《5G网络架构介绍》课件

网络架构介绍5G本次讲解将全面介绍网络架构的核心设计理念、功能组件及其互联关系5G作为移动通信技术的重大飞跃，不仅大幅提升了网络性能，更从根本上重5G构了网络架构，以适应未来多元化的应用场景我们将深入剖析网络的技术创新点、部署策略以及未来演进方向，帮助您5G全面理解这一重塑数字世界基础设施的关键技术目录概述网络架构核心5G5G移动通信发展历程，产生背景，技术性能对比，三大应用场景，总体结构设计，架构设计原则，与传统架构的差异，主要组成部分，5G全球及国内发展现状，以及网络的应用前景与社会影响服务化架构特点，接入网技术，以及分层机制5G功能组件分析关键技术与部署核心网各网元功能详解，包括、、、、、、毫米波、边缘计算等关键技术，网络部署模式，UPF AMF SMF PCF AUSF Massive MIMO、、等关键组件的功能与协作关系垂直行业应用案例，以及未来演进方向UDM NSSF NRF移动通信发展历程5G（年代）1G1980模拟语音通信，速率约，标志着移动通信时代的开始2kbps代表系统有、AMPS TACS（年代）2G1990数字语音和短信服务，速率约，成为全球主流标64kbps GSM准，实现了全球漫游（年代）3G2000首次引入移动互联网，速率达到，、2Mbps WCDMA和三大标准并存CDMA2000TD-SCDMA（年代）4G2010全网络架构，速率达，成为统一标IP100Mbps-1Gbps LTE准，实现了高清视频流媒体（年代）5G2020全新网络架构，速率达，毫秒级延迟，支持海量10-20Gbps物联网连接和垂直行业应用为什么需要？5G数据流量爆发式增长网络瓶颈显现4G全球移动数据流量以每年约的速度增长，预计到年理论峰值速率为，但实际使用中平均只有60%20254G LTE1Gbps20-将达到每月（艾字节）视频流量占比超过，而，高负载区域性能更低在大型活动或人口密集区域，164EB75%100Mbps高清视频、沉浸式体验对带宽需求更高网络拥塞问题尤为突出4K/8K AR/VR移动用户数量持续增长，全球智能手机用户已超过亿，每个网络延迟通常在范围，无法满足自动驾驶、远404G50-100ms用户的数据消费量也在快速增加，这给现有网络带来了巨大程手术等对实时性要求极高的应用场景此外，网络难以经4G4G压力济高效地支持物联网设备的海量连接需求对比5G VS4G性能指标网络网络提升倍数4G5G峰值速率倍1Gbps20Gbps20用户体验速率倍10Mbps100Mbps10连接密度万万倍10/km²100/km²10空口时延50ms1ms1/50频谱效率基准倍倍3-53-5移动性支持倍350km/h500km/h

1.4网络在各项关键性能指标上都实现了质的飞跃，不仅仅是速度提升，更在5G延迟、连接密度、频谱效率等多方面实现了全面升级这些性能提升不只是数字上的变化，而是使全新应用场景成为可能的技术基础三大场景5G（大规模物联网连接）mMTC连接密度万设备100/km²智慧城市传感器网络•（增强型移动宽带）（超可靠低延时通信）eMBB URLLC智能农业与环境监测•峰值速率，用户体验速率空口时延，可靠性20Gbps100Mbps智能家居与大规模物联1ms

99.999%•超高清视频流媒体自动驾驶与车联网•8K•沉浸式体验工业自动化与远程控制•VR/AR•云游戏与云办公远程医疗手术••全球发展现状5G我国商用进程5G年月20196工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放商用牌5G照，标志着中国正式进入商用元年5G年2020全国建成基站超过万个，实现全国所有地级市覆盖，终端连接5G705G数超过亿2年2021-2022网络建设进入密集期，中国移动、中国电信、中国联通三大运营商加5G速推进独立组网（）部署，基站总数突破万个SA150年2023-2024截至年初，我国累计建成基站超过万个，用户数超过20245G3005G亿，网络覆盖全国所有县城及乡镇，城区覆盖率达85G98%网络应用前景5G智慧城市基于的智慧城市解决方案已在交通管理、环境监测、安防监控等领域落地应用例如，杭州城市大脑通过网络连接上万个交通摄像头，实时分析交通状况，智能调控5G5G信号灯，平均通行效率提升15%自动驾驶的低延迟、高可靠特性为自动驾驶提供了关键支撑车联网基于技术可实现车辆间、车辆与基础设施间的毫秒级通信，支持远距离感知与协同决策，大幅提升自5G V2X5G动驾驶安全性工业互联网赋能工业，实现工厂内设备互联与柔性生产通过专网，工厂内数千设备可实现无线连接，机器人远程精准控制，产线效率提升以上，生产柔性显著增强5G

4.05G30%对社会的影响5G新型数字经济引擎催生新业态，创造新价值产业数字化转型推动传统行业升级新型基础设施建设拉动投资与就业全球技术竞争格局影响国际数字主权作为新基建的核心支柱，正在从根本上重塑社会经济结构预计到年，将在全球创造万亿美元的经济产出，约占全球的在中国，5G20305G

13.2GDP5%直接带动经济总量将超过万亿元，间接带动总量达万亿元5G

3.

