《5G移动通信技术》课件

移动通信技术5G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25G关键技术35G网络架构基本定义与发展历程支撑5G的核心创新技术总体架构与主要功能实体45G应用场景5G发展与未来各行业中的具体应用案例第一部分概述5G新一代移动通信性能全面提升三大应用场景继2G、3G、4G后的技术飞跃速率、延迟、连接密度大幅增强eMBB、uRLLC、mMTC满足多样需求什么是？5G定义核心特性第五代移动通信技术高数据速率继2G、3G和4G之后的演进低传输延迟高可靠性发展历程5G年12015定义愿景ITU5G年22016启动标准化3GPP5G年32018标准完成5G年42019全球首批商用部署5G与的比较5G4G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100万设每平方公里10万设备备的主要特征5G高速率低延迟大连接高可靠性峰值20Gbps，体验速率大幅提端到端时延降至1毫秒每平方公里支持百万设备连接

99.999%可靠性保障关键业务升高能效通信能效比提高倍4G100的三大应用场景5G超可靠低延迟通信（）uRLLC延迟支持自动驾驶、远程手术1ms增强型移动宽带（）eMBB高速率满足高清视频、需求AR/VR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20Gbps视频4K/8K超高清视频实时传输无卡顿应用VR/AR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智慧城市智能家居工业物联网城市感知与综合管理便捷舒适的生活体验智能制造与设备监控第二部分关键技术5G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新空口（）5G 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至适应不同频段15kHz240kHz先进的编码调制技术极化码与提高传输效率LDPC灵活的双工模式混合双工适应各种部署TDD/FDD/大规模技术MIMO64+4x天线单元频谱效率基站天线数量大幅增加相比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挑战•频谱资源丰富•传播损耗大•带宽高达数GHz•穿透能力弱•支持超高速率业务•雨衰减严重•覆盖范围小波束赋形技术网络切片虚拟网络创建资源隔离与定制在同一物理基础上创建多个逻辑网络按需分配带宽、时延、安全级别资源高效利用垂直行业赋能提高网络整体运行效率满足不同行业特定需求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接口实现灵活编程API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网络架构5G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、服务功能网络总体架构5G接入网（）5G RAN基站gNB5G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核心网（）5G5GC服务化架构控制与用户面分离网络功能作为服务提供提高网络灵活性基于HTTP/2和REST接口资源独立扩展灵活扩展与组合功能独立演进核心网主要功能实体5GAMF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策略控制功能传输网5G前传与之间，高带宽低延迟DU RU中传与之间，灵活部署CU DU回传与核心网之间，大容量传输CU网络切片架构5G安全架构5G认证与密钥协商用户面安全控制面安全5G-AKA与EAP-AKA机制数据加密与完整性保护信令加密与完整性保护第四部分应用场景5G智慧医疗智能交通远程手术、移动医疗智慧城市自动驾驶、车路协同环境监测、公共安全工业互联网智慧教育智能制造、远程控制远程教学、沉浸式课堂1在智慧城市中的应用5G智能交通环境监测•交通流量实时监控•空气质量实时检测•智能红绿灯控制•噪声污染监测•交通拥堵预测•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•应急通信保障在工业互联网中的应用5G30%70%生产效率提升能耗降低生产线实时优化与调度智能能源管理系统应用

99.999%设备可靠性工业控制网络可靠性保障在医疗健康领域的应用5G远程诊断移动医疗专家远程会诊，突破地域限制紧急救援实时数据传输远程手术智能医院专家远程操控，精准手术医疗设备互联，流程优化在车联网中的应用5G车车通信（）V2V车辆间安全距离预警，协同变道车路协同（）V2I红绿灯信息提前获取，路况预警车人协同（）V2P行人碰撞预警，盲区感知4车网协同（V2N）云端数据交互，高精地图更新在智能家居中的应用5G在教育领域的应用5G远程教育跨地域优质教育资源共享虚拟课堂沉浸式学习体验智能校园校园全场景智能化管理协作学习多人实时互动与共创在媒体娱乐领域的应用5G超高清视频云游戏全息投影8K极致清晰画质无缓冲体验高品质游戏无需高端硬件三维立体视觉体验在能源领域的应用5G智能管理智能用电能源消耗优化与预测智能输配电用电行为分析与需求响应智能发电电网状态实时监测与控制分布式能源接入与调度在农业领域的应用5G精准农业农业物联网无人机监测•土壤监测与分析•大棚环境智能控制•农田巡检与测绘•精准灌溉与施肥•牲畜健康监测•作物生长状态评估•病虫害早期预警•农产品追溯•高效农药喷洒在物流领域的应用5G智能运输车队实时管理，路径优化智能仓储机器人分拣，库存实时管理无人配送无人机、配送机器人第五部分发展与未来5G全球商用部署各国网络建设与应用5G产业生态成熟终端、应用、服务全面发展技术持续演进标准升级与新特性增强研究启动6G下一代通信技术探索全球发展现状5G中国发展现状5G万亿200+

