5G概念关键技术与应用ppt课件.ppt

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1、5G概念、关键技术与应用,2019年5月,5G概念,5G关键技术,5G进展与应用,3,1.1 什么是5G,2G,3GIMT-2000,4GIMT-Advanced,5GIMT-2020, 1990年, 2000年, 2010年, 2020年,4,1.2 先定一个小目标,5G与4G关键能力对比,5G：100Mbps4G：10Mbps,5G：20Gbps4G：1Gbps,峰值速率,体验速率,连接密度,时延,5G：1ms4G：10ms,5G：106/km24G：105/km2,频谱效率,网络能效,移动性,区域容量,5G相对4G提升3倍,5G相对4G提升100倍,5G：500km/h4G：350km/

2、h,5G：10Mbps/m24G：0.1Mbps/m2,5,5G三大类应用场景：eMBB、uRLLC、mMTC,1.3 5G能做什么-1,6,1.3 5G能做什么-2,5G概念,5G关键技术,5G进展与应用,8,2.1 独立（SA）和非独立组网（NSA）-1,9,2.1 独立（SA）和非独立组网（NSA）-2,SA支持网络切片、边缘计算等5G新特性5G网络初期以eMBB热点区域覆盖为主，离开5G区域，通过核心网实现与4G的互操作。对于eMBB业务，终端本身有缓存机制，业务体验不受影响,SA和NSA都可以实现4G/5G协同，只是NSA与SA标准完成时间有先后SA是目标网络方案，可避免NSA的网络

3、频繁改造和终端复杂的问题,基于4G核心网的NSA仍需向SA演进，网络需要频繁改动基于5G核心网的NSA需4G基站升级到eLTE，改造量大，异厂家基站间难实现4G/5G双连接,NSA方案下3.5GHz频段组合在终端侧存在较严重干扰问题，为解决该问题将导致终端成本较高SA终端由于不涉及双连接等技术，终端相对简单，成本低,SA的终端成本低,SA的业务能力更强,SA对现网改造量小,SA是网络演进目标方案,10,2.2 空口技术-概览,大规模天线,大带宽 百兆级基础带宽主流的3.5GHz频段单载波最高采用100M带宽,灵活可配的空口帧结构满足单向eMBB 4ms，URLLC 0.5ms时延30kHz子载

4、波间隔成为国内eMBB空口配置首选上下行时隙配比待定,1ms时隙,15kHz30kHz60kHz符号级调度快速反馈,0.5ms时隙,0.25ms时隙,平均频谱效率提升3倍的主要手段64T64R成为业界宏站主流标准最高支持12流，业界基于产品实现可支持更高流数，理论峰值频谱效率随流数线性增长,mini-slot,精简PCFICH和PHICH信道,引入BWP（Bandwidth Part），增强对终端支持,同步信号PSS、SSS与广播信道PBCH组成一个SSB(SS/PBCH block)捆绑传输,支持长和短两种前导序列，一共13种前导格式,舍弃LTE空口小区级的参考信号CRS,2.5ms双周期、

5、2.5ms单周期、2ms单周期三种帧结构,11,2.2 空口技术-协议,用户面,控制面,5G控制面在RRC层新增RRC_INACTIVE态，能够降低时延并利于节电,5G用户面协议栈设计基于LTE进行了修改新增SDAP层，用来实现QoS flow和数据无线承载DRB之间的映射以及完成对上下行数据包的标记QFI在PDCP层，引入duplication在RLC层，取消了LTE中RLC层的级联和按序传输功能,12,1.3 Massive MIMO波束介绍Massive MIMO作为5G的主要特性之一，实现波束赋形，形成极精确的用户级超窄波束，并随用户位置的不同而不同，将能量定向投放到用户位置，相对传统

