《網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)與運維》課件-項目一 5G技術(shù)特點和網(wǎng)

1.15G技術(shù)特點認知5G技術(shù)特點概述5G低能耗特點5G高速率特點5G萬物互聯(lián)特點5G低時延特點5G網(wǎng)絡(luò)特性指標5G網(wǎng)絡(luò)特點就是為用戶提供光纖般的接入速率，“零”時延的使用體驗，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度、超高連接數(shù)密度，超高移動性以及超高網(wǎng)絡(luò)能效。5G技術(shù)特點概述5G低能耗特點5G高速率特點5G萬物互聯(lián)特點5G低時延特點低能耗5G帶來的超高能效：5G的功耗不能高于4G，雖然5G的總功耗大于4G（原因是帶寬大，達到100M，天線收發(fā)多，達到64T64R），但每bit的功耗低，所以這里說5G是每bit的能效比4G高100倍。5G技術(shù)特點概述5G低能耗特點5G高速率特點5G萬物互聯(lián)特點5G低時延特點5G高速率5G網(wǎng)絡(luò)也就是第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，其峰值理論傳輸速度可達每秒10GB+，相比較之前的4G網(wǎng)路傳輸速率提升10倍以上，利用高速率特點可以實現(xiàn)超高清，VR和AR方面的應(yīng)用。標清(240P/360P)高清

(480P/720P)全高清(1080P)超高清(4K)1Mbps2.5-4Mbps4-6Mbps>30-40MMbps10G+bps每用戶VR（虛擬現(xiàn)實），沉浸式體驗5G高速率5G技術(shù)特點概述5G低能耗特點5G高速率特點5G萬物互聯(lián)特點5G低時延特點萬物互聯(lián)5G將滲透到未來社會的各個領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)。萬物互聯(lián)5G將改變社會，未來它將跟人工智能、大數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，開啟萬物互聯(lián)的全新時代，解決人與物、物與物之間的溝通，大到停車場、體育館、購物場所的智能化改造，小到家庭智能硬件、出行，都將重塑我們的生活。實時監(jiān)控城市照明管理公共設(shè)施管理環(huán)境監(jiān)控污染監(jiān)控智能停車實時監(jiān)控智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)智能抄表智能抄表5G傳感器5G網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控實時監(jiān)控5G技術(shù)特點概述5G低能耗特點5G高速率特點5G萬物互聯(lián)特點5G低時延特點低時延5G提出了毫秒級的端到端時延要求，理想情況下端到端時延為1ms，典型端到端時延為5-10ms左右。我們目前使用的4G網(wǎng)絡(luò)，端到端理想時延是10ms左右，LTE的端到端典型時延是50-100ms，這意味著5G將端到端時延縮短為4G的十分之一。5G是實現(xiàn)全自動駕駛的關(guān)鍵，利用端到端低時延的特點，對于智能駕駛技術(shù)來說是突破性的進展。低時延1990s’2000s’20152020s’2030s’基于無線/有線的

RSU通信2G/3G/4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)LTE-V2X(4.5G)5G路邊通信車聯(lián)網(wǎng)

