5G关键技术及进展
5G概念、关键技术与应用PPT课件
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行调整，5G 机械臂支持的机械下倾角调整范围为：-20~20°。 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°。
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
1.1 什么是5G
2G
~ 1990年
3G
IMT-2000
~ 2000年
4G
IMT-Advanced
~ 2010年
5G
IMT-2020
~ 2020年
3GPP
GSM
3GPP2
IS-95
TD-SCDMA WCDMA cdma2000
•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。
AUSF
N13
UDM
N22
N12
N8
N10
Session Management Function，会话管理功能：会话管理（例 如会话建立、修改和释放等）、IP地址分配，用户面功能的选 择与控制等
AMF N11 SMF N7 PCF
N5
AF
Access and Mobility Function，接入与移动性 管理功能：终结N1接口的NAS信令，并负责 注册管理、连接管理、可达性管理、移动性管 理等。
5G网络的技术特点与建设进展
5G网络的技术特点与建设进展【前言】随着5G技术的不断发展，人们对于5G网络的技术特点和建设进展也越来越关注。
本文将围绕这两个方面进行详细阐述。
【技术特点】1. 极高的带宽与速率5G网络是一种高速、高数据流量的网络，其速率比4G网络提高了10到100倍。
这意味着在5G网络下，用户可以享受到更快、更稳定的下载和上传速率，大大提升了用户体验。
2. 低时延与高可靠性5G网络能够实现极低的时延，理论上最低可以达到1ms以下。
这种低时延使得网络应用更加快速、稳定、可靠，有助于提高实时应用、视频传输等领域的应用质量。
3. 大规模机器通信5G网络能够支持大规模机器通信，具有高密度、低功耗和广域等特点。
在移动互联网、物联网等领域都有着广泛的应用前景。
同时，5G网络可实现网络切片，能够根据不同业务和用户需求划分不同的网络切片，从而提升网络的灵活性和定制化程度。
4. 高安全性5G网络拥有更加严格的安全加密机制，可以保证信息在传输过程中的安全性。
同时，5G网络还支持更加智能、全面的安全风险管理，为用户创造了更加可信可靠的网络环境。
【建设进展】1. 加速推进我国5G网络建设在政策扶持、产业链布局、技术研发等方面都在高速发展。
目前，国内已经有多个城市完成了5G网络覆盖，5G网络建设全面加速，有望在2020年前实现全国范围内商用。
2. 推动创新5G技术的发展和应用将极大地推动全社会物联网、智能家居、智慧城市等领域的发展，也将推动新一代信息技术的创新和产业格局的变革。
因此，5G网络建设不仅是一个产业的升级换代，也是一个疾速创新和高速发展的过程。
3. 加强政策法规建设为了保障5G网络的可持续发展，我国政府正在制定和推进一系列政策法规措施，涉及技术标准、频谱资源、网络安全、产业竞争等方面。
这将有助于推动5G网络建设的规范化、可持续性发展和监管力度的加强。
【结语】总的来说，5G网络的技术特点和建设进展都值得我们关注和期待。
5G技术的发展有助于推动新一代信息技术的创新和产业格局的变革，同时也将极大地提升用户的体验和创造更加安全、可靠的网络环境。
5G进展及关键技术介绍
10K
5G进展—5G技术标准
2017
2018
2018年6月14日，R15标准已经冻结，奠定了商用基础： 1、初期（2018-2020年）：高清视频、AR/VR驱动5G早期增长； 2、中期（2020-2022年）：物联网将为5G带来持久动力； 3、中远期（2022-）：智能应用将与5G共同成熟。
LTE-A/FDD/TDD
5G
增强移动宽带数据业务 100Mbps、
海量连接物联网、 毫秒级超低时延，
数字语音
F-OFDM和m-MIMO、 256高阶调制、 全IP扁平网络
NR/TDD
5G进展—5G应用场景及技术指标
3大应用场景
eMBB 增强移动宽带
Gbps
智能家居/建筑 智慧城市
3D视频, UHD Screen
5G
5G
5G进展及关键技术
江苏电信网络发展部 吴永俊
2018年10月31日
目录
1
5G进展
2
5G关键技术介绍
3
5G应用探索
4
5G网络建设前期准备工作
一、5G进展
5G进展—演进历史
1983
1994
2001
2010
