《《5G承载网技术及部署》教学课件—025G系统概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《5G承载网技术及部署》教学课件—025G系统概述（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5G5G系统概述系统概述l随着5G移动网络技术的逐步成熟，并且随着一部分行业对5G移动网络的迫切需求，国内电信运营商在2019年10月31日正式商用5G移动网络。由4G移动网络过渡到5G移动网络，是一个逐步演进的过程。l本章初步介绍5G移动通信系统的基本情况，包括5G标准组织、5G愿景、5G应用场景、5G承载网的基本概念、5G承载网的解决方案及关键技术，让读者对教材有一个基本概念的了解。l学完本课程后，您将能够：p描述5G网络愿景及指标p描述5G业务和主要应用场景p描述承载网解决方案和关键技术1.1.5G5G系统概述系统概述n5G标准组织pIMT 2020愿景p5G标准进程2.5G业务和主要应
2、用场景3.5G承载网解决方案和关键技术5G5G系统概述系统概述lIMT-2020是5G的法定命名，是在2012年世界无线通信大会上由ITU确定的。随着5G移动网络技术的逐步成熟，并且随着一部分行业对5G移动网络的迫切需求，国内电信运营商在2018年开始部署5G移动网络实验局。l在2019年6月工信部正式向电信运营商发布5G移动网络牌照，并在2019年10月31日5G移动网络在我国正式商用。5G5G标准组织标准组织l3GPP成立于1998年，由许多国家和地区的电信标准化组织共同组成，是一个具有广泛代表性的国际标准化组织，是5G技术的重要制定者。l全球在通信领域具有重要地位或作用的7个组织协会作为
3、3GPP的成员，包括中国的CCSA、美国的ATIS、日本的TCC、欧洲的ETSI、日本的ARIB、印度的TSDSI、韩国的TTA。l3GPP不断发展壮大，涉及数百家公司的大量工作和协作，包括网络运营商、终端制造商、芯片制造商、基础设施制造商、学术界、研究机构、政府机构等。1.1.5G5G系统概述系统概述p5G标准组织nIMT 2020愿景p5G标准进程2.5G业务和主要应用场景3.5G承载网解决方案和关键技术IMT 2020IMT 2020愿景愿景 (1)(1)l移动通信：主要面向以人为主体的通信，注重提供更好的用户体验。面向未来，超高清、3D和浸入式视频的流行将会驱动数据速率大幅提升。p8K
4、（3D）视频经过百倍压缩之后传输速率仍然需要大约1Gbit/s。p增强现实、云桌面、在线游戏等业务，不仅对上下行数据传输速率提出新的挑战，同时也对端到端时延提出了苛刻要求。p用户希望能够在体育场、露天集会、演唱会等超密集场景、高铁、地铁等高速移动环境下也能够获得好的应用体验。IMT 2020IMT 2020愿景愿景 (2)(2)l物联网：主要面向物与物、物与人的通信，不仅涉及普通个人用户，也涵盖了大量不同类型的行业用户。p对于智能电网、环境监控、智能家居、智能抄表等业务，需要网络支持海量设备接入和大量小数据包转发。p视频监控、移动医疗等业务对传输速率提出了很高的要求。p车联网和工业控制等业务则
5、要求毫秒级的时延和接近100%的可靠性。IMT 2020IMT 2020愿景愿景 (3)(3)l成本：无论是移动互联网还是物联网，用户在不断追求高品质业务体验的同时也在期望成本的降低。l安全性：5G需要提供更高的安全机制，不仅能够满足互联网金融、安防监控、安全驾驶、移动医疗等业务的极高安全要求，也能够为大量低成本的物联网业务提供安全解决方案。IMT 2020IMT 2020愿景愿景 (4)(4)l3GPP为5G定义了三类应用场景，包含IMT-2020愿景的8个关键指标的提升，8个关键指标包括p用户体验速率p端到端时延p连接数密度p移动性p峰值速率p流量密度p频谱效率p能源效率图 2-1八大纬度