515.2不仅带来通信技术的革新，更将深度融入各行各业，成为数字经济的基础设施通过与人工智能、大数据、云计算等技术的融合，将加速传统产业数字5G5G化转型，催生新的商业模式和应用场景网络架构总体结构5G用户设备（）UE各类终端设备，包括智能手机、设备、车载单元等，通过无线接口IoT连接到网络新无线接入网（）5G NR由分布式单元（）和集中式单元（）组成，负责无线资源管理和DU CU数据传输接入网通过接口与核心网相连NG核心网（）5G5GC采用服务化架构（），由一系列网络功能（）组成，包括、SBA NFAMF、等核心组件，以服务化接口实现灵活交互SMF UPF云基础设施底层采用技术，支持网络功能虚拟化部署，提供弹性计算、NFV/SDN存储和网络资源，实现资源池化和动态分配网络架构设计原则5G云原生设计采用微服务架构，支持容器化部署，使网络功能能够在云环境中灵活运行这种设计使得网络组件可以独立演进、灵活扩展，并实现资源的高效利用，同时支持自CI/CD动化部署流程服务化架构网络功能以服务方式提供，通过标准化接口进行交互，实现松耦合设计这种方API式使得功能模块可以自由组合，降低了系统复杂度，提高了网络的灵活性和可维护性控制与用户面分离将数据传输（用户面）与控制信令（控制面）分离，使两者能够独立扩展和演进该设计允许根据不同业务需求灵活部署用户面，支持边缘计算和本地流量卸载网络切片支持在统一物理基础设施上，支持多个逻辑独立的端到端网络，为不同业务场景提供定制化服务切片技术使网络资源能够根据业务需求进行动态分配和隔离保障传统与架构差异5G传统移动网络架构新型网络架构5G传统网络采用相对固定的层级结构，网络功能以硬件设网络基于服务化架构（），将网络功能解耦为独立的软4G LTE5G SBA备形式存在，各功能之间通过预定义的点对点接口连接件服务，通过标准化接口进行交互，实现功能的灵活组合网元以物理设备为主，功能与硬件紧耦合网络功能软件化，支持云化部署••扩容需要增加物理设备，成本高基于服务的接口，统一简化集成••API网络功能升级周期长，灵活性低控制面与用户面完全分离••点对点接口复杂，互操作性挑战大支持网络切片，资源动态分配••难以支持差异化服务需求支持微服务架构，敏捷迭代更新••网络架构主要组成5G终端设备（）UE智能手机、设备、等IoT CPE无线接入网（）5G NR基站，包含功能gNodeB CU/DU传输网络前传、中传、回传光纤网络核心网（）5G5GC、、等网络功能AMF SMFUPF管理系统、、编排平台MANO OSS/BSS网络架构以多层次、分布式、模块化设计为特点，各组成部分通过标准化接口连接，形成端到端整体网络与传统移动网络相比，各组件间的边界更加模糊，功能更5G5G加灵活，可以根据业务需求动态组合和部署服务化架构（）概述SBA基于服务的接口微服务架构统一的，简化网络HTTP/2RESTful API网络功能解耦为独立服务，支持容器化部署功能间交互独立扩展与演进服务注册与发现各功能模块可独立扩容和升级，无需整体更动态服务发现机制，实现灵活的功能调用新核心网服务化架构（）是网络的关键创新点，它将网络功能从传统的垂直专用设备转变为基于云平台的软件服务网络功能之间不再通5G SBA5G过点对点接口连接，而是采用服务生产者服务消费者模式，通过统一的服务接口进行交互-架构使得网络具备前所未有的灵活性和可扩展性，网络可以像互联网服务一样敏捷迭代，快速响应市场需求同时，这种架构也为网络切片、SBA5G边缘计算等新技术提供了基础支撑无线接入网5G NR新空口（）功能分离架构New Radio支持毫米波与（集中单元）负责高层协议处理•24-100GHz Sub-•CU频段6GHz（分布单元）处理实时无线资源控制•DU灵活帧结构与间隔，支持多样化场景•（射频单元）负责射频信号处理•RU先进波束赋形，提升信号质量与覆盖•三级分离支持灵活部署与资源共享•大规模天线阵列，提升系统容量•MIMO降低站点获取与部署难度•上行链路创新技术，如非正交多址接入•部署灵活性宏站与微站协同覆盖•室内分布系统与小基站补充•支持共站址与共享天线系统•与协同工作的模式•4G