2020s
1G
模拟语音
FDMA 模拟调制 蜂窝小区
AMPS/ TACS
2G
数字语音、 中低速数据业务
5g网络接入架构22ngcnrnrcuducuduaauaauaauaaunrnrcungcduducudu分设cudu合设cudu部署可分可合当前未来cudu分离部署特点cudu合设部署特点du难以虚拟化cu虚拟化目前存在成本高代价大的挑节省网元减少规划与运维复杂度降低部署成本适用于mmtc小数据包业务但目前标准化工作尚未启动发展趋势还不明确无需中传减少时延避免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5g网络与4g协同组网方案125g核心网2018年6月标准冻结5gnr直接接入5gc支持4g和5g切换4g核心网较少升级4g基站仅需要5g邻区参数配置4g5g基站可异厂家支持网络切片mec等终端不需要双连接4g核心网进行较少的升级4g基站需要升级4g5g基站需同厂家要求终端支持双连接5g网络与4g协同组网方案22sa是网络演进目标方案sa和nsa都可以实现4g5g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的网络频繁改造和终端复杂的问题sa对现网改造量小基于4g核心网的nsa仍需向sa演进网络需要频繁改动改造量大异厂家基站间难实现4g5g双连接sa的业务能力更强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
5G系统的关键技术及其国内外发展现状
5G系统的关键技术及其国内外发展现状1.毫米波通信：毫米波通信是5G系统的关键技术之一，能够提供更高的频谱效率和数据传输速率。
目前，全球各地都在积极开展毫米波通信的研究和实验，尤其是在频率管理和波束成形技术方面取得了一些重要进展。
同时，各国都在积极建设毫米波通信基站，用于5G系统的部署。
2.超密集网络：超密集网络是指将大量的小基站部署在一个有限的区域内，以提高系统容量和覆盖范围。
目前，全球各国都在加大对超密集网络技术的研究和实验力度，包括研究网络间的干扰管理、功率控制以及网络优化算法等。
3. 多天线技术：多天线技术通过使用多个天线来提高信号接收的质量和容量。
全球各地的研究机构和企业纷纷进行多天线技术方面的研究和实验，包括大规模MIMO（Massive MIMO）和波束成形技术等。
4.大规模天线系统：大规模天线系统是指将大量的天线部署在基站上，以提高系统的容量和覆盖范围。
目前，全球各地都在加大对大规模天线系统技术的研究和实验力度，包括研究系统级天线设计、信道估计和天线选址等问题。
5.网络切片：网络切片是将物理网络划分为多个虚拟网络，以满足不同应用场景的需求。
目前，全球各地的运营商和设备供应商都在积极研究网络切片技术，包括研究切片的资源分配、业务隔离以及切片管理等问题。
6.虚拟化和云化：虚拟化和云化是将网络功能转移到云端进行管理和运行的技术。
目前，全球各国都在积极推进网络虚拟化和云化技术的研究和实验，以提高网络的灵活性和可扩展性。
7.物联网技术：5G系统的另一个关键技术是物联网技术，能够实现大规模设备的互联和数据的交换。
目前，全球各地都在加大对物联网技术的研究和应用力度，包括研究物联网的传感器网络、通信协议以及数据安全和隐私保护等问题。
总体而言，全球各国对5G系统的关键技术都非常关注，并且在研究和实验方面都取得了一些重要的进展。
国内外研究机构、运营商和设备供应商都在积极合作，加快推动5G系统的商用化进程。
5G网络技术的发展现状和未来趋势
5G网络技术的发展现状和未来趋势近年来，5G网络技术成为了一大热点，不仅成为了媒体报道的焦点，也成为了科技行业研究的重点。
5G网络技术的发展对于现代社会的发展起到了至关重要的作用，因此，本文将对5G网络技术的发展现状和未来趋势进行探讨。
一、5G网络技术的发展现状5G网络技术是指第五代移动通信技术，它是对4G通信技术的升级和改进。
在5G技术下，用户可以享受到更快的网速和更低的延迟，同时还能够支持更多的设备连接。
目前，5G技术已经开始在全球范围内进行商业部署，成为了我国信息技术领域的一大亮点。
据统计，截止2021年底，全球已有超过150个国家和地区展开了5G网络技术的商业化应用部署，用户数量已经达到了2.5亿。
在我国，5G网络技术的商用部署已经取得了重要进展。
我国已经成为了全球最大的5G市场，拥有世界领先的5G基础设施和技术。
根据中国电信联盟的数据，截止2021年底，我国5G基站建设总数已经超过105万个，5G用户数达到了亿级别，5G商用覆盖范围也已经覆盖超过300个城市。
