培训目标
学完本课程后，您将能:
了解5G愿景、应用场景、协议进展及产业发展
了解5G网络组网方式及演进
了解5G无线空口关键技术
了解5G网络架构及相关技术
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目 录
1. 5G愿景、应用场景、协议进展及产业发展
2. 5G网络组网方式及演进
3. 5G无线空口关键技术
4. 5G网络架构及相关技术
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目 录
1. 5G愿景、应用场景、协议进展及产业发展
1. 5G愿景、应用场景
2. 5G 协议标准的最新进展
3. 5G全球商用计划
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IMT-2020
2015年10月26日至30日，在瑞士日内瓦召开的2015无线电通信全会上，国际电联无线电通信部门
(ITU-R)正式批准了三项有利于推进未来5G研究进程的决议，并正式确定了5G的法定名称是“IMT-
2020”
伴随着ITU5G计划的推出和实施，中国推进5G网络的步伐明显加速。中国5G技术研发试验在政府的
领导下，依托国家科技重大专项，由IMT-2020（5G）推进组负责，正在积极实施
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5G上升为国家战略 谁领先5G，谁就站在了未来经济的制高点
先把路修好，路修好了车自然会来，还可以刺激内需
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ITU对IMT2020愿景的描述
10Gbit/s
•基于云的AI接入需要1Gbit/s 的
速率
AI
eMBB
VR
eMBB（增强型MBB）
uRLLC（超高可靠性与超
低 时延业务）
1ms
Source: ITU R. M.[ ]
mMTC（海量连接的物
联网业务）
1百万连接
每平方公里
(1000X traffic)
车联网 智能制造
mMTC
Y2025:1000亿连接
900亿
物联网
100亿
人口
VR是下一个社交平台
—Zuckerberg keynotes in
MWC2016
uRLLC
关键行业连接
远程医疗
Page6
MR：Microsoft Hololens
行业代表：
VR： Oculus Rift 和HTC vive AR
你看到的一切都是假的 你已经分不清真假你能分清哪个真，哪个假
沉浸感
Immersion
交互性
Interaction
多维度感知
Imagination
全息
Panoramas
VR/AR/MR等业务对速率提出更高需求
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Mobile VR PC
VR
5G NR
Cloud VR
考虑到未来VR使用场景无处
不在，Cloud VR实现了终端
的无线化，并通过云端服务
器完成图像渲染，极大地降
低终端成本并提升了用户体
验。
Cloud VR对移动网络带来了
更高的要求，比如，入门级
的体验需要100Mbps带宽和
10ms时延，而极致的体验则
需要和2ms的低时
延，只有5G网络才能满足
VR极致体验的诉求。
Cloud VR需要5G网络支持
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Cloud VR市场空间大，细分场景众多，需要分批次使能行业成熟
互动类场景，视频业务泛延伸
接收类场景，视频业务强延伸
发展成熟度曲线
游戏
视频
教育IDC 《全球半年度增强现实和虚拟现实产值指南》
$178亿 $1740亿114
$68亿 $200亿43
$110亿 $1540亿141
消费者
2017年全球VR/AR的产品与服务市场空间$91亿，预测18增长95 ，达到$178亿
行业
市场空间 细分场景的关注度
年复合增长率
2018年 2021年
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全球VR/AR市场空间
共享单车 智慧城市
IoT构建更好的连接社会
大规模的物联网：万物互连，万物互通
智能电表 智能停车场
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超低时延：5G在垂直行业的应用
智能电网
• 监控和控制
• 故障自恢复
无人机
• 公共安全
• 农林、配送
智能医疗
• 远程手术
智能制造
• 机器人通
信与控制
以及更多
……
时延要求：5-50ms
可靠性要求：非常高
时延要求：10-30ms
可靠性要求：高
时延要求：10-100ms
可靠性要求：高
时延要求：10-100ms
可靠性要求：非常高
5G时代十大应用场景
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目 录
1. 5G愿景、应用场景、协议进展及产业发展
1. 5G愿景、应用场景
2. 5G 协议标准的最新进展
3. 5G全球商用计划
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3GPP加速5G标准进程
2018 2019 2020
3G
PP
RAN Rel-14 Rel-15 Rel-16
5G Phase 1 5G Phase 2
标准加速
原定进程
IMT-