LTENSA/SA支持多运营商网络共享与虚拟化•整体架构分层应用层各类业务应用与开放平台API控制层信令控制、状态管理与业务处理数据层用户数据转发与流量处理基础设施层计算、存储、网络资源的虚拟化网络整体架构采用分层设计，每一层都有明确的功能定位和责任边界控制层与数据层完全分离，实现了控制功能的集中化与用户面的灵活部署基础设施5G层提供统一资源池，支持各层功能的弹性伸缩这种分层架构不仅简化了网络管理，也提高了资源利用效率通过集中控制和分布式数据处理的结合，既保证了网络的一致性，又满足了边缘计算、本地流量卸载等新需求同时，应用层的开放接口使得第三方能够便捷地开发基于网络能力的创新服务核心网组件分布控制面组件用户面组件数据管理组件包括（接入与移动管理）、主要包括（用户面功能），包括（统一数据存储）、AMF UPFUDR（会话管理）、（策负责用户数据包的处理、转发、（非结构化数据存储）等，SMF PCFUDSF略控制）、（认证服务执行、流量统计等功能提供统一的数据存储和访问服AUSF QoS器）、（用户数据管理）、可以灵活部署在中心云、务，实现数据与应用分离，支UDM UPF（网络切片选择）、边缘云或区域数据中心，支持持网络功能的无状态设计NSSFNRF（网络功能注册发现）等功能本地流量分流模块，负责网络控制与业务管理接口组件包括（网络开放功能）、NEF（安全边缘保护代理）等，SEPP提供与外部网络、第三方应用的安全交互接口，支持网络能力开放与跨域通信网络功能虚拟化（）NFV的核心理念带来的优势NFV NFV网络功能虚拟化（）将传统硬件设备上的网络功能转换为硬件标准化，降低设备成本NFV•在标准化高性能服务器、存储和交换机上运行的软件实例这一资源池化，提高利用率•转变打破了网络功能与专用硬件的绑定关系，实现了功能的软件部署灵活，快速上线新业务•化弹性扩缩容，适应业务波动•在网络中，几乎所有网络功能都可以通过技术实现虚拟5G NFV软件定义，简化网络管理•化部署，包括核心网中的各个网元（、、等）以AMF SMFUPF开放生态，促进创新•及无线接入网中的部分功能（、高层等）CU DU与软件定义网络（）相互配合，共同构成了网络云化的技术基础实现了控制与转发分离，提供可编程网络能力，NFV SDN5G SDN而则将网络功能软件化两者结合，使网络具备了前所未有的灵活性与可编程性，能够根据不同业务需求快速构建定制化网络NFV5G服务云化架构5G容器化部署网络功能以微服务容器方式部署，轻量级、启动快，资源占用少，支持持续集成与交付，DevOps加速创新迭代容器编排平台采用等容器编排技术，实现自动化部署、扩展和管理容器化应用，提供服务发现、Kubernetes负载均衡、故障恢复等能力自动化运维利用云原生工具链实现全生命周期自动化管理，包括持续监控、智能告警、自动扩缩容、自愈等能力，降低运维复杂度弹性架构采用无状态设计与分布式数据架构，实现高可用性与容灾能力，支持负载均衡与动态扩容，适应业务波动云原生架构将电信级的可靠性与领域的敏捷性相结合，使得电信网络首次具备了互联网服务的灵活性与5G IT创新速度在这种架构下，网络功能可以像云服务一样按需部署、按需扩展，资源利用率大幅提升主流电信设备厂商和运营商已开始采用容器化技术重构核心网，与等开源社区深度合作，构建5G Kubernetes适合电信网络的云原生解决方案这种转变不仅提升了网络效率，也降低了总体拥有成本开放式架构和接口标准化北向接口模块化组件开放联盟RAN网络提供标准化的北向，允许架构采用高度模块化设计，网络功联盟正在推动无线接入网的开5G API5G O-RAN第三方应用调用网络能力，如网络切能之间通过标准化接口连接，降低了放化与解耦，定义了基站内部组件片、控制、位置服务等这些组件间的耦合度这种设计使得不同（）之间的开放接口，以QoS APICU/DU/RU通过（网络开放功能）提供，支厂商的组件可以互操作，运营商可以及管理接口这使得基站可以采用白NEF持电信级安全与认证机制，促进了垂灵活选择最适合的功能模块，避免被盒硬件与开源软件构建，降低了网络直行业应用创新单一厂商锁定部署成本，增加了创新空间开放式架构是网络的重要发展方向，它打破了传统电信设备的封闭性，引入互联网领域的开放创新模式通过标准化接口与模块化设计，5G网络正在形成多元化的产业生态，吸引更多参与者进入电信领域，加速技术创新与成本降低5G网络切片原理多层次资源隔离切片模板与定制生命周期管理网络切片通过端到端资源隔离，在共享物运营商可以预定义多种切片模板，如切片管理系统负责切片的全生命周期管理，理基础设施上创建多个虚拟网络隔离涵切片、切片和切片，包括设计、创建、激活、监控、扩缩容、eMBB