二、5G网络技术的未来趋势尽管5G网络技术已经取得了重要进展，但是仍然存在着很多亟待解决的问题和挑战。
因此，未来5G网络技术的发展趋势也受到了广泛关注。
（一）网络效能提升在未来，5G网络技术的发展将会集中在提升网络效能上。
随着5G网络进一步深入普及，用户将对网络效能的要求越来越高。
因此，未来5G网络技术的重点发展方向将会是提高网络带宽和速率，降低网络延迟和升级多用户接入能力等方面。
（二）边缘计算技术的发展随着云计算和物联网技术的迅速发展，边缘计算技术已成为了一大热门话题。
边缘计算技术是指将数据处理和计算能力从中央服务器迁移到更接近用户的地方，大大加快了数据传输速度并减少了网络时延。
因此，未来5G网络技术的发展也将会重点发展边缘计算技术。
（三）强化网络安全保护网络安全问题一直是5G网络技术面临的重要挑战之一。
特别是在未来，网络安全问题将会更加复杂和严峻。
5G网络部署技术概述
原理：应用了干涉原理，波峰与波峰相遇位置叠加 增强，波峰与波谷相遇位置叠加减弱。
✓未使用BF，波束形状、能量、强弱位置是固定的， 位于叠加减弱点用户，如处于小区边缘信号强度低。
✓使用BF，通过对信号加权，调整个天线阵子的发射功 率和相位，改变波束形状，使主瓣对准用户，提高信 号强度。
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System Control
Cloud assisted Driving
Home sensors
1S
100ms
10ms
Industry Control sensors
1ms
100us
终端
无线侧
空口时延
IP 传输 传输
4K/8K AR/VR
mMTC
支持海量用户连接 的物联网
智慧城市 智能监控
uRLLC
超高可靠性、超低 时延业务
远程医疗 自动驾驶
3
1.2 5G关键技术
➢ IT化：软件功能化，C/D（计算不数据）分离
新 核
➢ 互联网化：SBA服务化架构
心 ➢极简化：C/U（控制面/用户面）分离，多样化连接
网 ➢服务化：网络切片，边缘计算
1Gbps 100Mbps 10Mbps
Things
1Mbps
100Kbps 10Kbps
sensors
10S
8K Video
AR/VR
360○ VR (Hi res)
4K Video
Haptic VR
移动互联网未来四大业务： 高清/超清视频、AR/VR、 物联网、车联网，
5G网络安全关键技术及标准化进展
最后展望了 5G 安全技术发展趋势。
关键词：
5G 网络安全架构；服务化架构安全；切片安全；标准
1
引言
证、满足能力开放以及支持服务化架构的安全和应用
自 20 世纪 80 年代以来，移动通信技术先后经历了
安全保护机制。
图 1 中，将 5G 网络安全架构分为 6 个安全域：
2G、3G、4G 时代，目前正阔步进入 5G 时代。经过 30 多
证框架提供认证与安全凭证处理的机制，需最大限度
和 5G 网络应支持 EAP 框架。另外，用于支持 UE 与外
地降低用于认证的信令开销和延迟。5G 系统支持签
部数据网络之间二次认证的通用 EAP 方法对 3GPP 网
约认证、服务网络认证、UE 授权、拜访网络授权以及接
络完全透明。
入网授权、未认证的紧急服务等。5G 网络中定义了 4
专
《信息通信技术与政策》2019 年 2 月第 2 期
题
七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七
七七七七七七5G
七七七七七网络安全关键技术及标准化进展
七七七七七七七七七七
专题：
网络与信息安全
杨红梅
黄红艳
摘要：介绍了 5G 网络安全架构，分析了 5G 网络安全关键技术，阐述了 5G 网络安全相关的国际和国
NF 的交互实现签约认证。
签约认证指的是认证用户身份及相关签约信息。
对不同的要求（如功能、性能、隔离等方面）创建定制网
络。5G 网络的三大主要切片类型包括 eMBB（增强移
服务网络在 UE 和网络的相互认证与密钥协商过程中
动宽带）、uRLLC（超可靠低时延通信）和 mMTC（海量
认证签约用户永久标识（SUPI）；服务网络认证指的是
5G关键技术报告ppt课件
13
一、5G之路
2015年5月29日，中国 IMT-2020(5G) 推进组在北京召开了第三届IMT2020(5G) 峰会，发布中国《5G无线技术架构》和《5G网络技术架构》 白皮书 ，包含的5G关键技术有Filtered-OFDM（可变子载波OFDM）、 稀疏码多址（SCMA）、极化编码（Polar Code）、Massive MIMO、 网络功能虚拟化( Network Function Virtualization)、网络分片、控制 功能重构等
