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5G移动通信技术与应用
  • 5G移动通信技术与应用
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  • 本课程结合当前国内外5G移动通信技术研究现状和发展趋势,从5G理论技术研究、5G网络部署规划及典型应用等方面系统性地介绍了5G的全貌。
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课程简介


本课程结合当前国内外5G移动通信技术研究现状和发展趋势,从5G理论技术研究、5G网络部署规划及典型应用等方面系统性地介绍了5G的全貌。首先回顾历代移动通信系统的演进,指出了5G的发展路径与进程;然后阐述5G的基本原理、网络架构及关键技术,研究了5G网络的体系架构及核心功能;随后深入分析5G网络部署及规划,系统呈现了关于5G部署演进路线与网络规划的分析建议;最后详细介绍5G应用场景及典型用例,探讨了5G技术的应用对人们社会生活的影响。

课程目录


视频简介

01 5G网络发展概述

1G2G移动通信技术

移动通信技术的演进:1G、2G、3G、4G、5G
1G的代表制式:AMPS、TACS、MTS、NMT
2G的代表制式:GSM、CDMA IS95、TDMA IS136、PDC

3G4G移动通信技术

3G代表制式:WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000
LTE的特性:FDD-LTE和TDD-LTE、峰值速率、时延、灵活带宽、频谱效率高

5G是什么

5G的愿景目标:速率带宽10Gbit/s;时延1ms;连接数百万/平方公里
5G的特点:低时延、大带宽、大连接、低功耗
5G的应用场景:eMBB\uRLLC\mMTC

5G硬件与多接入的挑战

5G网络设备:基站=BBU+AAU
5G网络的整体划分:控制平面、转发平面、接入平面
5G网络未来的演进方向:性能更优质、功能更灵活、运营更智能、网络更友好

5G新架构面临的挑战

5G面向业务的网络架构:灵活的架构、可编程能力、智能管道
5G网络承载网:分为前传网、中传网、回传网;L3下沉到边缘;FlexE构建管道的切片
5G网络终端分类:手机、数据终端 (CPE & 5G MiFi )、工业模组

5G协议发展现状

移动通信标准组织:ITU、3GPP
5G网络协议标准版本的演进:R15、R16
5G网络协议框架:R15基础版本(eMBB)、R16演进版本(eMBB + uRLLC)

全球5G网络发展进程

5G的频谱划分:Sub 6G(Sub 3G、C-band)、毫米波
5G网络的组网部署方式:毫米波主力体验、C波段体验打底、700/800/900 MHz覆盖打底
5G的全球商用计划:早期聚焦eMBB业务,mMTC和uRLLC逐步成熟

面向5G网络的运营商的创新和转型

当前5G网络运营商面临的现状;中国运营商现状;5G网络下运营商的转型思路;5G网络新的商业模式;

02 5G基本原理与网络架构

5G整体网络架构

5G网络架构发展方向:虚拟化、组件化、可编排
5G无线接入网部署方式:DRAN、CRAN、Cloud RAN
5G承载网部署:前传网、中传网、回传网
5G核心网部署方式:中心DC、区域DC、边缘DC

5G网络架构及设备功能

5G网络总体拓扑:NG-RAN 、NGC
5G网络架构中设备功能:gNB、AMF、SMF、UPF、UDM、AUSF、PCF

5G网络接口协议

5G网络架构总体协议栈:用户面、控制面
5G网络架构设备之间接口及功能:NG、XN、F1

5G调制方式及新波形

调制技术的作用:提升空口吞吐量
5G网络的调制方式:QPSK、16QAM、64QAM、256QAM
5G全新波形:F-OFDM
5G新波形与4G波形的对比:频谱利用率提升

5G灵活帧结构

5G系统的帧结构:无线帧、子帧、时隙、符号
5G的频域资源:RE、RB、RG、REG、CCE、RBG

参考信号重设

5G下行物理信号:DMRS、PSS/SSS、PT-RS、CSI-RS
5G上行物理信号:DMRS、PT-RS、SRS

信道编码

5G网络信道分类:逻辑信道、传输信道、物理信道
物理信道的编码方式:Polar码、LDPC码

RRC协议状态

5G网络空口协议:RRC、SDAP、PDCP、RLC、MAC、PHY
5G NR RRC状态:RRC_IDLE(空闲态)、RRC_INACTIVE(去激活态)和 RRC_CONNECTED(连接态)