URLLC mMTC盖接入网、传输网和核心网，包括无线资每种模板具有不同的性能参数配置客户修改和终止系统通过意图驱动的自动化源、计算资源、存储资源和网络资源，确可以在模板基础上进行个性化定制，如调编排，将业务需求转化为网络资源配置，保不同切片之间的性能互不影响整带宽、时延、可靠性等参数，满足特定实现切片的快速部署与动态调整业务需求核心网的主要功能5G网元（）细解Network Function,NF在核心网中，网络功能（）是构成网络的基本单元，每个通过服务化接口提供特定功能采用软件实现，可以独立部署、扩展和升级，具有高度的灵5G NetworkFunction,NF NF NF活性和可组合性每个都注册到（网络功能注册发现）中，并通过服务发现机制被其他调用之间通过基于的进行通信，形成了松耦合、易扩展的服务网络不同的NF NRF NF NFHTTP/2RESTful API业务流程由多个组成的服务链共同完成，切片和边缘计算等高级功能则通过的特定组合与配置实现NFNF用户面功能（）UPF的核心职责的主要功能UPF UPF用户面功能（）是核心网中唯一的用户数据处理网元，数据包路由与转发UPF5G•负责用户数据包的转发、执行、计费和流量统计等关键功IP QoS上行分类器与下行路由•能是数据面与控制面分离架构中的重要组成部分，可以灵UPF执行与流量整形•QoS活部署在中心数据中心或边缘位置用户数据包检测与报告•在网络切片实现中，是关键组件，不同切片可以使用专用的UPF流量使用测量与计费•实例，确保资源隔离和性能保障还支持本地流量分UPF UPF上行流量验证•流，使边缘计算应用能够直接访问，不必经过中心网络，大幅降本地流量分流（）低时延•ULCL报文标记与隧道处理•接入与移动性管理AMF终端接入管理负责处理的接入请求，包括初始接入和服务请求它执行接入控制、负载均衡，AMF UE并根据用户身份和位置分配网络资源还管理的注册状态，跟踪终端是否处于AMF UE连接、空闲或不可达状态安全功能负责与协同完成用户认证流程，建立与网络之间的安全连接它执行AMF AUSFUE（非接入层）信令安全保护，包括加密和完整性保护，防止信令被窃听或篡改NAS还负责的安全模式选择与切换AMF UE移动性管理跟踪并管理终端在网络中的移动，维护的位置信息它支持各种移动性AMF UE场景，包括和切换、切片间移动、不同接入技术间移动等还负责寻Xn N2AMF呼管理，在有下行数据到达时通知空闲状态的UE会话管理支持作为控制面的入口点，负责将的会话建立请求转发给，并在两者AMF UESMF之间传递控制信息它维护与会话上下文之间的关联，协助会话管理过SMF程中的信令传递，但不直接参与会话的控制决策会话管理功能SMF会话管理功能（）是核心网中负责会话建立、修改、释放和控制的关键网元分配和管理用户地址，选择适当的SMF5G PDUSMF IP处理用户数据，并配置相应的转发规则它还负责为每个会话设置参数，确保不同应用获得所需的服务质量UPF QoS在网络切片环境中，可以针对特定切片进行部署，提供定制化的会话管理策略对于边缘计算场景，能够配置本地流量分流SMF SMF功能，指导将特定流量直接转发到边缘应用，无需经过核心网，从而大幅降低时延还负责计费数据的生成，为运营商提供UPF SMF用户使用记录和计费支持策略控制功能PCF策略规则制定根据用户订阅数据、网络状态和运营策略，制定动态策略规则，包括策略、PCF QoS计费策略、网络接入控制策略等策略分发将制定的策略通过标准接口分发给、等执行网元，指导它们对用户会话PCF SMF AMF和移动性进行管理和控制策略监控持续监控策略执行情况，根据网络状态和业务需求的变化，动态调整和优化策略PCF规则，确保网络资源的高效利用应用接口为第三方应用提供策略控制，允许应用系统根据需要请求特定的网络资源和PCF API服务质量，实现网络能力开放在网络中扮演着大脑的角色，负责网络资源的策略控制和智能调度它确保有限的网络资PCF5G源能够按照业务优先级和用户等级进行合理分配，既保障了高价值业务的体验，又提高了整体网络资源利用率鉴权服务器AUSF5G-AKA主要认证方法是增强版认证与密钥协议5G-AKAEAP-AKA替代认证方法支持非接入认证3GPP位256密钥长度增强的安全强度