2020
商用
2018Q1
预商用
2014 2015 2016 2017
OTSA*
美国Verizon联合KT组建的5G
Open trial specification Alliance
Polar Code入选R15 eMBB短码，边缘化OTSA，初步维护了全球统一标准
Phase I：2018年6月份/Rel-15已完成，解决部分迫切的运营商市场需求，优先eMBB和部分uRLLC业务
非标OTSA存在着破坏5G全球统一标准和割裂产业链的风险
Non-Standalone Standalone
NR eMBB NR eMBB
NR
eMBB+uRLLc+mMTC
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R15（基础版本）
• 构筑NR技术框架
新波形
numerology, 帧结构
编码、调制&信道
massive MIMO
灵活双工
•
网络架构Ready
上下行解耦
CU-DU高层切分
NSA / SA
R16（完整竞争力）
•
行业应用基础设计
uRLLC
•持续提升NR竞争力
新多址
eMBB Sub6GHz增强
自回传
•开创行业数字化
uRLLC增
强 mMTC
D2D
V2X
Unlicensed
R15 Ph1 NSA标准(eMBB)在冻结
2014 2015 2016 2018 20192017
3GP
P
Rel-15 Rel-16
IMT-
2020
商用
非独立组网
Option 3
LTE演进空
口
2020
, R15 frozen
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独立组网
Option2
R15 Late
drop
Option4/7
Full IMT-2020
eMBB+uRLLc+mMTC
•
•
NSA-NR: Non-standalone New Radio
SA-NR: Standalone New Radio
2015 2016 2017
Rel-13 Rel-14
2018
Rel-15
2019
Rel-16
NR
NSA-NR SA-NR
（）（）
2020
Rel-17
eMBB 10Gbps
uRLL
C
1ms
mMTC 1Million/km
2
持续演进
5G NRL
TE
(v
)EPC
S1-C
CN
RAN
NSA-NR
LTE将作为5G NR的锚点 X2
S1-U
eLTE演进是5G的重要组成部
分
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目 录
1. 5G愿景、应用场景、协议进展及产业发展
1. 5G愿景、应用场景
2. 5G 协议标准的最新进展
3. 5G全球商用计划
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5G第一波市场主要聚焦FWA和eMBB业务
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由于4G IOT才处于起步阶段，5G 物联网预计2020年后开始应用
4G IOT将是5G探索垂直行业的第一步，做好IOT业务就是做好5G业务
uRLLC
第二波应用
智能制造车联网 云服务AI机器人
联合龙头行业，探索典型业务应用场景需求 聚合生态合作伙伴，打造5G产业链和生态圈
苹果新机发布会上展
示手机的AR应用
华为Mate9、荣耀V9
LG、魅族、VIVO等
AR指导工程布线360 VR直播 无人机视频回传
视频监控 高清视频
AR/VR/高清视频元素成为终端及外设卖点
2K屏成为中高端
终端标配：
Iphone8、8plus
三星S8、S7 edge
5G三波应用逐步推进，循序商用
AR/VR/高清视频/无人机等逐步应用
eMBB
第一波应用
mMTC
第三波应用
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目 录
1. 5G 愿景与产业发展
2. 5G网络组网及演进
3. 5G网络新架构和新空口关键技术
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5G组网2大场景
NSA (Non-Standalone非独立组网) SA (Standalone 独立组网)
• 支持eMBB/uRLLC/mMTC及网络切片
• 需要新建5G Core
• 对5G的连续覆盖有较高要求
S
1
EPC
L
TE
5G
NR
5G
CORE
NG-C NG-
U
控制面
用户面
• 支持eMBB
• LTE为锚点，复用4G核心网，快速引入5G NR
• 5G叠加于4G网络上，无需提供连续覆盖
L
TE
S
1
EP
C
控制面
用户面
5G
NR
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5G组网方案
S1-U
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NSA组网数据分流方案
从LTE到NR的数据分流
存量LTE BBU需要改造扩
容
Option 3
X2
PDCP/L
RLC/L
MAC/L
PHY/L
RLC/NR
MAC/NR
PHY/NR
PDCP/NR
LTE BBU NR BBU
EPC+
L
TE
从NR到LTE的数据分流
NR覆盖不够存在多次切换
Option 3x
PDCP/L
RLC/L
MAC/L
PHY/L
