
2、选择正确的站点才能跳转到工勘报表的页面；根据勘察完成工勘报表的内容。
三、设备安装环节安装环节三个部分1、安装前准备，选择安装所涉及的工具，并保存结果，需要选择最少8个工具。
2、安装前开箱，选择正确的箱子完成开箱操作，丢弃破损、变形的箱子，完成货物清点。
3、设备安装，分为机房安装部分和铁塔安装部分，铁塔安装部分完成AAU 设备的安装和设备连接线安装，机房安装部分完成BBU设备的安装和设备连接线安装。
机房安装环节1、选择机柜安装BBU和电源模块，选择BBU机柜，安装机柜板卡和接地线。
2、选择交换板，完成传输光纤连接和GPS连接。
3、选择电源板，完成电源线连接，电源线连接到电源板卡和机柜的电源分配模块对应的位置上。
5G无线通信系统的关键技术研究
5G无线通信系统的关键技术研究随着信息时代的发展，人们对高速无线通信的需求越来越大。
5G技术作为下一代无线通信技术，将移动通信推向一个新的高度。
5G无线通信系统具有高速传输、低延时、高带宽、高覆盖等特点，可以支持大规模物联网、智能交通、工业控制、远程医疗等应用场景。
本文将对5G无线通信系统的关键技术进行介绍。
一、毫米波技术毫米波是指30~300GHz频段的无线信号。
与较低的无线信号相比，毫米波信号具有更高的载频频率和带宽，可以实现更高的数据传输速率。
毫米波技术是5G无线通信的一个重要技术，可以将无线信号传输速率提高到数十Gbps以上，满足高速数据传输的需求。
二、多输入多输出技术多输入多输出（MIMO）技术是利用多个天线对数据进行传输的技术。
MIMO技术可以提高无线信号的容量和覆盖范围，并减少信号干扰和深度衰减。
5G系统采用MIMO技术可以实现更高的传输速率和更可靠的数据传输。
三、网络切片技术5G无线通信系统支持网络切片技术，这是一种将网络资源分割成多个独立部分的技术。
网络切片技术可以将网络资源分配给不同的应用和业务，以满足各种应用的不同需求。
这样可以使网络更加灵活，满足不同场景的需求。
四、超密集组网技术超密集组网（UDN）技术是一种通过部署大量小型基站来提高覆盖范围和数据传输速率的技术。
UDN技术可以提高网络的容量和效率，同时减少干扰，并支持更多的用户连接。
UDN技术可以实现全面覆盖和高速传输，为5G无线通信系统提供了强大的支持。
五、虚拟化网络技术虚拟化网络技术是一种将网络资源虚拟化并通过软件实现的技术。
5G无线通信系统采用虚拟化网络技术可以提高网络资源的利用率并实现更高的可靠性和灵活性。
虚拟化网络技术可以支持更多的用户连接，并为网络提供更好的安全性和可维护性。
总之，5G无线通信系统的开发离不开多种关键技术的支持。
毫米波技术、MIMO技术、网络切片技术、超密集组网技术和虚拟化网络技术都是5G无线通信系统中的重要技术，它们共同构建了一个高效、可靠、高速的无线通信网络。
《5G移动通信系统及关键技术》第05章 5G的频谱5.4-5.5
频谱资源的使用主要存在的两个矛盾：
一是可用频谱资源稀缺，而已用频谱资源利用率低；
二是频谱划分固定，而频谱需求动态变化。
问题根源：频谱管理方式确定的频谱划分无法及时地根据需
求做出及时调整。
解决方法：采用动态的频谱管理方式进行动态频谱共享，可
显著提升频谱资源的使用效率。
1-17
5.4.4 动态频谱共享技术
第五章 5G的频谱
内容提要
5.1 无线频谱 中低频频谱
5.4 频谱共享
5.5 高频频谱
5.6 白频谱的利用
5.7 全频谱接入
5.8 认知无线电
1-2
频谱共享
频谱目前主要由国家统一管理和授权使用。
当前无线频谱利用中最突出的问题是整体频谱利用效率低。
频谱分配方式——独占授权方式，即无线电管理部门通过行
TV白频谱
免执照模式
用户等级
最高
次要
次要
无
已有主用户
无
有
有
无
牌照发放
需要
需要
不需要
不需要
牌照区域有效性
全国
全国或分区域
无
无
频谱使用方式
独占
共享
机会接入
机会接入
功率
高功率
高功率/低功率
低功率
低功率
QoS
有效保证
有效保证
不保证
不保证
感知
不需要
可选
可选
不需要