99.999%安全可靠性高强度防伪冒与防重放保护认证服务器功能（）是核心网中专门负责用户身份验证的网元，它与协作完成用户身份认证过程当用户设备尝试接入网络时，AUSF5G UDM验证其身份合法性，成功后生成安全上下文信息，用于后续通信的加密和完整性保护AUSF与传统认证机制相比，支持更多样化的认证方式，包括、等，适应不同接入场景的安全需求还增强了防伪5G AUSF5G-AKA EAP-AKA AUSF冒和防重放攻击能力，采用更强的加密算法和更长的密钥长度，显著提升了整体安全性同时，设计遵循服务化架构原则，可根据负载情况灵AUSF活扩展，支持大规模并发认证请求统一数据管理UDM订阅数据管理存储和管理用户订阅数据，包括身份信息、认证密钥、服务权限、配置文件等当UDM QoS、等网元需要用户相关信息时，会从获取对应数据，确保数据的一致性AMF SMFUDM UDM和完整性认证数据生成负责生成用户认证所需的密钥材料和向量，并将其提供给用于执行认证过程UDM AUSF维护每个用户的认证状态和安全上下文，支持不同场景下的身份验证需求UDM用户识别服务提供（永久订阅标识）和（概念化订阅标识）之间的解析与映射，保护用户UDM SUPISUCI真实身份不被非法窃取，增强用户隐私保护还维护各类临时标识的分配和管理UDM访问权限管理验证用户对请求服务的访问权限，包括漫游限制、切片接入权限、服务区域限制等它UDM根据用户订阅信息和运营策略，确定用户是否可以使用特定服务或接入特定网络网络切片选择功能NSSF切片选择决策切片集合管理根据用户请求与权限选择合适网络切片维护可用切片信息与关联关系切片资源均衡助力切片间漫游实现切片间负载分担与优化支持用户在不同切片间无缝移动网络切片选择功能（）是网络支持切片技术的关键组件，负责根据终端请求和用户订阅信息选择合适的网络切片当用户设备发起连接请求时，根据NSSF5G NSSF请求中的（单一网络切片选择辅助信息）以及用户订阅的切片权限，决定将用户会话分配到哪个特定切片实例S-NSSAI维护着切片实例与的映射关系，指导选择合适的网络切片实例和相应的控制面节点在复杂场景下，如用户同时接入多个切片、切片间漫游或NSSF AMF/SMFAMF切片间负载均衡时，起到协调和决策作用通过的智能选择，网络能够为不同业务提供差异化的网络服务，实现资源的高效利用NSSF NSSF5G网功能注册发现NRF服务注册流程各网络功能（）在启动后向注册其提供的服务信息，包括服务类型、实例标识、支持的接口、容量信息、负载状态等维护这些信息的实时数据库，并定期接收NF NRFNRF的更新报告，确保数据的准确性NF服务发现机制当网络功能需要调用其他的服务时，它向发送服务发现请求，指定所需服务类型和筛选条件根据请求参数和注册数据库，返回符合条件的实例列表，包括它NF NRFNRF NF们的访问信息和状态数据负载均衡与优化收集各的负载状态信息，在服务发现响应中提供负载指示这使得请求方能够选择负载较轻的实例，实现自然的负载分散还支持根据地理位置、延迟等因素NRFNFNF NRF进行优化选择，提升服务质量架构演进5G RAN（射频单元）RU处理物理层低级功能与射频处理（分布单元）DU负责实时处理的物理层高级功能（集中单元）CU执行非实时的上层协议处理无线接入网（）架构采用了功能分离设计，将传统基站功能拆分为（集中单元）、（分布单元）和（射频单元）三部分这种分离架5G RANCU DU RU构带来了显著优势首先，集中化的可以跨多个基站协调资源调度，提升频谱效率；其次，将实时性要求高的处理放在中，非实时功能放在中，CU DUCU优化了网络时延性能；第三，功能分离后各单元可以灵活部署，适应不同场景需求负责、等高层协议处理，可以部署在中心机房或边缘数据中心；负责物理层高级处理和层功能，通常部署在离基站较近的位置；CU PDCPRRC DUMAC负责射频信号处理，必须部署在天线附近不同单元之间通过标准化接口连接，包括之间的接口和之间的前传接口（如）RU CU-DU F1DU-RU eCPRI这种开放架构也为多厂商设备互通创造了条件终端设备（）在中的作用UE5G终端设备（）是连接用户与网络的关键节点，相比终端，在硬件和软件上都有显著升级首先是射频前端支持更广频段，包5G UE4G5G UE括和毫米波频段；其次是采用更复杂的多天线系统，支持大规模和波束赋形技术；再次是终端侧处理能力增强，支持更高的Sub-6GHz MIMO调制阶数和编码效率终端能力多样化是一大特点，不同类型终端可以向网络申请不同服务类型和等级例如，设备可能请求切片服务，工业5G QoSAR/VR eMBB控制设备可能需要服务，而物联网传感器则使用服务终端还增强了边缘计算能力，可以与边缘服务器协同工作，分担部分计URLLCmMTC算任务，降低网络负荷和响应时延此外，终端普遍支持双连接技术，可同时与和网络保持连接，确保服务连续性5G4G5G核心网与接入网分工功能模块接入网职责核心网职责RAN5GC移动性管理小区间切换控制全局移动性跟踪与管理会话管理无线资源分配会话建立与控制PDU保障空口执行策略制定与下发QoS QoSQoS负载均衡小区间负载分担切片级和网络级负载均衡安全管理空口加密与完整性保护用户认证与安全上下文管理计费统计无线资源使用记录业务级计费与统计网络中，核心网与接入网的功能边界更加清晰，两者通过标准化的接口连接核心网专注于业5G NG务控制、网络功能编排和全局资源调度，而接入网则专注于无线资源管理和无线信号传输这种分工使得网元功能更加专一化，同时也便于独立演进核心网采用服务化架构，各功能模块松耦合，且多部署在数据中心，而接入网则需要分布式部署在靠近用户的位置在边缘计算场景下，部分核心网功能（如）也会下沉到接入网附近，以缩短数据UPF传输路径，降低时延这种灵活的功能部署是网络的重要特征，使其能够适应各种复杂的业务场5G景需求的关键技术之一5G Massive MIMO多天线技术波束赋形性能提升技术在基站侧通过精确控制各天线单元的幅技术使系统容Massive MIMOMassiveMIMO部署数十甚至上百个天线单元，度和相位，能量提升倍，覆盖增强MassiveMIMO3-