RLC/NR
MAC/NR
PHY/NR
PDCP/NR
EPC+
NR L
TE
NR
X2
LTE BBU
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NR BBU
X2
X2
SA组网
5G网络组成包括
无线网络：NR (New RAN)
核心网：NGC （Next Generation Core)
5G无线网络接口包括：
Xn
NG-C（控制面板）
NG-U（用户面）
Uu（无线空口）
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NGC Vs EPC
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EPC网元功能 对应NGC网络功能
MME 移动性管理 AMF
鉴权管理 AUSF
PDN会话管理 SMF
PDN-GW PDN会话管理
用户面数据转发 UPF
SGW 用户面数据转发
PCRF 计费及策略控制 PCF
HSS 用户数据库 UDM
演进路线分享（D运营商策略）
NSA(Opt 3x) -> Option 7(optional) -> Option 4/2
NSA选用Option3x，以实现快速部署NR
5G的核心网部署之后，如果NR覆盖好，跳过Option7x，采用路线1
5G的核心网部署之后，如果NR覆盖不好，用Option7x，LTE继续做锚点，采用路线2
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无线网络云化演进概述
天馈
汇聚
站点
RAN-CU云化
DU
DU
DU+RRU
BBU
（Centralized）
BBU
（Distributed）
CPRI/eCPRI
CPRI/eCPRI
CPRI/eCPRI
CPRI/eCPRI
IP
D-RAN
传统部署方式，组
网部署简单。
C-RAN
BB集中部署，可节省站点机
房，BB集中可以有协同增益。
CU云化部署
RAN-CU功能集中云化部署，更好的DC、分流、边缘
计算、智能运维。
CU/DU分设后，对
可靠性要求更高，避
免单点故障
时延小于10ms
RRU/AAU RRU/AAU
5G部署初期
RRU/AAU
5G灵活部署架构支持多种业务诉求
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标准上关于CU-DU切分的讨论
PDCP
Low-
RLC
High-
MAC
Low-
MAC
High-
PHY Low-PHY
PDCP
Low-
RLC
High-
MAC
Low-
MAC
High-
PHY Low-PHY
Option 5Option 4 Option 6 Option 7Option 2Option 1
RRC
RRC
RF
RF
Option 8
Data
Data
High-
RLC
High-
RLC
Option 3
CPRI
RAN-NRT功能 RAN-RT功能CU DU
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目 录
1. 5G 愿景与产业发展
2. 5G网络组网及演进
3. 5G网络新架构和新空口关键技术
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目 录
3. 5G网络新架构和新空口关键技术
1. 5G网络新空口关键技术
2. 5G网络新架构及关键技术
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更宽的频谱
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5G空口频谱 – “Sub 6G”与“毫米波”
在3GPP协议中，5G的总体频谱资源可以分为以下两个频谱范围FR（Frequency Range）
FR1：Sub 6G频段，也就是我们说的低频频段，是5G的主用频段；其中3GHz以下的频率我们称之为sub3G，
其余频段称为C-band
FR2: 6G以上的毫米波，也就是我们说的高频频段，为5G的扩展频段，频谱资源丰富
Sub 6G
以为主
10 50403020 60 80701 2 5 63 4
5G 扩展频段5G 主频段
90
G Hz
可见光
毫米波
以28/39/60/73GHz为主
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C-band 和高频G30/G40将成为5G的可获得频谱
4030 45
3 GHz
GHz GHz
GHz 3 GHz
3 GHz
20
欧盟
RSPG 美
国FCC
工信部
日本MIC
韩国MSIP
已确认
确认中
待确认
GHz
GHz
G30 G40mmWave
GHz
欧洲
美国
中国
日本
韩国
C-band（ — ）可以提供至少200M的全球带宽，将成为5G网络的主力频谱
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2 GHz WRC-19 候选, 移动业务首选频谱
WRC-19 候选, 非移动业务首选频谱
WRC-19 框架以外
FR1（Sub 6G）频段 (3GPP )
n41 2496-2690MHz 2496-2690MHz TDD
NR 频段 上行 下行 双工
n1 1920-1980MHz 2110-2170MHz FDD