数据库
不需要
需要
需要
不需要
1-6
5.4.1 频谱共享的内涵
或应用共享使用。
实现简单，授权用户在获得授权前即通过与原频谱所有者及
5G移动通信的网络构架分析与关键技术探讨
5G 移动通信的网络构架分析与关键技术探讨张小容（中通服建设有限公司，广东 广州 550014）摘要：随着5G 移动通信技术的不断成熟，在移动通信网络中具有广泛的应用，利用5G 通信网络可以弥补4G 通信网络的缺陷，同时还能提高网络通信的效率，通过对5G 移动通信网络架构进行分析，详细地探讨了5G 移动通信网络的关键技术。
关键词：5G；移动通信；网络架构；关键技术5G 技术作为新一代的移动通信系统，具有良好的通信速率与通讯效果，还具备超高能效与频谱利用，采用多种新型技术，灵活性较好，在未来的移动通信中，能够适应多种环境的应用，而且5G 技术还采用新型多址接入技术、大规模MIMO 技术，与4G 通信网络相比，5G 具有更好的优势，能够给用户提供良好的体验，在未来通信发展中具有广大的应用前景。
1 5G 移动通信网络构架分析 5G 移动通信的网络是在4G 通信网络的基础上进行优化改良而设计的网络架构，5G 移动通信网络不仅有高速的网速，还有助于将物联网与互联网综合在一起，为物联网的发展奠定了强有力的技术支持，5G 网络的系统架构如图1所示。
图1 5G 网络系统架构1.1 网络部署场景5G 网络的部署场景与4G 网络的场景布置差别不大，它可以分为室内与室外两个部分，室外部署一般都集中在人口比较大的场所，例如部署在商业区、住宅区等场所，由于人口密度大，容易出现网络覆盖不足、数据传输中断的情况，利用5G 网络可以有效的解决这些问题，针对室外5G 网络场景的部署，采用分布式天线与大规模MIMO 技术来配置5G 通信基站与微基站，结合天线的分布情况，在室外场景区域内分散布置与基站连接的天线元件，使得5G 网络覆盖了整个室外场景。
而在室内网络覆盖，主要是通过室外天线阵列与AP 连接进行通信，实现了短距离的5G 通信技术。
1.2 核心网的设计5G 通信网络的核心网的设计是保证网络通信稳定的关键技术，5G 核心网主要是用SDN 和网络功能虚拟化技术驱动，能根据网络通信的需求自动控制通信数据的转发与分离、还能实现通信的物理硬件与逻辑分析，并在通信的过程中，能够支持动态数据的传输。
5G移动通信系统-关键技术
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中文： /link?url=PcQw4nO dK969lUbfNp2GK2rM29HWfPCPITCdbhOoA9kaKbl8 HTGZmvMLc5gb2WxJZUynHbzOCzTOs2leTam4KEYJ8dcidLUAH5lmltzGm
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2.（1）试推导MIMO系统容量
（2）简述MIMO在LTE中的应用
3.（1）简述OFDM的概念及优缺点
（2）如何克服OFDM高峰均比的问题？
（3）若在LTE中基于OFDM传输 实现？
，如何
4.推导协作通信系统容量，仿真验证协作与直传 模式相比的性能提升。
中文： /link?url=PcQw4nO dK969lUbfNp2GK2rM29HWfPCPITCdbhOoA9kaKbl8 HTGZmvMLc5gb2WxJZUynHbzOCzTOs2leTam4KEYJ8dcidLUAH5lmltzGm
柴蓉 通信与信息工程学院
5G移动通信系统关键技术
多天线技术 高频段传输电技术 全双工技术 终端直通（Device to Device, D2D) 技术 超密集网络架构
5G移动通信系统与技术
空口10ms
350Km/h
1倍
10 Mbps
(urban/suburban)
1倍
1Gbps
5G取值
10 Tbps/Km2
100万/Km2
空口1ms
500Km/h
100倍提升（网络侧）
0.1-1Gbps
3倍提升（某些场景5倍）
20Gbps
中国5G之花