6、性能体验全面提升1.1.5G5G系统概述系统概述p5G标准组织pIMT 2020愿景n5G标准进程2.5G业务和主要应用场景3.5G承载网解决方案和关键技术5G5G标准进程标准进程 (1)(1)l国际电信联盟已经启动了面向5G标准的研究工作，并明确了IMT-2020（5G）工作计划，即2015年完成IMT-2020国际标准的前期研究，2016年完成5G技术性能需求和评估方法研究，2017年启动5G候选方案征集，2020年完成标准制定。图 2-2 5G标准进展及各阶段的关键技术点5G5G标准进程标准进程 (2)(2)lR15基础版本p构筑NR技术框架：新波形、Numerology,帧结构、编码、
7、调制&信道、MIMO增强、4G/5G上下行解耦。p网络架构：CU-DU高层切分、NSA（非独立组网）/SA（独立组网）p行业应用基础设计：uRLLC图 2-2 5G标准进展及各阶段的关键技术点5G5G标准进程标准进程 (3)(3)lR16：完整竞争力p持续提升NR竞争力：新多址、Emb b sub 5GHz增强、Self-Backhaulp开启行业数字化：uRLLC增强、Mmtc、D2D、V2X、Unlicenesed图 2-2 5G标准进展及各阶段的关键技术点1.5G系统概述2.2.5G5G业务和主要应用场景业务和主要应用场景neMBB业务puRLLC业务pmMTC业务p5G典型应用场景3.
8、5G承载网解决方案和关键技术5G5G业务和主要应用场景业务和主要应用场景l5G将会给电信产业带来巨大变化，多种新兴业务要求一张高质量、大带宽、高吞吐量的5G网络。同时，5G也会给其他很多行业带来巨大变化。l对于5G，3GPP提出必须要提高速率、降低时延，能够在时速500千米的高速列车上维持稳定的网络连接，并且定义了三类应用场景：eMBB、uRLLC、mMTC。eMBBeMBB业务业务l增强移动宽带（enhanced Mobile Broadband，eMBB）作为移动通信最基本的方式，包括连续广域和局部热点高容量覆盖，满足移动性、连续性、高速率和高密度需求。l如虚拟现实、随时随地云存取、高速移
9、动上网（高铁）等，这些都要求5G网络能够提供足够的带宽。eMBBeMBB典型业务典型业务 (1)(1)图 2-3 5G VR/AR教学和游戏eMBBeMBB典型业务典型业务 (2)(2)图 2-4 5G赛事高清直播eMBBeMBB典型业务典型业务 (3)(3)lVR/AR教学和游戏l大型会议/赛事高清直播l人工智能l无人机配送/巡航l平安城市监控1.5G系统概述2.2.5G5G业务和主要应用场景业务和主要应用场景peMBB业务nuRLLC业务pmMTC业务p5G典型应用场景3.5G承载网解决方案和关键技术uRLLCuRLLC业务业务 l高可靠低时延通信（Ultra-Reliable and L
10、ow Latency Communications，uRLLC）面向车联网、工业控制、智能制造、智能交通物流及垂直行业的特殊应用需求，为用户提供端到端1ms的时延和接近100%业务可靠性保证。uRLLCuRLLC典型业务典型业务 (1)(1)图 2-5 5G车联网uRLLCuRLLC典型业务典型业务 (2)(2)图 2-6 5G智能制造uRLLCuRLLC典型业务典型业务 (3)(3)l公交车自动驾驶l危险环境作业车辆远程驾驶l远程控制智能机器人完成各项任务l病患者远程医疗检测和手术1.5G系统概述2.2.5G5G业务和主要应用场景业务和主要应用场景peMBB业务puRLLC业务nmMTC业务
11、p5G典型应用场景3.5G承载网解决方案和关键技术mMTCmMTC业务业务 l大规模物联网（massive Machine Type Communications，mMTC）面向环境监测、智能抄表、智能农业等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、低成本、海量链接的特点，要求支持每平方千米实现一百万个连接数的密度。mMTCmMTC典型业务典型业务 (1)(1)图 2-7 5G传感器和芯片mMTCmMTC典型业务典型业务 (2)(2)l智能家居l智能电网l共享单车l其他跟生活息息相关、与工作紧密联系的事务，都将通过5G接入网络，实现万物互联。1.5G系统概述2.2.5G5G业务和