信息化、在線導(dǎo)航、遠程診斷等安全駕駛

V2V,V2I,V2P(V2X)駕駛員輔助及部分自動化智能駕駛

高度自動化及全自動化駕駛5GAutomotiveAssociation(5GAA)WasFoundedinMunich,September,2016智能駕駛KPI需求*由美國汽車工程師學(xué)會和德國汽車工業(yè)學(xué)會聯(lián)合定義>99.999%可靠性<5~10ms端到端時延保證自動化程度傳輸時延(ms)傳輸速率/車（Mbps）典型系統(tǒng)駕駛輔助100-10000.2導(dǎo)航、車道偏離部分自動化20-1000.5自動制動、緊急避險條件自動化10-2016駕駛員監(jiān)控高級自動化/全自動化1-10100無人駕駛谷歌定義自動駕駛?cè)厍皩?dǎo)--云端--全聯(lián)感汽車低時延遠程醫(yī)療部分在對于高速率的需求的同時，也要求低時延，5G網(wǎng)絡(luò)正好可以滿足該需求。端到端時延低于20ms遠程手術(shù)的帶寬要求可達Gbps級別要求5G網(wǎng)絡(luò)可提供專用的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源以避免其他網(wǎng)絡(luò)接入請求要求5G網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)切片,在緊急狀況下提供保障的SLA服務(wù)(guaranteedSLAs)以及高通信優(yōu)先級(trafficprioritization)時延帶寬要求覆蓋整個醫(yī)療區(qū)域覆蓋可用性&可靠性安全1.25G應(yīng)用場景認知5G應(yīng)用場景劃分eMBB業(yè)務(wù)場景mMTC業(yè)務(wù)場景uRLLC業(yè)務(wù)場景5G應(yīng)用商業(yè)模式ITU對5G應(yīng)用場景的劃分5GKPI全方位超越4G5G開啟萬物互聯(lián)，深刻變革社會生活5G應(yīng)用場景劃分eMBB業(yè)務(wù)場景mMTC業(yè)務(wù)場景uRLLC業(yè)務(wù)場景5G應(yīng)用商業(yè)模式eMBB典型應(yīng)用AR/VR或許就是5G的殺手級應(yīng)用，因為AR/VR正好需要速率快和時延低，5G網(wǎng)絡(luò)主要特點正好滿足。AR/VR/高清視頻場景應(yīng)用探索AR遠程協(xié)作8K云VR直播智慧旅游/會展高清遠程示教VR云游戲可應(yīng)用于遠程教育、遠程信訪、遠程黨建等具體業(yè)務(wù)《一塊屏幕改變命運》會展或旅游景點部署人臉識別攝像頭，通過5G回傳，實現(xiàn)人臉識別、認證及軌跡跟蹤。頭戴式AR設(shè)備，通過5G實現(xiàn)高清視頻雙向通訊，實現(xiàn)AR協(xié)作輔助VR游戲在邊緣計算單元實時媒體處理，GPU圖像渲染等，用戶無需配置VR游戲主機，僅需VR顯示單元超高清8KVR直播，超過100Mbps上行直播圖像傳輸速率5G應(yīng)用場景劃分eMBB業(yè)務(wù)場景mMTC業(yè)務(wù)場景uRLLC業(yè)務(wù)場景5G應(yīng)用商業(yè)模式mMTC典型應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用是5G技術(shù)所瞄準的發(fā)展主軸之一，而網(wǎng)絡(luò)等待時間的性能表現(xiàn)，將成為5G技術(shù)能否在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場上攻城略地的重要衡量指針。工業(yè)互聯(lián)變革內(nèi)因呼喚5G，提高生產(chǎn)效率和競爭力1自動化2信息化?智能生產(chǎn)和管理生產(chǎn)和作業(yè)模式創(chuàng)新新產(chǎn)業(yè)體系工業(yè)互聯(lián)的變革內(nèi)因：本質(zhì)是以機器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品以及人之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為基礎(chǔ)，通過對工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實時傳輸交換、快速計算處理和高級建模分析，實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營變革單機/產(chǎn)線自動化MES/ERP3互聯(lián)網(wǎng)化網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)4智能化智能制造網(wǎng)絡(luò)平臺安全工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心要素移動性剛需有線替代野外數(shù)采遠程控制產(chǎn)線柔性5G應(yīng)用場景劃分eMBB業(yè)務(wù)場景mMTC業(yè)務(wù)場景uRLLC業(yè)務(wù)場景5G應(yīng)用商業(yè)模式URLLC典型應(yīng)用uRLLC超高可靠超低時延通信場景主要滿足人-物連接需求，對時延要求低至1ms，可靠性高至99.999%。主要應(yīng)用包括車聯(lián)網(wǎng)的自動駕駛、工業(yè)自動化、移動醫(yī)療等高可靠性應(yīng)用。制式覆蓋范圍最小時延最大速率最高車速美國歐洲中國DSRC300m-1km20ms27Mbps200km/h√√LTE-V100m-3km20ms100Mbps160km/h√√5G100m-3km1ms10Gbps500km/h√√信息服務(wù)類應(yīng)用高精度地圖下載信號燈配時提醒周邊服務(wù)信息推送交通安全類應(yīng)用交叉路碰撞預(yù)警前后車事故預(yù)警路側(cè)異常預(yù)警交通效率類應(yīng)用道路車速引導(dǎo)車輛路徑優(yōu)化道路流量優(yōu)化高度協(xié)同類應(yīng)用車隊編隊行駛遠程遙控駕駛自動泊車入位連接需求覆蓋大（全覆蓋）帶寬100Mbps->1Gbps連接需求覆蓋小（<300m）時延20ms->2ms可靠性99.999%連接需求覆蓋大（1000m->全覆蓋）時延20ms->2ms可靠性99.999%連接需求覆蓋大（1000m->全覆蓋）時延20ms->2ms可靠性99.999%低時延高可靠的通信連接是車聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)到2025年5G連接的汽車將達到5,030萬輛聯(lián)網(wǎng)汽車將在2025~2030年之間持續(xù)大幅增長信息服務(wù)類應(yīng)用交通安全類應(yīng)用5G應(yīng)用場景劃分eMBB業(yè)務(wù)場景mMTC業(yè)務(wù)場景uRLLC業(yè)務(wù)場景5G應(yīng)用商業(yè)模式運營商加速落入流量陷阱亟需尋找新的發(fā)展契機國內(nèi)運營商5G建設(shè)在即，但投入巨大，亟需拓展營收空間

數(shù)字化轉(zhuǎn)型為電信運營商帶來增量市場空間

5G時代，用戶價值計量體系亟需重構(gòu)

以權(quán)益法則為核心增強電信傳統(tǒng)業(yè)務(wù)在5G來臨之際，通過重構(gòu)價值計量體系，差異化的服務(wù)差異化用戶權(quán)益，切入垂直行業(yè)，提升連接價值，通過這種切片化的經(jīng)營思路來拓寬商業(yè)模式類型。切片經(jīng)營打造差異化用戶權(quán)益價值