5G技术发展的愿景:“信息随心至，万物触手及”
传统静态频谱分配策略行政指派或拍卖方式，静态使用。面临的挑战挑战1：频谱利用存在不均衡问题挑战2：存在时-频-空多维频谱空洞挑战3：频谱利用效率较低
现有频谱分配殆尽
动态频谱分配策略
打破传统静态频谱分配方法的局限，结合时-频-空多维频谱的动态分配，促进频谱资源利用能够智能化，以使其使用更高效灵活，从而提高频谱利用效率。
移动互联网和物联网为5G发展提供广阔发展空间--预计2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，我国将增长300倍以上--预计到2020年全球移动终端数量将超过100亿，其中我国将超过20亿-- 预计到2020年全球物联网设备连接数为500亿，其中我国将超过100亿
调制技术：256QAM（256阶正交振幅调制）相对4G的64QAM承载6bit，采用256QAM可承载8bit，同样的时频资源块上能容纳更多数据，提升了空口吞吐量。
5G定义（标准处于研究阶段）：5G通过系列关键新技术可提供10Gbps超大容量、 端到端1ms超低时延、1000亿海量连接革命性技术：全双工技术、Massive MIMO多天线(>128*128) 、高阶频段（ 30G-100GHz）提供高达10Gbps容量；采用0.1ms TTI将时延降低到1ms，可变带宽子载波支持连接数1000亿以上，应对未来10年ICT行业巨大变化，实现万物互联。
《5G移动通信系统及关键技术》第03章 5G无线技术3.2-3.3
3.2.1 灵活双工技术
载波聚合（Carrier Aggregation，CA）——将多个不同频率（或者相同） 的载波聚合成一个更宽的频谱，同时也可以把一些不连续的 频谱碎片聚合到一起，从而达到提高带宽的效果 载波聚合、非载波聚合都可以采用灵活双工技术。 载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用于 下行传输，并将该频带配置成辅载波辅小区； 非载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用 于下行传输，并将该频带和上行频带配置成配对的频带。
1-17
3.2.2 同频同时双工
双工干扰分两类：
➢ 发射天线到接收天线的直达波 ➢ 经过多物体反射的多径到达波
全双工技术包括两方面：
➢ 全双工系统的自干扰抑制技术 ➢ 组网技术
双工干扰消除越多，系统频谱效率增益越大， 双工干扰被完全消除，则系统容量提升1倍。
1-18
3.2.2 同频同时双工
3、同时同频全双工中的干扰消除技术
简单，用户间干扰较小，但是受传输中信道衰落的影响比较 大。 – 间隔扩展子载波（Comb Spread Subcarriers），其特点是 通过频域扩展，增加频率分集，从而减少了信道衰落的影响。
多载波技术
(a) 分组子载波方式 (b) 间隔扩展thogonal Frequency Division Multiplexing）技 术是主流无线通信所采用的信号形式
Duplex，CCFD ——通信双方能够使用相同的时间、相同的频 率，同时发射和接收无线信号，从而将频谱效 率翻倍。 同频同时全双工的关键在于干扰的有效消除。
1-16
3.2.2 同频同时双工
2、同频同时全双工节点
节点基带信号经射频调制，从发射天线发出，而接收天线正在 接收来自期望信源的通信信号。
5G移动通信发展趋势与若干关键技术
5G移动通信发展趋势与若干关键技术摘要：计算机技术的大范围应用，导致社会各界的移动通信网络需求逐渐增长。
尤其是在大数据时代快速发展的情况下，这种需求也会呈爆发式的增长。
若要有效地满足这种需求，还需要相关领域对移动通信技术进行深入的研究与应用。
关键词：5G移动通信;关键技术；发展趋势前言网络信息技术的不断发展推动移动通信技术的深入和广泛应用。
尽管4G技术是当今移动通信应用的主导，可是5G移动通信技术业已取得了重大进展，我们迎来了5G时代。