12、主要应用场景业务和主要应用场景peMBB业务puRLLC业务pmMTC业务n5G典型应用场景3.5G承载网解决方案和关键技术 5G 5G典型应用场景典型应用场景 eMBBeMBB类应用类应用lVR/AR的应用p 娱乐领域，比如游戏或即将推出针对体育赛事、演唱会等的VR直播业务。p 在教育领域和医疗保健等商业领域都有潜在的应用需求，比如以VR/AR的形式提升互动性，激发学生的学习兴趣、提升学习效率。l无人机的应用p 基站巡检、实时图传、空域监控p 更高分辨率的图像实时传输、扩大无人机在低空飞行的高度到1000m以下。 5G 5G典型应用场景典型应用场景 uRLLCuRLLC类应用类应用 （1 1
13、）l 智能制造、远程医疗领域p 在这个领域中，不同的业务有不同的要求，比如对于动作控制对于时延要求会比较高，端到端要达到2ms5ms5G5G典型应用场景典型应用场景 uRLLCuRLLC类应用类应用 （2 2）l车联网的应用p 以车辆编队应用为例，会存在V2V（Vehicle-to-Vehicle，车辆车辆）和V2N（Vehicle-to-Network，车辆网络）两种通信场景。p 在车辆编队行驶过程中，编队的头车有司机，后面的跟随车都是通过网络自动跟行，当跟随车与头车的车间距足够近时，由于跟随车的风阻会减少，进而达到省油的目的。图 2-8车辆自动编队 5G 5G典型应用场景典型应用场景 mM
14、TCmMTC类应用类应用l 关于物联网方面，将在5G迎来更广泛的应用p 例如家庭里的电表、水表、天然气表，都将利用5G的超强接入能力接入网络，每个月的电费、水费、天然气费，利用网络定时上报给相应公司，相应的费用清单也会定时发送给用户，用户根据清单完成网上付费。1.5G系统概述2.5G业务和主要应用场景3.3.5G5G承载网解决方案和关键技术承载网解决方案和关键技术p5G承载网解决方案p5G承载网路由技术p5G承载网隧道技术p5G承载网VPN技术p5G承载网同步技术p5G承载网SDN技术p5G承载网切片技术p5G承载网可靠性技术5G5G承载网解决方案承载网解决方案l为了满足5G业务的超大带宽、超
15、低时延、超高可靠和超大接入的需求，5G的无线设备、承载网设备与核心网设备在软硬件和解决方案方面都发生了变化。l无线设备拆分成CU、DU和有源天线单元（Active Antenna Unit，AAU）三个硬件单元，并且可以根据业务需要进行分布式安装部署。l核心网设备拆分成控制平面（Control Plane，CP）和用户平面（User Plane，UP），而且这两部分同样可以分布式部署。图 2-9 5G承载网架构图关键技术：关键技术：5G5G承载网路由技术承载网路由技术l在5G承载网里，为了实现业务报文的灵活转发和设备运维更加便捷，引入了新的路由协议和技术。如中间系统到中间系统、分段路由等。l通
16、过这些新的路由协议和技术，5G承载网的隧道可以由控制器或者承载网设备自动计算出来。为了减轻承载网设备的负担，为了减少路由表的路由条目数量，采用进程隔离方案，使用默认路由、黑洞路由和路由引入等技术。l采用OSPF区域规划做进程隔离的应用如图所示。图 2-10 OSPF区域规划案例关键技术：关键技术：5G5G承载网隧道技术承载网隧道技术l相比于4G承载网的多协议标记交换隧道技术，5G承载网的SR隧道技术更加适合5G网络的业务需要。l5G承载网采用新的控制器网络云化引擎（Network Cloud Engine，NCE）管理和控制承载网络的设备和业务，控制器依赖软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）和分段路由技术实现自动计算业务路径的功能。图 2-11 5G承载网隧道和控制器关键技术：关键技术：5G5G承载网承载网VPNVPN技术技术l由于虚拟专用网（Virtual Private Network，VPN）技术具有投资成本低、高带宽、高可靠性、高安全性以及灵活的可扩展性优点，所以在4G承载网里就已经使用到二层VPN技术和三层VPN技术。l5G承载网使用