NSA组网接入流程

5G无线接入同步流程:上行同步、下行同步
NSA组网接入流程:4G初始接入流程、5G邻区测量流程、5G辅站添加流程、路径转换流程

SA组网接入流程

5G SA组网随机接入的场景:初始RRC连接建立、RRC重建、切换等
SA组网随机接入流程的分类:基于竞争的随机接入、基于非竞争的随机接入
SA组网接入信令过程:随机接入流程、注册流程、会话建立流程

NSA组网移动性管理

5G NR移动性管理架构:NSA场景、SA场景
NSA组网移动性管理相关概念:PCell、PSCell、MeNB、SgNB
NSA组网移动性管理分类:PSCell站内和站间变更

SA组网移动性管理

SA移动性管理总体流程:触发、测量、判决、执行
SA组网移动性管理测量信息:SSB频点、小区偏移量、SSB测量窗口长度、SSB周期等
SA组网移动性管理测量事件:A1-A6、B1、B2
SA移动性管理流程:NG、XN、站内

03 5G关键技术

全频谱

5G频谱的分类:Sub3G、C-band、毫米波
5G频谱的组网特点:全频谱接入
上下行解耦技术的作用:弥补C-Band上行覆盖短板

灵活双工

通信传输方式分类:单工、半双工、双工
5G灵活双工技术的特点:灵活性高,资源利用率高,四级时隙配比配置。
5G全双工技术的分类:双载波UDD、单载波UDD

新空口

F-OFDM新波形的特点:可灵活配置子载波带宽、符号周期、保护间隔
NOMA多址接入的特点:依靠功率的不一样来区分用户
5G信道的编码技术:LDPC Code(业务信道)、Polar Code(控制信道)
5G信道的调制技术:QPSK、16QAM、64QAM、256QAM

超密集组网

超密集组网的特点:增加站点密度,提升单位面积容量
超密集组网的关键技术:D-MIMIO、Virtual Cell、Smart Cell

Cloud RAN

传统架构:DRAN、CRAN
Cloud RAN的组网方案:CU和DU分离方案
CU和DU分离方案:Option 1、Option 2、Option 3、Option 4、Option 5、Option 6、Option 7、Option 8

NR网络新技术

MEC技术特点:超低时延、超高带宽、实时性强
MEC技术的应用场景:大视频、无线类、智能交通、智慧园区
D2D技术特点:设备与设备直接通信
D2D技术的应用场景:公共安全、社交、本地业务、网络中继

Massive MIMO

Massive MIMO技术的定义:大规模的天线形成阵列
Massive MIMO技术优势:提升覆盖、提升容量、降低干扰

网络灵活切片

网络切片技术的驱动力:个性化差异化的业务需求
网络切片技术的定义:一个通用硬件基础上虚拟出多个端到端的网络
网络切片技术的特点:最优化、动态性、安全性、弹性

04 5G网络部署策略

4G网络5G化

4G网络5G化的目标:4G网络覆盖提升10dB,容量提升5倍
4G网络5G化的可行性分析:网络架构、关键技术、基础硬件
4G网络5G化应用方案探索:集中化组网方案、先行性技术方案、AAU+BBU

4G和5G融合网络部署架构

4G和5G融合网络部署架构分类:独立组网和非独立组网
独立组网:Option2/Option4/Option4a
非独立组网:Option3/Option3a/Option3x和Option7/Option7a/Option7x

NSA和SA组网架构分析

NSA组网架构的特点:无线侧以4G基站为主,和5G基站并存,核心网采用4G核心网或5G核心网的组网架构
SA架构的特点:无线侧采用以5G基站为主,核心网采用5G核心网的组网架构