5G移动通信技术比4G移动通信技术具备更广的网络覆盖面和更快的信息传输速率。
为了有效地体现5G移动通信技术的应用价值，务必持续拓展创新，密切联系社会发展的步伐，不断增强智能化技术能力，注重应用无线网络技术、无线传输技术、智能化技术等一些5G的重要技术，有效地体现移动网络的应用优势，以拓展通信事业发展的广阔天地。
15G移动通信技术的发展优势5G移动通信技术即第五代移动通信系统，5G技术跟其它无线技术的统一可以建设一个先进、一流的无线通信平台。
当今，人们的生活生产都紧密联系无线通信，为了推动5G移动通信技术的进一步发展，应立足于固有基础逐步体现其发展优势：一是应用效率显著和应用水平持续提升。
基于高效应用高频段频谱资源的影响下，无线宽带、有线宽带、光载无线组网等技术综合渗透，因此，无线电波的穿透性显著加强，推动其大大提高工作效率。
二是信号传输质量和安全性提升。
相较于4G技术，5G技术具备尤为稳定的信号传输质量和安全性，其中5G技术显著提高了应用效能，随着5G技术的不断开发，其不但可以保留固有技术的优势，而且可以优化常规的点对点式通信传输技术，从而很好地实现用户的传输需求，实施多变、多点、多面的传输形式，进而实现移动通信系统综合性能的强化。
三是加强用户体验。
当前应用5G移动通信技术可以很好地完善传统移动通信技术传输速率慢、收费标准高、网络稳定性差的不足。
其具备尤为稳定的网络和非常快的传输速度，以及收费标准会降低，从而可以让消费者提高满意度。
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R13
R14
• Massive CA、增强MTC、室内定位、增强型MIMO
• 面向未来
7
移动通信技术演进进行时：4.5G
4.5G低成本，安装简单，一条网线解决
1
2
商业区
LTE-HI
室分
系统
4.5G 适合于室内和热点的多场景覆盖
校园
3D MIMO
Vs.
eICIC
SW
7x
写字楼
1）室分系统工程施工
2）直流供电
的波束赋形，最大8流
水平方
向波束
接入技术：SOMA（半正交频分多址）
➢ 将小区中心用户和边缘用户分配在同一个时频资源块上，通过
功率资源（两用户功率相差较大场景）对两用户进行区分，从
而提高资源利用率，获得更高吞吐量。
功率
8T8R以上MIMO
OFDMA
中心
用户
8载波以上载波聚合
……
Massive CA
技术平台，催生无数新应用、新产业。5G将成为全联接
世界和未来信息社会的重要基础设施和关键使能者。
4.5G定义（ 4.5G标准R12将于今年底冻结）：4.5G是
4G演进，可提供XGbps大容量、10ms低时延和>300亿
连接数
➢基于SOMA、256QAM、Massive MIMO等关键技术
提供xGbps高容量；
(>128*128) 、高阶频段（ 30G-100GHz）提供高达10Gbps容
LTE-HI
3.5GHz
3x 峰值速率
室分系统
LTE-HI
宏基站
LTE-HI
8
4.5G主要无线技术特征
多天线技术：Massive MIMO（ 3D BF、8T8R以上MIMO
）、Massive CA（ 8载波以上）
水平方
向波束
3D BF
垂直方
向波束
3D BF通过水平、垂直
两维波束赋形提供最大
32。4G只有水平维度
• 峰值速率0.55/1.68Mbps
3GPP阵营(GSM)
CDMA
2000 1x
4G
EV-DO Rel.0
3GPP2阵营(CDMA)
D0 Rel .A
LTE FDD
峰值速率
(20MHz)
50M/150Mbps
LTE-A
LTE TDD
峰值速率
(20MHz)
10M/110Mbps
峰值速率
500M~1Gbps
➢ LTE-M是为满足运营商开拓物联网需要提出新的一种蜂窝网络技术，
采用窄带技术（带宽从4G的180kHz降低到下行15kHz、上行5kHz ）
相对4G覆盖提升200倍（功率谱密度提升36倍，最大64个TTI
Bundling提升5.5倍），单小区支持1~10万连接数（LTE-M的RB数提
高36倍。
64QAM