升技术等
18
二、5G需求
研究和部署5G移动通信网络，首先需要明确5G的需求是什么？ 5G的工程需求主要包括数据速率、频谱效率、能量效率、传输时延、可
靠性等 数据速率 ➢ 总数据速率或区域容量：至少是4G的1000倍 ➢ 边缘速率或5%速率：至少是4G的100倍，即用户体验速率为0.1-1Gbps，
数百平方公里，随着用户数的增加，系统容量需求越来越大，已逐渐将 单蜂窝覆盖区域缩小为几平方公里 广泛部署的皮蜂窝 (picocell) 蜂窝半径小于100米；飞蜂窝 (femtocell) 蜂 窝半径只有20 多米；分布式天线系统 (DAS)类似于皮蜂窝，不同天线组 覆盖不同区域，但集中执行基带处理，共用ID
调制技术、协同MIMO技术、分布式天线系统、干扰管理机制等) ➢ 利用各种途径寻求可用频谱资源(如认知无线电、毫米波通信、可见光通
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1.2.8.2 边缘计算
未来5G网络的核心变成以通用服务器组成的各级数据中心，电信网和互联网将逐步融合。 通过在无线接入侧部署通用服务器，在网络边缘实现部分云计算平台能力，降低网络带宽和
访问时延，并实现能力开放、创新业态。
云编排管理
VNF
VNF
VNF
VNF
NFVI orchestrate
比较项
5G
4G
载波宽带 100MHz
20MHz
下载速率 DL: 3.5Gbps
DL: 100Mbps
10M 15M 20M 40M 50M 60M 80M 100M
Sub 6GHz
50M 100M 150M 200M 400M
mmWave
国内5G频谱分配
Sub 6GHz 以3.5GHz为主
毫米波 以28/39/60/73GHz为主
7
1.2.4 新频谱大带宽—支撑eMBB业务
增加带宽是增加容量和传输速率最直接的方法，5G最大带宽将会达到400MHz，可良好支 撑eMBB业务发展。
根据香农公式，信道最大传输速率
5G小区带宽定义
跟频谱带宽成正比
C = B Log2 (1 + S/N)
C: 信道速率，S/N：信号噪声功率比
71.35
1
1
1
30
33.33 14
2.34
35.68
0.5
2
2
60
16.67 14
1.17
17.84
0.25
4
3
120
8.33 14
0.57
8.92
0.125
8
根据子载波间 隔的灵活架构
4
240
4.17 14
0.29
4.46
0.0625
16
注：240KHz子载波间隔只用于下行同步信号发送
注：无线帧和子帧长度与LTE相同，保持 LTE与NR间共存
2.5ms（双周期）
2.5ms
2.5ms
D D D S U D D S U U ……
制式 5G
4G
调度时间
1 slot，uRLLC超低时 延场景可调度符号级
1ms
0.5ms
0.5ms
0.5ms
D
U
下行时隙
上行时隙
下行调度及 数传
上行控制及 SRS信号
上行调度
上行数传
DU
DU
ACK/NACK
特殊时隙（self-Contain结构）
第三方应用
站点机房 综合接入局房 边缘DC
区域DC 城域网
AR/VR
车联网
大型赛事现场
企业园区
智慧校园
核心DC 骨干网
室内导航
< 1ms
2-5ms
< 10ms
14
一、5G关键技术 二、5G研发及网络部署进展 三、5G网络部署需关注的问题
2.1 5G标准进展
2015
2016
2017
技术性能需求与评估方 法研究
2018
候选提案提案
2019
2020
Q1 Q2 Q3 Q4
完成技术规范
2021
2018.6完成SA(独立组 网)标准
计划2019.12完成满足ITU全 部要求的完整5G标准
R14:5G研究
R15:第一版5G标准
R16:完整5G标准
延迟3个月
2017.12完成NSA(非独 立组网)标准
R17项目包
注：1、R15主要聚焦eMBB业务，R16主要聚焦URLLC业务（V2X、工业互联网等），同步对eMBB 业务能力进行增强（MIMO、CA、IAB中继技术、毫米波等）。
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终端
无线侧
空口时延
IP 传输 传输
速率
<1Mbps
NB-IoT <200Kbps
覆盖增强
15dB＋ 20dB+
低成本
<8$/模组 <5$/模组
低功耗
5~10年 10年
大连接
10k 50k
时延
100时延要求苛刻
未来将催生多样化的uRLLC垂直行业，这对网络提出了极为苛刻的要求。
Video