4G和5G融合部署演进

5G语音业务演进方案:EPS fallback方案、VoNR方案、VoLTE方案
传统室分系统:无源室分、有源室分
5G演进的数字化室分优势:四个一体化

5G承载网演进路线

5G承载网发展的驱动力:CN与Cloud RAN的边界发生根本改变
5G承载网的需求:大带宽、低时延、灵活组网、网络切片
5G承载网的部署方案:增加WDM/OTN设备支持5G

超密组网及天面储备能力

超密组网的需求分析:宏站、室内分布系统、微站
5G天线的需求:天线系统“可视、可管、可调”

传输与MEC网络储备能力

传输网的演进策略:利旧现网、现网升级、扩建新网
MEC网络部署方案:分3个阶段部署

05 5G网络规划

5G网络规划需求与挑战

新频谱对网络规划的挑战:全频谱接入
新空口对网络规划的挑战:Massive MIMO、灵活双工
新架构对网络规划的挑战:用户为中心
新业务对网络规划的挑战:大带宽业务、大连接业务、低时延业务
新场景对网络规划的挑战:智慧城市、无人机应用、工业自动化、无人驾驶汽车等

5G频谱选择与规划

5G频谱的发展趋势:Sub 6G、毫米波
5G频谱的规划原则:频谱的全球协同、不同频段的覆盖特性、多样化的业务需求、高低频协作
全球5G频谱的规划:美国、欧盟、中国、日本、韩国
5G频谱目标组网策略:超高容量层、核心业务层、连续覆盖层

5G传播模型分析

自由空间传播:距离增加损耗增加,频率增加损耗增加
无线传播模型的作用:预测无线电波在各种复杂传播路径上的路径损耗
常用无线传播模型:UMa、RMa、UMi、通用传播模型

高频传播特性分析

高频传播特性:随频率的增加,路损显著增加
常见无线传播损耗:路径损耗、穿透损耗、植被损耗、人体损耗、雨衰损耗、大气损耗

下行链路预算

覆盖估算流程:上下行链路预算,获得小区半径、估算站点数量、无线小区参数设计、网络仿真预测
下行链路计算涉及的参数:基站发射功率、发射天线增益、慢衰落余量、穿透损耗、植被损耗、人体损耗、路径损耗、接收机灵敏度

基站数量估算

上行链路计算涉及参数:手机发射功率、发射天线增益、慢衰落余量、穿透损耗、植被损耗、人体损耗、路径损耗、接收天线增益
基站半径的计算方法:通过传播模型计算路径损耗换算基站半径
基站数量的估算方法:区域面积/单站面积

06 5G三大应用场景与典型用例

5G移动宽带高清视频应用

高清视频的产业规模:超4万亿
高清视频的发展进程:探索、启动、发展、成熟
高清视频的各种应用方案:5G户外直播方案、5G场馆的自由视角直播方案

5G移动宽带VRAR应用

VR/AR的概念:虚拟现实、增强现实
VR/AR的发展进程:已跨越裂谷,进入发展期
VR/AR的各种应用:教育、医疗、军事、娱乐

智慧医疗

智慧医疗:远程诊断、远程手术和远程医疗监控等
智慧医疗的需求:高速率,低时延,大连接
智慧医疗的应用方案:5G+MEC、5G端到端

V2X智能车联网

车联网的概念:又称V2X,即:车与车(V2V)、车与人(V2P)、车与路(V2I)、车与网络(V2N)
车联网业务场景:车辆编队、协作行驶、传感器信息共享、远程驾驶
车联网解决方案:4G+5G+RSU+MEC+车联网业务平台

智能制造

智能制造发展的基础:ICT 技术,如5G、大数据分析、云计算、物联网等
5G使能智能制造:高可靠低时延,海量设备连接、增强移动带宽
5G在智能制造中的应用场景:远程控制、云化AGV、远程现场(AR/VR)

智能电网

智能电网的需求:超大带宽、超高可靠超低时延、超大连接
5G在智能电网中的应用场景:智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制、低压用电信息采集、分布式电源

无人机应用

无人机的分类:军用级、行业级、消费级
无人机的应用场景:农业、巡检、物流、安全


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未川志

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