n2 1850-1910MHz 1930-1990MHz FDD
n3 1710-1785MHz 1805-1880MHz FDD
n5 824-849MHz 869-894MHz FDD
n7 2500-2570MHz 2620-2690MHz FDD
n8 880-915MHz 925-960MHz FDD
n20 832-862MHz 791-821MHz FDD
n28 703-748MHz 758-803MHz FDD
n38 2570-2620MHz 2570-2620MHz TDD
n50 1432-1517MHz 1432-1517MHz TDD
n51 1427-1432MHz 1427-1432MHz TDD
n66 1710-1780MHz 2110-2200MHz FDD
n70 1695-1710MHz 1995-2020MHz FDD
n71 663-698MHz 617-652MHz FDD
n74 1427-1470MHz 1475-1518MHz FDD
n79 TDD
NR 频段 频率范围 双工
n75 1432-1517MHz SDL
n76 1427-1432MHz SDL
n77 TDD
n78 TDD
n80 1710-1785MHz SUL
n81 880-915MHz SUL
n82 832-862MHz SUL
n83 703-748MHz SUL
n84 1920-1980MHz SUL
C-波段传统FDD频段
传统TDD频段 补充上行频段
3GPP定义的NR Sub 6G频段， 包括传统的
FDD/TDD频段及C波段和补充上行频段
Sub 6G的小区带宽高达100M
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FR2（毫米波）频段 (3GPP )
NR频段 频率范围 双工模式
n257 26500 MHz – 29500 MHz TDD
n258 24250 MHz – 27500 MHz TDD
n260 37000 MHz – 40000 MHz TDD
毫米波
当前协议标准毫米波定义的频段有三个，全部为TDD模式。
工业和信息化部批复新增5G技术试验用频
_5G 毫米波频谱规划建议白皮书-------发布单位：未来移动通信论坛
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5G小区带宽
5G取消了5M以下的小区带宽，大带宽是5G的典型特征：
Sub 6G小区最大小区带宽100M
毫米波最大小区带宽400M
20M以下带宽定义主要是满足既有频谱演进需求
FR1
5M
10M
15M
20M
25M
40M
50M
60M
80M
100M
LT
E
5M
10M
15M
20M
3M
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FR2
50M
100M
150M
200M
400M
毫米波部署的挑战
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
High loss Low loss Frequency (GHz)
穿透损耗
标准多窗格玻璃
镀膜玻璃
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
20 40 60 80 10
0
12
0
14
0
16
0
18
0
20
0
22
0
24
0
26
0
28
0
30
0
32
0
34
0
36
0
38
0
40
0
42
0
44
0
46
0
48
0
50
0
LOS 28GHz LOS NLOS 28GHz NLOS
路径损耗
Gap:18dB
Gap:18dB
Gap:5dB
Gap:11dB
NLOS路损 28GHz
100m 103 121
300m 121 139
500m 130 148
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穿透损耗 28GHz
标准窗格玻璃 13 18
镀膜玻璃 27 38
毫米波适用场景- 反射多径丰富
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毫米波应用- WTTx，热点eMBB，自回传
反射
毫米波
射
L
绕
OS
LOS
1
璃穿透玻
毫米波用于无线回传
• 集成5G接入和回传功能，基于时间、频率、空
间等维度进行动态调度
• 通过自回传，站点部署更方便
毫米波
自回传
毫米波
LOS
毫米波用于热点eMBB
• 视距场景的室内外热点
• C-Band和毫米波双连接
2 毫米波用于WTTx
• 郊区WTTx接入
• CPE可以室外或者室内安
装
3
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中国移动目标网
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更加灵活高效的空中接口技术
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NR新空口概述
5G NR新空口关键技术
更多多址技术选择
滤波正交频分多址
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• CP -OFDM
• DFT-S-OFDM
其他多址技术
• SCMA
• NOMA
• PDMA