6、宽波束天线可提升信号覆盖，同时降低小区间用户干扰。Massive MIMO天线波束分为静态波束和动态波束，小区级数据采用小区级静态波束，采用时分扫描的方式；用户数据采用用户级动态波束，根据用户的信道环境实时赋形。5G 静态广播波束采用窄波束轮询扫描覆盖整个小区的机制，选择合适的时频资源发送窄波束，可以根据不同场景配置不同的广播波束，以匹配多种多样的覆盖场景，这里就涉及到如何根据不同的场景规划合适波束的问题；业务波束采用动态波束赋形不支持波束定制。,2.3 空口技术-大规模多入多出天线,13,2.3 Massive MIMO 波束赋形,机械下倾：由机械调整决定的下倾角，同时对公共波束和业务波束进

7、行调整，5G 机械臂支持的机械下倾角调整范围为：-2020。预置电下倾：考虑典型的应用场景，为支持更大的有效范围范围，5G AAU单元阵子会预置一定度数的下倾，5G 单TRX预置下倾角为6。对于广播波束，预置下倾仅影响可调电下倾角调整范围和最大增益指向，不影响实际控制信道倾角度数；对于业务波束，影响业务包络最大增益指向。可调电下倾：5G AAU可调电下倾角功能仅支持广播波束下倾角的调整，不支持业务信道动态波束下倾角的调整。通过参数配置调整控制信道波束下倾角度，支持以1为粒度，整体调整控制信道波束下倾角。,14,2.3 Massive MIMO 增益对比,15,2.3 Massive MIMO

8、终端,当前各厂商测试终端普遍采用非商用终端（类似基站平台）形式，操作方便，体积大、功耗高，性能与商用终端存在差异,A厂商终端,B厂商终端,C厂商终端,D厂商终端,16,2.3 Massive MIMO 制式选择,部署建议：中国电信将优先6GHz以下的大规模天线基站部署6GHz以下：国内具备较好的产业基础，也具备商用产品研发能力6GHz以上：商用设备的研发能力还需要进一步测试论证天线设备的选择目前产品主要有64通道及16通道两种形态在高楼较多、站间距较小、用户数量较密集的密集城区场景，对用户容量及垂直维度波束赋形精度方面的要求较高，应采用高通道数的天线设备（如厂家主流的64T64R的天线设备）在

9、低矮建筑为主、站间距较大、用户数量较小的郊区或农村场景，对用户容量及垂直维度波束赋形精度方面的要求较低，可以采用低通道数的天线设备，可以有效的降低成本和能耗（如厂家主流的16T16R的天线设备）在中低建筑为主、用户密度一般的一般城区场景，应根据具体需求和成本情况选用适当的天线设备基站的下倾角设置可设置初始机械下倾角，后期不建议调整机械下倾角可设置预置电下倾角对于64TRx192AE的天线设备，其数字波束赋形可以代替电调能力其余的天线设备，还有待验证,17,2.4 CU/DU技术,18,2.4 CU/DU架构-1,CU/DU分离优势不明显，且会带来运维复杂化、传输资源需求增加、CU 集中需要考虑

10、部署位置与时延要求折衷等挑战，建议现阶段CD/DU合设。,CU/DU分离部署,CU/DU合设部署,DU难以虚拟化，CU虚拟化目前存在成本高代价大的挑战,适用于mMTC小数据包业务，但目前标准化工作尚未启动，发展趋势不明确,节省网元，减少规划与运维复杂度，降低部署成本,无需中传，减少时延,1,2,3,1,2,3,避免NSA组网双链接下路由迂回，而SA组网无路由迂回问题,缩短建设周期,4,4,注：无线网络切片功能与CU/DU是否分离无关，MEC部署的关键是UPF的下沉，与CU/DU是否分离无关,19,2.4 CU/DU架构-2,20,2.5 5G网络切片-1,21,2.5 5G网络切片-2,网络切