5G核心网
终端 ..双连接 .NR功能 .射频性能 . 语音业务 .外场性能 .系统间互操 作
基站 双连接
低频 毫米波 室分
.NR功能 .射频 .接口 . 性能
.系统间互操 作 .组网性能 .语音业务
互操 作. 终端与系统 间互操作
网 基终 络 站端
17
2.3 5G产品研发进展
5G产业链正快速推进各产品研发，力争赶上5G 2020年大规模商用时间点。
核心网 进展
基站 进展
终端 进展
➢ 主要功能基本成熟：主要厂商已推出5G核心网， 基本具备试商用条件，但实际应用还需要对现 网核心网、 业务开通系统、计费系统、无线 接入系统等进行升级/改造。
➢ 5G 室 外 宏 站 ： 主 要 厂 商 已 先 后 推 出 3.5GHz 、 2.6GHz、 4.9GHz频段的基站设备。
频段 小于1GHz 1-6GHz 24GHz-52.6GGHz
支持的子载波间隔 15kHz,30kHz
15kHz,30kHz,60KHz 60KHz,120KHz
5
1.2.2 新波形-灵活实现多业务需求
5G空口继承了4G正交频分复用技术，同时引入更好的滤波技术（F-OFDM），减少了保护 带宽的要求，提升了频率利用率，并实现了子载波和业务需求的自适应。
高效灵活部署差异性需求业务网络
◆ 通过安全隔离、资源隔离等措施： ✓ 保证业务质量 ✓ 实现独立运维运营
运营商可以服务更多的商业场景
◆ 开源 ✓ 有机会进入垂直行业的巨大市场 ✓ 带来高质量服务的可能性 ◆ 节流 ✓ 统一基础设施适应所有业务 ✓ 减少建网和运维成本 注：切片整体标准和技术成熟预计需要2022年后
网 ➢灵活参数：短帧结构、短调度等
➢ 更新结构：CU/DU分离，超密集组网
➢ 更高功率：26dBm
新 ➢更多天线：2发射天线、4接收天线
终 端
➢ 更多形态：智能手机，AR/VR眼镜，无人机、机器
人等
4
1.2.1 新型帧结构-灵活实现多业务需求
5G支持灵活的帧结构，定义了不同子载波间隔、时隙和字符长度，适配不同应用场景需求。
2.6G
蜂窝网
可见光
2515
频段
频段 3.5G
待分配
12 3 4 5 610 20
30
40
50 60
70
80
90 GHz
（仅限室内）
3300
3400
5G核心频谱
5G扩展频谱
4.9G
4800
4900
2675
3500
3600
8
1.2.5 多天线技术
大规模天线阵列（MassiveMIMO技术），即在基站侧配置上百个天线，实现天线同时 收发数据，达到提升传输速率和系统容量的目的。
波束赋形可匹配不用场景覆盖
◼ 原理：应用了干涉原理，波峰与波峰相遇位置叠加 增强，波峰与波谷相遇位置叠加减弱。
✓未使用BF，波束形状、能量、强弱位置是固定的， 位于叠加减弱点用户，如处于小区边缘信号强度低。
✓使用BF，通过对信号加权，调整个天线阵子的发射功 率和相位，改变波束形状，使主瓣对准用户，提高信 号强度。
2、R17主要聚焦mMTC业务。
16
2.2 5G技术研发试验进展
为加快推动5G研发，工信部牵头成立5G推进组开展5G技术研发试验，已基本完成第三阶段测试。 研究院全面参与5G推进组的标准制定工作，参与10余项标准规范的制定，并积极推动共享
室分标准制定及测试。
核心 网 双连接
EPC增 强
.NFV .网络切片 .语音业务 . 安全
➢更大交换容量： 核心层由640G提升至12.8T
新 传
➢ 更高性能：节点时延10us级，时间误差ns级
输 ➢切片支持：支持分组/TDM，实现软、硬融合切片 网 ➢智慧运维：引入SDN，实现全局视角智能调度
➢ 更大带宽：100MHz/400MHz
新 ➢更多天线：标配天线64通道，192阵子
无 线
➢ 系统设计：波束管理、新参考信号、新编码等
LTE
Signal BW=18MHz LTE：100*12*15000=18MHz 效率：18/20=90%
NR
Signal BW=98.28MHz(3.5GHz) NR：273*12*30000=98.28MHz 效率：98.28/100=98.28%
频域窄，时域宽， 用于速率低，时延 不敏感的物联网
室内微站
OPPO Reno5G 华为MateX 三星S10 中兴Axon10 Pro
18
2.4 全球5G部署情况
5G成为体现国家科技和经济竞争力国家战略，全球主要科技强国都在抢跑。 国际运营商主要选择NSA架构，依托4G网络快速部署5G NR。
➢5G室内微站: 部分厂商已推出内部测试产品， 预计2019年第二季度推出商用产品。
➢ 5G商用终端：2019年Q3会有5G手机商用。主要 供应商：小米、vivo、OPPO、联想、华为、中 兴、三星、苹果等。