• MUSA
更灵活帧格式
灵活子载波带宽
灵活时隙时长
灵活上下行配置
更高频谱效率
新的信道编码技术
先进的调制技术
原生Massive MIMO
技术
频率利用率提升技术– F-OFDM
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灵活帧结构配置 - Numerology
Numerology：即灵活帧格式，指NR中的SCS（Sub
Carrier Spacing，子载波间隔），以及与之对应的符
号长度，CP长度等参数的灵活配置
由参数μ作为相关配置的索引
参数µ SCS Cyclic prefix
0 15kHz Normal
1 30kHz Normal
2 60kHz Normal, Extended
3 120kHz Normal
4 240kHz Normal
子载波间隔=15k
(TTI=1ms)
子载波间隔=30k
(TTI=)
子载波间隔=60K
（TTI=）
TTI（Slot）= 14 symbols = 1ms
0 1 2 3 4 5 6 7 … 13
TTI（Slot）= TTI
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 …
TTI（Slot）= TTI= …
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 …
NR帧结构
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调制技术-QAM调制
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信道编码技术
数据信道 控制信道
4G Turbo码 TBCC(咬尾卷积码Tail biting convolutional code）
5G LDPC码（长码和短码） Polar码（华为主推）
好比运输旅客的轿车、客车 好比交警的摩托车
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Massive MIMO 大规模天线波束赋形
Massive MIMO(multiple-input multiple-output): 大规模的天线形成阵
列
通过对每个天线进行加权，控制大规模的天线阵列，进一步提升无线覆盖
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Massive MIMO 增强覆盖
业务信道：
高增益窄波束
赋形方向动态调整
广播信道：
高增益窄波束
场景化的波束扫面
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Massive MIMO容量增益 – 多用户复用时频资源
基站选择多个用户，并发调度，通过空分复用，提升频率效率和小区容量
多天线实现多流数据发送， 不同用户接收不同数据流，实现并发数传
MU-MIMO
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讨论：
Massive MIMO技术，在工程应用上，要面对哪些问题？
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更高速率的CPRI接口
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eCPRI 解决方案
按照Ie接口重切分BBU-AAU
eCPRI接口主要目的：降低CPRI接口的数据量
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抱杆空间不足问题
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目 录
3. 5G网络新架构和新空口关键技术
1. 5G网络新空口关键技术
2. 5G网络新架构及关键技术
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SOC
（面向业务的核心网）
灵活的架构 智能管道可编程的能力
Wi-Fi
NB-IoT
Fixed
Indirect
Unlicensed
2/3/4/5 G
支
持
所
有
的
接
入
方
式
FMCSlicingSOACUPS
视频业务
自动驾驶
工业制造
智慧城市
远程医疗
语音通信
支
持
所
有
的
业
务
CUPS : 控制面与用户面分离
SOA : 面向业务的架构
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Slicing: 切片
FMC： 固网移动融合
5G面向业务的核心网将支持所有的连接和所有的业务
边缘DC
城域DC
核心网
(CP+UP)
中央DC
Metro
IP Core
>50ms
Core-CP
Core-UP
Core-UP
Core-UP
• 核心网部署在中心机房，离基站太远，时延大
• 骨干网+城域网的多跳转发无法保证低时延
• 按照业务QoS来把控制面和用户面灵活部
署在不同级别的DC上
• 边缘DC离基站小于20公里
5G核心网
CUPS| SOA| Slicing| FMC
2/3/4G 核心网
>50ms
<20ms
1~5ms
基站
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分布式的用户面满足用户的极致体验