11、片是端到端的逻辑子网，涉及核心网络（控制平面和用户平面）、无线接入网、IP承载网和传送网，需要多领域的协同配合部署在统一的底层物理设施：不同切片承载不同网络服务， 底层资源共享不同网络切片可以进行功能定制：不同切片承载的网络服务对网络功能的要求不同，切片之间的逻辑隔离可以方便实现网络功能定制为不同的垂直行业提供个性化服务：为不同企业提供差异化SLA，例如不同的QoS级别，不同的安全级别等等,22,2.5 5G网络切片-3,23,2.6 开放、云化、柔性的核心网,网络功能云化：云原生、虚机/容器化基础设施云化：统一、层次化基础设施资源池,个性化定制网络：面向业务，快速按需部署安全隔离：不同行业应

12、用/客户的业务与数据安全隔离,用户面按需下沉：按场景部署，满足5G业务多样化需求能力增强：提升用户体验，减轻传输压力,网络功能设计模块化：服务重用、网络可灵活扩展接口服务化和IT化：易于与IT网络互通融合,24,2.6 核心网架构图-1,25,2.6 核心网架构图-2,26,2.7 5G NR覆盖能力特点,3.5G NR较LTE上行传播损耗更大，到达基站接收端的可用功率更低，深度覆盖情况下上行功率只能支持较少RB，造成NR高带宽、高阶调制、多流等优势无法生效且由于NR采用TDD方式，相对FDD系统，上行覆盖能力存在明显劣势总体结果：3.5 G NR相对1.8G LTE，在深度覆盖区域上行覆盖存

13、在差距,基本结论下行：依靠NR高带宽、波束赋形能力，3.5G NR下行速率明显高于1.8G LTE上行：室外及室内近点，NR UL速率优势明显，中远点4/5G UL流量差距缩小;在室内深度覆盖情况下，5G上行业务信道比4G差,27,2.8 现场测试小结,室外传播损耗3.5G频段相对1.8G频段高9dB，穿透损耗高5dB；根据传播模型校正结合原型机测试结果，如果考虑25dB室内穿透，上行1Mbps边缘速率要求站间距在200米左右，对5G网络建设挑战极大。2T4R终端（TUE）的下行峰值速率可以达到1Gbps，上行峰值速率可以达到150Mbps用户面时延与帧结构关系密切标准NR空口环回时延能够达到

14、约6ms，满足3GPP 8ms要求部分厂商当前不支持标准NR空口，后续提供标准设备后继续验证LTE/NR同站点建设覆盖对比测试室外以及室内浅层覆盖区，NR较LTE具有更高上行速率，某些建筑的部分深层覆盖区，LTE较NR具有更高上行速率在LTE RSRP-100dBm的室内点（室内LTE上行优于NR的转换点约在-95-100dBm），LTE具有更高上行速率NR Massive MIMO在建筑物的立体覆盖上有优势NR 的3D MIMO技术相对LTE在立体覆盖上具有优势，结合波束赋形的高增益特性，在一定程度上弥补了3.5G频段传播能力不足的情况当前测试基站主要采用原型机，终端采用TUE和CPE终端，

15、性能与未来商用系统和终端存在差异,5G概念,5G关键技术,5G进展与应用,29,3.1 5G标准总体进展,3GPP Rel-15版本标准于2017年3月启动，在18年6月冻结，移动宽带增强和低时延高可靠场景部分功能在R15版本同时完成。Rel-16版本标准计划19年12月完成包括移动宽带增强，低时延高可靠和大规模连接三大场景所有功能，满足ITU（国际电信联盟）提出的5G场景需求。,Rel-15是面向2020年可商用的5G版本,5G研究项目阶段,Rel-15 版本,Rel-16 版本,Q4,Q1,Q2,Q3,Q4,2016,Q1,Q2,Q3,Q4,Q1,Q2,Q3,Q4,2018,2019,20

16、17,2018年6月14日，在美国圣地亚哥举办的RAN#80次会议，R15标准冻结,30,3.1 5G标准进展-R15,Rel-15 版本非独立组网,Q4,Q1,Q2,Q3,Q4,2016,Q1,Q2,Q3,Q4,Q1,Q2,Q3,Q4,2018,2019,2017,Rel-15 版本独立组网,所有组网架构Option4、7,Rel-15已完成内容：5G空口基本功能（NSA & SA）基本的URLLC功能（可实现用户面时延1ms，并达到可靠性10-5级）大规模天线灵活的无线网架构600MHz-39GHz的授权频谱使用其他,Rel-15版本已具备eMBB应用场景的商用需求，且URLLC具备基本的