5.6+基站用户5G5G全球最大5G网络全球最大用户规模10000+应用案例覆盖行业领域40+发展面临的挑战5G网络建设成本频谱资源限制•基站密度高•频谱分配不足•设备投资大•共享利用难•站址获取难•跨国协调复杂商业模式创新•投资回报周期长•杀手级应用缺乏定价机制不完善•与其他技术的融合5G人工智能大数据区块链网络智能化运维，智能海量数据分析，价值挖数据安全共享，资源可应用体验掘信交易云计算资源弹性调度，服务高效交付研究展望6G2025-2030标准制定与试验6G年前后2030商用部署开始6G技术目标速率，微秒级延迟Tbps网络形态空天地海一体化通信安全问题及对策5G安全威胁安全对策•网络切片隔离破坏•零信任安全架构•边缘计算节点攻击•人工智能安全分析•大规模设备劫持•端到端加密保护•安全态势感知频谱规划与管理5G低频段（）Sub-6GHz覆盖广，穿透性强中频段（）

3.5GHz/

4.9GHz覆盖与容量平衡高频段（毫米波）超大带宽，短距离高速率频谱共享技术动态频谱接入，提高利用效率能源效率与绿色通信5G标准化进程5GR15R16R17R18基础功能，首个5G版本工业、车联网增强定位、IoT、机器学习增强5G-Advanced，向6G演进产业生态5G芯片与设备网络部署芯片、模组、终端、基站设备运营商网络规划与建设2测试与认证应用服务设备测试、网络评估、互操作认证垂直行业应用与内容服务投资与经济效益5G万亿万亿

1.

313.2全球投资规模经济增加值年网络建设投资年贡献全球2020-20255G20255G GDP万2200就业机会全球相关岗位创造5G人才培养5G学科体系建设高校专业设置与课程体系实验平台构建实验环境与开发平台5G产教融合校企合作培养与实习项目国际交流跨国联合培养与研究合作国际合作与竞争5G与数字经济5G新业态涌现新型商业模式与服务形态产业数字化传统产业转型升级数字基础设施构建经济社会发展新型基础设施与智慧社会5G智慧政务智慧民生社会治理政务服务便捷化，决策科学化公共服务优质高效治理精细化，社区智能化伦理与社会影响5G技术伦理问题就业结构变化•数据安全与隐私•传统岗位转型•算法公平与透明•新型就业机会•技术滥用风险•技能更新要求数字鸿沟•区域发展不平衡•群体接入差异•包容性发展挑战技术演进路线5GR15

（2018）R17

（2022）基础功能标准化定位增强，NR-Light1234R16

（2020）R18+（2023+）增强，工业物联网，向演进URLLC5G-Advanced6G与后疫情时代5G远程办公高清视频会议，协同办公平台在线教育沉浸式课堂，互动教学体验智慧医疗远程诊断，非接触式医疗服务无接触经济线上消费，智能配送服务应用创新趋势5G元宇宙数字孪生智能机器人虚实融合的沉浸式数字空间物理实体的数字映射与模拟云端大脑，边缘执行高带宽低延迟网络为核心支撑实时数据采集与分析工业、服务、医疗等场景应用总结与展望关键技术应用场景新空口、大规模、网络切片、、三大场景落地MIMO eMBBuRLLC mMTC未来展望产业生态5G-Advanced演进，6G研究启航3全产业链协同发展，应用百花齐放。