-- 预计到2020年全球物联网设备连接数为500亿，其中我国将超过100亿
5
移动通信技术演进完成时：4G
2G
3G
TDMA
3.9G
OFDMA
CDMA
WCDMA
GPRS/EDGE
HSPA
• 峰值速率
5.76/14.4Mbps
• 峰值速率(UL:DL)
0.47/0.47Mbps
TD-SCDMA
TD-HSPA
时延：60ms
2010
R13
5G
容量：x Gbps
连接：300亿连接量
时延：10ms
2014
2016
容量：10 Gbps
连接：1000亿连接量
时延：1ms
2018
• 更强型LTE-A
R12
R16
• 增强型small cell、更强载波聚合、MTC、LTE与WIFI
2020
移
动
互
联
网
• 满足不断增长的流量需求
5G移动通信系统与技术
1
课程目标
了解5G标准进展
了解5G核心指标
了解5G关键无线技术
了解5G网络结构和网络技术
了解5G特色业务应用
参考书目
《5G愿景白皮书》
《5G概念白皮书》
《5G网络技术架构》
2
1. 5G系统标准发展概述
2. 5G系统核心能力指标
3. 5G系统关键无线技术
256QAM
9
移动通信技术演进将来时：5G
10
5G主要无线技术特征
11
移动通信技术演进：愿景
定义
4.5G是4G的全方位平滑演进，可以在现有4G上通过
软件升级或增加一定硬件来实现，4.5G定位于未来五
年出现的新终端、新业务、新体验，是5G的先行者。
5G不仅仅是一次技术升级，它将为我们搭建一个广阔的
➢基于Cloud EPC及Shorter TTI特性缩短时延到10ms；
➢通过LTE-M提供小带宽满足物联网300亿+接入用户数
5G定义（标准处于研究阶段）：5G通过系列关键新技术可
提供10Gbps超大容量、 端到端1ms超低时延、1000亿海量连
接
➢革命性技术：全双工技术、Massive MIMO多天线
5G移动通信
4.
5G系统新型网络架构
6.
5G系统特色业务应用
系统与技术
5. 5G系统重要网络技术
课程介绍
1、移动通信技术演进规律
2、4G/4.5G/5G标准主要技术特征
3、移动通信技术愿景和路标
4
需求推动移动通信技术持续演进
移动通信技术具有代际演进的规律
--全球移动通信经过1G、2G和3G三个发展阶段，正从3G向4G演进
--当前各国正在积极推进5G技术研究
1980s
语音
有
1990s
短信
好
2000s
社交应用
强
2010
在线、互动、游戏
爽
2020
虚拟现实、
“零”时延感知
悦
移动互联网和物联网为5G发展提供广阔发展空间
--预计2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，我国将增长300倍以上
--预计到2020年全球移动终端数量将超过100亿，其中我国将超过20亿
3）GPS
4）Ir光纤部署
SW
街道
1）普通传输接入
2）PoE供电
CoMP
……
居民住宅
4x
1x
新建双路
3
新建双路
SON
体育场所
0.5x 总成本
传输网
利旧单路
LTE-HI
Co-RRM
4.5G 大带宽，可实现高容量进行补热
40x 峰值速率
4.5G通过新增Co-RRM网元，协
调和平衡无线资源，实现大规模
密集组网增大容量
功率
SOMA
中心用户
边缘
用户
边缘用户
4T4RMIMO
Massive MIMO
分配4/5 功率
频率
频率
…
分配1/5功率
调制技术：256QAM（256阶正交振幅调制）
➢ 相对4G的64QAM承载6bit，采用256QAM可承载8bit，同样的
时频资源块上能容纳更多数据，提升了空口吞吐量。
物联网技术：LTE-M
Mobile WiMAX
802.16e
Mobile WiMAX
802.16m
峰值速率
75Mbps
峰值速率
500M~1Gbps
• 峰值速率：1.8/3.1Mbps
WiMAX阵营
6
概念抢占 Pr1
R12
4G
移
动
宽
带
2012
R14
R15
4.5G
容量：0.x Gbps
连接：8亿连接量