5G核心网
Non-3GPP
eNB
UTRAN
GERAN
SGSN MME PCRF
SGW PGW
ePDG
Qos MM SM PCF
ID Mgn
UDM
Chargin
g
服务管理框架
AF AUF
核心网控制面
5G
New RAT
Non-3GPP
4G
核心网用户面
第三方功能
Encrypt
AUF
…
• 网络架构复杂，功能和硬件绑定
• 新业务或功能需标准组织讨论，上市时间漫长
• 功能与硬件解耦，网络架构开放
• 业务独立，可动态编排，即插即用的部署
2/3/4G 核心网
HSS
DHCP
AAA
CUPS| SOA| Slicing| FMC
策略控制 ：3个网元Vs 1个微服务
用SOA重构控制面，缩短上市时间
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Meter Server
VR Server
中央 DC
SOC：Service Oriented Core
SOC-CP
SOC-UP
SOC CP
CP
SOC-CP
编解码 SA TCP 加速 加密
视频优化 缓存 Web 加速 可靠性
核心网可编程的功能集合
注册 移动管理
鉴权 路由 策略控制用户数据管理 应用功
能
安全 QoS
移动管理 QoS
视频优化 QoS
服务管理
SOC-UP
可靠性 APP server
可靠性 V2X server
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SOC-UP用户面 SOC-CP控制面
安全 服务管理 QoS
智能抄表切片
百万级 连接
语音切片
% 可靠性
车联网切片
1~5ms 时延
4K 视频
~10Gbps
CUPS| SOA| Slicing| FMC
用切片来满足多样的商业需求
切片
5G网络
智能水表等
自动驾驶等
业务/设备 业务/工业
语音、上网移动宽带 -- 20Gbps
低时延高可靠 -- <1ms
NB-IoT 1000连接/km2
5G网络
4G网络
4G网络：语音、文本和上网
5G网络
智能水表等
自动驾驶等
业务/工业
语音、上网移动宽带
业务/设备
-- 20Gbps
低时延高可靠 -- <1ms
NB-IoT 1000连接/km2
5G网络
自动驾驶等
智能水表等
5G网络：语音/上网、物联网、低时延高
可靠等
语音、上网
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为什么5G需要网络切片？
CUPS| SOA| Slicing| FMC
热点区域的体验增强
1Gbps
5G Core
Internet
4/5GWi-Fi
5G Core
Internet
4/5GxDSL
ONT
5G Core
Internet
4/5GFixed
AR
家庭的体验加速
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办公室带宽的按需分配
200Mbps
• 在热点区域融合Wi-Fi和4/5G
• 提升用户体验
• 在居民区融合固网和移动
• 提升效率
• 在办公室的固移融合
• 确保企业用户带宽的按需分配
FMC FMC FMC
200Mbps
1Gbps200Mbps
51~71Mbps
动态带宽管理
CUPS| SOA| Slicing| FMC
用FMC来保证用户随时随地的极致体验
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5G承载网架构的演进
Backhaul
Internet
EPC
4G Network
Backhaul
Internet
CS/PS
3G Network 5G Network
Internet
NG CORE
CP/UP
RNCRNC
Midhaul
UP
CU
Backhaul
UP
CU
UP
CU
NBNBNBNB NB NB eNB
Centralized
BBU
Fronthaul
RRU RRUeNBeNB eNB DU DUDU DU
Centralized
DU
Fronthaul
RU RU
由于数据中心的分布式部署，5G承载中传、回传网络物理上会融在一起
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传输网络的超大带宽
35%
核心
400GE/N*400GE
汇聚
200GE/400GE
35%
接入
50GE/100GE
LTE & 5G
接入50/100GE，汇聚核心200GE/400GE
20%
省干
5G中回传L3到边缘，使能灵活连接
NSA架构
承载网L3到汇聚
LT
E
Layer
2
Core
Netwo
rk
N
R
L2+L3方案下流量转发路径
N
R
LT
E
Core
Netwo
rk
N
R
L3到边缘流量转发路径
N
RN
R
N
R
Layer
3
Layer
3
Layer
3
Xn
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X2
NSA架构
承载网L3到边缘
总 结
5G愿景及应用场景
eMBB、mMTC、URLLC
5G网络架构
独立组网架构
非独立组网架构
5G关键技术
无线：F-OFDM、新信道编码技术、massive MIMO
核心网：网络切片、SBA网络架构
承载网：回传L3到边缘
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