17、低时延高可靠能力mMTC在Rel-15标准中没有规划，目前通过eMTC和NB-IoT满足大规模连接场景需求,31,3.1 5G标准进展-R16,Rel-16版本对URLLC和空口都做增强，实现0.5-1ms低时延、实现10-6级可靠性；Rel-16将对空口进行增强，并在功能上进行扩展，引入V2X、工业物联网等能力,干扰协调,自组织网络和大数据,Massive-MIMO增强,定位增强,5G节能增强,双连接增强,5G效率增强,5G功能扩展,NR V2X,工业物联网,URLLC增强,5G非授权频段接入,32,3.2 5G标准进展-中国电信,技术方案推进路线,技术验证与成熟度评估,中国电信5G技术白皮

18、书,中国电信5G技术体制,中国电信5G设备规范、测试规范及接口规范等,中国电信6城市5G创新示范网,商用,2017,2018,2019,2020,R14 5G SI,R15 5G第一个版本,R16 5G第二个版本,2016,国家科技部重大专项三和发改委5G规模组网建设及应用示范工程,17城市网络建设与能力试验,规模组网，4G/5G互操作终端/SA网络兼容性验证垂直行业创新试验,重点城市、区域规模部署,33,3.3 5G标准进展-设备与终端,3.5GHz SA宏基站2019年上半年推出基础商用版本，有源分布小站在2019年底之前陆续推出。根据5GC产品和测试进展，预计2019年上半年支持单系统部

19、署，2019年下半年支持试点省漫游和互操作，2020年上半年具备全国规模组网能力。,芯片商用时间普遍在19年下半年，初期可商用终端预计在2020年以后,34,3.4 5G产业链进展-频率选择,各区域频谱意向,600MHz2600MHz27.5-28.35G38.6-40G,700M3400-3600MHz3600-3800MHz24.5-27.5G31.8-33.4G40.5-43.5G,3300-3400MHz（室内）3400-3600MHz4800-5000MHz24.25-27.5G37-43.5G,3600-4200MHz4400-4900MHz27.5G-29.5G,3400-370

20、0MHz26.5G-29.5G,美国,欧盟,中国,日本,韩国,低频：,高频：,C-band作为5G的主流频段，得到了大多数国家的认可和标准的支持国内高频通信毫米波受限于产业成熟度，整体规模商用节奏将晚于C-Band。目前标准最大支持400MHz/载波全球各大运营商积极参与政府的5G频率竞拍，为5G网络部署争取频率资源。我国5G频率已经规划，但具体发放方案仍在酝酿。,35,3.5 5G产业链进展-运营商,2018,2019,2020,部分国家商用,预商用,商用,规模试验,eMBB/FWA600M/28、39G,商用,eMBB/FWA3500M/28G,eMBB4500M/28G,eMBB700M

21、/3500M,eMBB3500M,2018.6频谱拍卖,商用,部署 / 预商用,商用,商用,2019Q1频谱拍卖,2018.4频谱已拍卖,2017.4频谱拍卖,全球运营商5G部署推进步骤不统一，都在争取面向eMBB场景的sub6G频段美韩借高频造势，在28GHz和39GHz优先5G商用，较为激进,美国运营商计划于2018年底进行5G部署和预商用，2019年3月进行家庭宽带业务为主的5G商用（高频28、39G）,韩国运营商KT、SK、LG U+均参与3.5G和2.8G频段竞拍，将于2019年3月（5G-Day）进行5G商用（高频28G、NSA），并表态积极迎接SA组网架构的NR部署,中国5G试验

