《5G移动通信技术》课件.ppt
5G移动通信技术第五代移动通信技术高速率、低延迟、大连接
课程大纲15G概述基本定义与发展历程25G关键技术支撑5G的核心创新技术35G网络架构总体架构与主要功能实体45G应用场景各行业中的具体应用案例5G发展与未来
第一部分：5G概述新一代移动通信继2G、3G、4G后的技术飞跃性能全面提升速率、延迟、连接密度大幅增强三大应用场景eMBB、uRLLC、mMTC满足多样需求
什么是5G？定义第五代移动通信技术继2G、3G和4G之后的演进核心特性高数据速率低传输延迟高可靠性
5G发展历程12015年ITU定义5G愿景22016年3GPP启动5G标准化32018年5G标准完成42019年全球首批5G商用部署
5G与4G的比较性能指标5G4G峰值速率20Gbps1Gbps用户体验速率100Mbps10Mbps延迟1ms10ms连接密度每平方公里100万设备每平方公里10万设备
5G的主要特征高速率峰值20Gbps，体验速率大幅提升低延迟端到端时延降至1毫秒大连接每平方公里支持百万设备连接高可靠性99.999%可靠性保障关键业务高能效通信能效比4G提高100倍
5G的三大应用场景增强型移动宽带（eMBB）高速率满足高清视频、AR/VR需求超可靠低延迟通信（uRLLC）1ms延迟支持自动驾驶、远程手术大规模机器类通信（mMTC）海量连接赋能智慧城市、物联网
增强型移动宽带（eMBB）高带宽体验数据下载速率高达20Gbps4K/8K视频超高清视频实时传输无卡顿VR/AR应用沉浸式体验零眩晕感云游戏高品质游戏无需下载
超可靠低延迟通信（uRLLC）远程手术毫秒级响应保障生命安全工业自动化精确控制产线设备自动驾驶实时路况处理确保安全
大规模机器类通信（mMTC）智慧城市城市感知与综合管理智能家居便捷舒适的生活体验工业物联网智能制造与设备监控
第二部分：5G关键技术新空口技术灵活高效的无线传输大规模MIMO多天线提升频谱效率毫米波通信高频段大带宽网络切片与虚拟化按需定制网络资源
5G新空口（NR）灵活的帧结构支持多种业务场景需求可扩展的子载波间隔15kHz至240kHz适应不同频段先进的编码调制技术极化码与LDPC提高传输效率灵活的双工模式TDD/FDD/混合双工适应各种部署
大规模MIMO技术64+天线单元基站天线数量大幅增加4x频谱效率相比4G提升4倍以上30%覆盖增强信号覆盖范围显著提升
毫米波通信优势频谱资源丰富带宽高达数GHz支持超高速率业务挑战传播损耗大穿透能力弱雨衰减严重覆盖范围小
波束赋形技术信号强度增强干扰抑制覆盖范围扩展能效提升
网络切片虚拟网络创建在同一物理基础上创建多个逻辑网络资源隔离与定制按需分配带宽、时延、安全级别垂直行业赋能满足不同行业特定需求资源高效利用提高网络整体运行效率
边缘计算云计算中心大规模资源池，高精度计算区域数据中心区域资源调度，数据汇聚网络边缘节点本地数据处理，快速响应终端设备分布式智能，边缘感知
软件定义网络（SDN）控制与转发分离集中化控制，分布式转发可编程性增强开放API接口实现灵活编程网络资源可视化全局视图便于优化决策自动化部署简化配置，减少人为错误
网络功能虚拟化（NFV）硬件通用化专用设备转向标准服务器功能软件化网络功能以软件形式运行按需部署根据需求灵活伸缩服务成本优化降低设备投资与运维成本
第三部分：5G网络架构终端设备智能手机、物联网设备、车载单元无线接入网（RAN）基站、小区、无线接入点传输网络前传、中传、回传网络核心网（5GC）控制面、用户面、服务功能
5G网络总体架构
5G接入网（RAN）gNB：5G基站提供无线覆盖与接入服务集中单元（CU）高层协议处理，非实时功能分布单元（DU）低层协议处理，实时功能射频单元（RU）射频信号处理与天线系统
5G核心网（5GC）服务化架构网络功能作为服务提供基于HTTP/2和REST接口灵活扩展与组合控制与用户面分离提高网络灵活性资源独立扩展功能独立演进
5G核心网主要功能实体AMF接入和移动性管理功能SMF会话管理功能UPF用户面功能UDM统一数据管理PCF策略控制功能
5G传输网前传DU与RU之间，高带宽低延迟中传CU与DU之间，灵活部署回传CU与核心网之间，大容量传输
5G网络切片架构
5G安全架构认证与密钥协商5G-AKA与EAP-AKA机制用户面安全数据加密与完整性保护控制面安全信令加密与完整性保护
第四部分：5G应用场景1工业互联网智能制造、远程控制智能交通自动驾驶、车路协同智慧医疗远程手术、移动医疗智慧城市环境监测、公共安全智慧教育远程教学、沉浸式课堂
5G在智慧城市中的应用智能交通交通流量实时监控智能红绿灯控制交通拥堵预测环境监测空气质量实时检测噪声污染监测水质监测与预警公共安全高清视频监控人员异常行为识别应急通信保障
5G在工业