51.5-显著超越的×或×配够形成定向波束，精确指向目倍，同时服务用户数增加4G224423-4置典型的基站可配备标用户，同时对其他用户形成倍在高密度区域，峰值频谱5G（发收）或更零点或弱信号区域，大幅提升效率可达，是64T64R646440bit/s/Hz4G多天线，形成大规模阵列，极信干噪比，实现空间复用的倍5-6大扩展了空间维度资源能效优化通过定向波束和空间复用，单位比特传输能耗降低以上80%智能功率分配算法根据实时信道状况优化发射功率，在保证覆盖的同时降低总能耗毫米波技术（）mmWave毫米波特性与优势毫米波挑战与解决方案毫米波是指以上的高频电磁波，波长在毫米级别主传播损耗大通过波束赋形增强信号强度，提升24GHz5G•10-15dB要使用的毫米波频段包括、、等相比增益24GHz28GHz39GHz传统蜂窝频段，毫米波提供巨大的可用带宽，单载波带宽可达穿透能力弱采用小区密集化部署，并结合反射和绕射技术•，比的大倍400MHz-800MHz4G20MHz20-40雨衰和气体吸收通过链路预算留有余量，并使用自适应功如此宽的带宽使得毫米波能够支持极高的数据传输速率，峰值速•率控制率可达以上，适合大容量场景此外，毫米波的20Gbps eMBB短波长使得同等天线物理尺寸下可以容纳更多天线单元，有利于波束对准复杂开发快速波束扫描和跟踪算法，精确定位用•实现紧凑型大规模阵列户MIMO覆盖范围有限与频段协同工作，形成多层覆盖•Sub-6GHz终端功耗高采用低功耗射频设计和智能休眠机制•波束赋形与动态频谱管理波束赋形技术波束赋形是信号传输的关键技术，通过调整天线阵列中各单元的相位和幅度，使电磁能量集中在特定方向，形成定向波束这不仅提高了信号强度，还能减少干扰，实现5G空间复用支持多种波束类型，包括波束、波束和波束，满足不同场景需求5G SSBCSI-RS PDSCH/PUSCH动态频谱共享动态频谱管理（）允许与在同一频段动态共享频谱资源，无需专门为保留频段系统根据实时业务需求和用户分布，动态调整与的资源分配比例，最大DSS5G4G5G5G4G化频谱利用效率这种技术大幅降低了网络部署的初期成本，加速了覆盖扩展5G认知无线电技术网络引入认知无线电技术，通过实时频谱感知，识别未被充分利用的频谱资源基于感知结果，系统可以动态接入空闲频段，并在主用户出现时迅速释放资源，避免干扰5G这一技术使能够利用更广泛的频谱资源，包括一些非专用频段5G网络切片实现机制300+切片模板参数标准定义的可配置参数总数层5隔离级别从共享到物理隔离的梯度选择种3基本切片类型、和标准模板eMBB URLLCmMTC1ms切片创建速度自动化编排系统的目标响应时间网络切片是最核心的能力之一，它通过在共享物理基础设施上创建多个逻辑独立的端到端网络，为不同的业务场景提供定制化服务切片的实现涉及三个5G关键组件管理与编排层负责切片生命周期管理和资源调度；网络功能层提供虚拟化的网络功能实例；基础设施层则提供可编程的计算、存储和网络资源切片隔离是保障服务质量的核心，包括资源隔离（专用或共享资源池）、流量隔离（独立转发路径）和功能隔离（专用网元实例）根据业务需求，切片可以实现不同级别的隔离，从完全共享到完全专用在实际部署中，运营商通常预定义多种切片模板，如切片、切片和切片，用户可以eMBB URLLCmMTC在模板基础上进行个性化定制，调整特定参数以满足其独特需求边缘计算（）在中的应用MEC5G超低时延体验端到端时延降至1-10ms本地流量分流流量本地处理80%分布式计算能力释放终端设备算力限制数据本地化处理满足数据安全与隐私要求多接入边缘计算（）是网络架构中的关键组成部分，它将云计算能力下沉到网络边缘，靠近用户设备的位置在架构中，主要通过的灵活部署MEC5G5G MEC UPF和本地流量分流（）功能实现边缘可以部署在靠近接入网的位置，将特定业务流量直接分流到本地边缘云，无需经过中心网络ULCL UPF赋能了大量创新应用场景工业自动化控制受益于低至的响应时间；车联网应用通过边缘处理实现车辆间实时协同；应用将计算密集型渲染任务卸MEC1ms