22、和商用稳步推进，计划于2020年规模商用,欧盟5G商用计划与中国类似，部分国家提前商用，总体计划于2020年规模商用,日本5G总体计划于2020年东京奥运会前规模商用,36,3.6 5G应用-深圳,前端需求+技术创新相结合，利用试验环境向客户宣传5G能力，探讨现有应用的5G使能。建议聚焦智慧警务等4个应用，跟踪智慧电网等其他应用,19年3月,18年4月,18年7月,18年12月,巡检演示（414已成功首飞）,5G无人机,自动驾驶巴士,低空数字化（3D MIMO&测试平台）,孵化建筑外观、激光测绘、物流等行业应用,聚焦,跟踪,5G网联自动巴士（4K IPTV、WIFI上网）,5G自动巴士-远程驾

23、驶（高清监控&TOD）,5G亚米级定位自动驾驶（5G RTK定位）,场馆演唱会VR/消防AR（CU分离/MEC试点）,Cloud AR/VR,CloudVR应用：样板间、体验店（MEC-天翼云）,智慧医疗,智慧警务,5G高清执法环境实时上传（车载5G终端）,5G空地一体智能人脸、车牌云识别（警务云）,5G移动远程医疗（B超、内窥镜）,5G救护车移动会诊（现场高清回传）,智能电网,智能电网5G切片（端到端）,5G配电自动化（低时延）,37,3.6 5G应用-雄安,360VR全景直播沉浸式体验,5G车联网 精准实时的远程驾控,异地远程视频会议实时高清的会议体验,雄安和苏州两地分别通过高清摄像头实时

24、采集高清视频画面，通过5G无线网络回传到视频服务器，再通过5G无线网络将高清视频传递到对端。,16路高清视频直播,16路高清视频直播在客户端和监控端自由移动的同时，仍能提供高度清晰的画面,5G 智慧治水,地表水质的实时监测、对城市雨量、河道流量的可视化监测；对城市水质、水位实时GIS的可视化检测；对水污染、防洪应急的预警等功能。,5G无人千寻,人脸识别、布控告警、人群检测、车辆检测和道路检测等功能，将为实现平安城市、智慧城市提供更加有效安全的保障。,谢谢,eMTC概念、主要技术与应用,2018年11月,eMTC概念,eMTC主要技术,eMTC终端和前景,41,1.1 eMTC定义,LTE-M，

25、即LTE-Machine-to-Machine，是基于LTE演进的物联网技术，在R12中叫Low-Cost MTC，在R13中被称为LTE enhanced MTC ，即eMTC，旨在基于现有的LTE载波满足物联网设备需求。eMTC基于蜂窝网络进行部署，支持上下行最大1Mbps的峰值速率，属于物联网中速率，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以接入现有的LTE网络。新版本的eMTC进一步优化了系统的成本、增强了续航能力、扩大了覆盖范围。eMTC的最关键能力在于支持移动性并可以定位，成本只有Cat1芯片的25%，相比于GPRS速率要高四倍。,42,1.2 主要IoT技术,43,1.

26、3 eMTC定位,eMTC概念,eMTC主要技术,eMTC终端和前景,45,2.1 eMTC之低成本,46,2.2 eMTC之强覆盖,47,2.3 eMTC之低功耗,为了更好的达到节电目标，eMTC引入了PSM(Power Save Mode)和eDRX(Extended Discontinuous Reception )两类增强型功率模式;其中PSM更高效的管理modem的打开和关闭，而eDRX功能则是在时延容忍的范围内，尽可能的让终端更多的进入到sleep状态；也可以理解为PSM是深度睡眠，而eDRX是浅度睡眠。,48,2.4 eMTC覆盖等级,49,2.5 eMTC覆盖增强,eMTC概念,eMTC主要技术,eMTC终端和前景,51,3.1 eMTC预期应用场景,52,3.2 主要IoT技术的演进,53,3.3 eMTC芯片和模组进展,54,3.4 主要运营商建网情况,55,3.5 eMTC对LTE峰值速率影响1,56,3.5 eMTC对LTE峰值速率影响2,57,eMTC技术总结,