AR/VR载到边缘服务器，减轻终端负担；视频分析和监控系统可在边缘完成初步筛选，大幅减少回传流量边缘计算与网络切片结合，能够为不同垂直行业提供定制化的计算和网络环境，满足其特定需求云网融合与自动化运维云网资源统一化端到端编排系统时代，计算资源与网络资源的边界日益模糊，形成统一资源池先进的编排平台实现网络切片、网络功能和基础设施的协同编排5G云网融合平台将分散在各处的算力、存储和网络带宽进行统一管理基于意图的网络管理允许用户以业务需求描述网络配置需求，系统和调度，实现资源的动态分配与弹性伸缩，提升整体利用率自动完成转换和实施，大幅简化网络部署与调整过程智能化自动运维开放接口与生态构建人工智能和机器学习技术深度融入网络运维，实现故障预测、自动标准化支持跨厂商设备的统一管理与协作，打破传统烟囱式架API修复和容量规划闭环自动化系统持续监控网络状态，在问题发生构开放接口使第三方能够便捷开发增值服务和管理工具，形成繁前主动干预，显著提升网络可靠性并降低运维成本荣的云网融合生态系统在网络中的作用AI5G网络安全挑战5G切片安全隔离边缘计算安全网络切片使多个逻辑网络共享物理基础设施，带来了新的安全挑战切片间需将计算资源分散部署，扩大了攻击面边缘节点通常部署在物理安全性较MEC要强隔离机制，防止安全漏洞或攻击跨切片传播同时，针对不同安全级别的低的环境中，面临更高的硬件攻击风险敏感数据在边缘处理也带来数据保护业务，需要提供差异化的安全保障措施，如金融和医疗切片需要更高级别的数难题，需要建立完善的身份认证、访问控制和数据加密机制，确保边缘节点安据保护全虚拟化与云安全开放接口风险大量采用和云原生技术，引入了容器安全、虚拟化逃逸等新风险不同网络采用开放架构，增加了攻击入口点服务化接口可能成为拒绝服务5G NFV5G API网络功能共享计算资源，需要在虚拟层和容器层实施严格的隔离控制同时，和滥用的目标第三方接入网络能力也带来安全管控挑战，需要建立严格的API基础设施供应链安全和中间件漏洞成为关注重点，需要全生命周期的安全管控接口安全审计、流量控制和异常检测机制，防范外部攻击的网络部署方式5G非独立组网（）独立组网（）NSA SA非独立组网是初期部署的主要方式，它利用现有核独立组网是的最终目标架构，它采用全新的核心网5G4G LTE5G5G心网（）作为控制面，同时部署基站提供数据面服（）和基站，完全独立于网络架构能够充EPC5G NR5GC5G NR4G SA务这种方式的主要优势是快速部署，无需建设全新核心网，分发挥技术的全部潜力，支持所有三大应用场景5G5G可以快速提供高速体验5G控制信令通过传输•5G NR控制信令通过传输•4G LTE用户数据通过传输•5G NR用户数据通过传输（）•5G NROption3x核心网采用服务化架构的•5GC移动性管理依赖锚点小区•4G支持网络切片、边缘计算、超低时延等高级功能•典型应用增强型移动宽带（）•eMBB典型应用和垂直行业解决方案•URLLC主要缺点无法支持网络切片、边缘计算等高级功能•主要挑战建设成本高，覆盖完善需时间•典型网络架构图示例5G用户设备层包括各类终端，如智能手机、设备、工业终端、车载单元等通过无线接口（）连接到接入网IoT Uu无线接入网层由组成，内部分为、、三个功能单元通过接口与核心网相连，通过接口实现基站间协同gNodeB CUDURUNG Xn核心网控制面包含、、、、、、等网元，通过服务化接口（）互相通信，负责业务控制和决策AMFSMFPCFAUSFUDM NSSFNRF SBI核心网用户面主要由组成，负责用户数据转发可以部署在中心或边缘位置，通过接口与相连，接口与外部网络相连UPF N3RAN N6运营与管理层包括系统、、切片管理、编排器等，负责网络的全生命周期管理和业务编排MANO OSS/BSS网络部署案例三大运营商5G中国移动中国电信中国联通中国移动采用双频段协同覆盖中国电信与中国联通共建共享网络，主要中国联通除了与中国电信的共建共享合作外，

2.6G+

4.9G5G策略，其中频段作为基础覆盖层，使用频段两家公司在全国范围内按还率先推出了光网云应用的融合服

2.6GHz

3.5GHz5G+++频段作为容量增强层在核心网方面，区域划分建设责任，共同使用基站资源，大幅务策略在网络架构上，中国联通采用了

4.9GHz全面采用架构，部署了全云化的，支降低了建设成本中国电信独立部署核心（控制和用户面分离）的部署方式，在SA5GC SACUPS持网络切片和边缘计算中国移动已建成全球网，并在全国多个城市部署边缘节点，多个省市试点下沉式部署，支持本地流MECUPF规模最大的网络，基站总数超过推出了工业互联网、智慧医疗等多个行业解决量分流同时，联通还积极推进技术5G SA140O-RAN万个，覆盖全国所有地级以上城市方案目前共建共享基站总数已超过万落地，建设了多个开放实验室，探索多厂商设5G80个备互通与垂直行业融合5G智能制造智慧医疗智能交通在工业场景中，专网替代高带宽低延迟特性使远程医基于技术的车路协同系

4.05G5G5G-V2X传统有线和网络，实现工疗和远程手术成为可能国内某统实现车辆与基础设施的实时通Wi-Fi厂内设备的灵活互联例如，某三甲医院基于网络搭建远程信某智慧高速公路项目部署5G汽车制造商部署专网连接会诊平台，实现超高清医学影，支持车辆编队行驶、5G4K5G+MEC、机械臂和质检系统，实现像实时传输，覆盖多家县级风险预警和自适应红绿灯，交通AGV100生产线柔性化，效率提升，医院，诊断效率提升，患者效率提升，事故率降低35%60%25%30%缺陷检出率提高转诊率降低28%45%智慧城市网络连接城市各类传感器和5G设备，实现智能管理某省会城市基于网络部署智慧灯杆、5G环境监测站和视频监控系统，覆盖主城区平方公里，能耗降200低，应急响应速度提升18%40%未来演进方向5G空天地一体化5G-Advanced标准，强化人工智能网络能力卫星通信与蜂窝网络协同无缝覆盖3GPP R18-R20迈向集成感知与通信6G太赫兹通信、量子通信等前沿技术融合网络同时提供通信与环境感知功能技术仍在持续演进，（增强版）作为向过渡的关键阶段，将在年前开始商用部署将深度整合能力，实现网络自优5G5G-Advanced5G5G6G20255G-Advanced AI化和智能化运维，同时增强对工业互联网、沉浸式媒体和智慧城市等场景的支持上行能力提升、确定性网络和超低功耗物联网是其重点增强方向更远期的演进方向包括空天地一体化网络，通过结合卫星通信、高空平台和地面网络，实现全球无缝覆盖；集成感知与通信（）技术使通信网络兼具环境感知功能，ISAC为自动驾驶、智能工厂提供实时环境感知；而终极的技术则探索太赫兹通信、全息通信和量子通信等前沿领域，目标是在年前实现商用6G2030总结技术创新引领全面重构网络架构服务化云原生2灵活部署与高效扩展技术融合创新跨领域跨行业赋能持续演进发展迈向更智能互联世界网络架构通过服务化设计、控制与用户面分离、网络切片和边缘计算等创新，从根本上改变了移动通信网络的构建和运营方式这种全新架构不仅带来了性5G能的提升，更重要的是提供了前所未有的灵活性和可扩展性，使网络能够适应各种复杂多变的业务场景网络的意义远超通信技术本身，它是连接物理世界和数字世界的关键基础设施，为数字经济发展提供了强大引擎随着技术不断成熟和应用场景不断丰富，5G网络将持续演进，与人工智能、大数据、云计算等技术深度融合，共同构建万物互联的智能世界5G提问与互动常见问题解答欢迎针对网络架构的各个方面提出问题，如核心网组件功能、网络切片实现机制、5G边缘计算部署等细节内容我们将提供详细的技术解析和实践经验分享联系方式如有后续技术交流需求，可以通过以下方式联系我们的技术团队电子邮箱，微信公众号技术前沿，技术交流群5g.tech@example.com5G123456789资料获取本次演讲的和补充技术资料将通过会议系统分享给各位参会人员我们还准备了PPT一系列技术白皮书和最佳实践指南，可在官方网站技术社区板块下载反馈建议欢迎扫描屏幕上的二维码，提交对本次技术分享的反馈和建议您的意见将帮助我们不断完善内容和提升分享质量期待在未来的技术交流活动中再次与您相会！。