5G新商業(yè)模式

5G商業(yè)模式將分為三個方面運營商與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈合縱連橫運營商將從管道商的角色，轉(zhuǎn)換成為端到端的服務(wù)商，整合傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)所具備的行業(yè)知識與行業(yè)資源，分享從創(chuàng)新中獲得的商業(yè)價值，比如在汽車行業(yè)，與車企合作，運營商利用自身的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，切入垂直行業(yè)，提供車聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛方面的服務(wù)平臺，幫助車企完成精細化和專業(yè)化的服務(wù)，提高用戶體驗。運營商和互聯(lián)網(wǎng)公司協(xié)作運營商利用自身的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的強大內(nèi)容資源，建立基于5G的內(nèi)容生產(chǎn)、分發(fā)平臺，共同打造和深入發(fā)掘雙方在數(shù)字內(nèi)容領(lǐng)域積累的豐富資源，形成融合型的合作模式，比如在與媒體平臺合力打造豐富的IP資源，利用5G網(wǎng)絡(luò)的特點，給用戶提供極致的視聽體驗。運營商需要一網(wǎng)多用，一網(wǎng)多能運營商通過網(wǎng)絡(luò)切片和虛擬化技術(shù)等新技術(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，提高網(wǎng)絡(luò)的彈性，可以有針對性的提供差異性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如接入速率、時延和智能等方面，利用不同的服務(wù)劃分不同的用戶等級，重建運營商的用戶價值體系，給高價值的用戶更好的使用體驗。1.35G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)認知5G網(wǎng)絡(luò)部署方式5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)5G基站內(nèi)部架構(gòu)5G基站工作原理和部署方式5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展方向

虛擬化、組件化、可編排是5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)最大的特點，各種不同的業(yè)務(wù)場景由不同的網(wǎng)絡(luò)切片來負責(zé)處理端到端組網(wǎng)架構(gòu)

3GPP關(guān)于4G/5G融合網(wǎng)絡(luò)部署方式

5G網(wǎng)絡(luò)部署方式協(xié)議定義的多種5G網(wǎng)絡(luò)部署方式，根據(jù)5G控制面錨點不同區(qū)分為兩大類：獨立部署（SA）和非獨立部署(NSA)獨立部署(Standalone)：是指以5GNR做為控制面錨點接入5GCOption2架構(gòu)是將獨立的新無線接口（NR）連接到5GC（下一代核心網(wǎng)）5GCNROption2:StandaloneNR,5GCconnected優(yōu)勢劣勢對現(xiàn)有2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)無影響不影響現(xiàn)網(wǎng)2G/3G/4G用戶01可快速部署，直接引入5G新網(wǎng)元，不需要對現(xiàn)網(wǎng)改造當NR未實現(xiàn)連續(xù)覆蓋時，語音連續(xù)性依賴跨系統(tǒng)切換需要同時部署NR和5GC引入5GC，提供5G新功能新業(yè)務(wù)5GNSA網(wǎng)絡(luò)部署方式非獨立NR部署(Non-standalone)：是指5GNR的部署以LTEeNB做為控制面錨點接入EPC，或以eLTEeNB做為控制面錨點接入5GC;Option3與Option7的區(qū)別在于，Option3的核心網(wǎng)采用EPC，使用LTEeNB,而Option7的核心網(wǎng)采用5GC，使用eLTEeNB。EPC5GCLTENROption3:Non-Standalone,LTEassistedEPC5GCLTENR1AOption3a:Non-Standalone,LTEassistedOption7:Non-Standalone,LTEassistedEPC5GCeLTENREPC5GCeLTENROption7a:Non-Standalone,LTEassisted1A-LIKEEPC5GCLTENROption3x:Non-Standalone,LTEassistedOption7x:Non-Standalone,LTEassistedEPC5GCeLTENROption3系列Option7系列Option3/3xOption7/7x方案對比NSAOption3模式下，LTEeNodeB不但要作為NR錨點，還需要作為數(shù)據(jù)匯聚和分發(fā)點，對LTEeNodeB處理能力要求很高。Option3X作為Option3的優(yōu)化方案，將NR作為數(shù)據(jù)匯聚和分發(fā)點，充分利用NR設(shè)備處理能力更強的優(yōu)勢，便捷提升網(wǎng)絡(luò)處理能力。同樣情況也適合Option7/7x方案。Option3系優(yōu)勢Option3系劣勢對NR覆蓋無要求語音業(yè)務(wù)連續(xù)性有保障無法支持5GC引入的新業(yè)務(wù)改動小，投資少，建網(wǎng)速度快數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對NR覆蓋無要求語音業(yè)務(wù)連續(xù)性通過VoLTE保證，要求VoLTE連續(xù)覆蓋需要新建5GC，建網(wǎng)進度依賴于5GC產(chǎn)業(yè)成熟度LTE需升級改造為eLTE，改動較大支持5G5GC引入的新業(yè)務(wù)需要推動5G到2G/3G網(wǎng)絡(luò)的CSFB的語音回落流程Option7系優(yōu)勢Option7系劣勢SAvsNSA優(yōu)劣勢分析相對于NSA，SA對LTE現(xiàn)網(wǎng)改造更小，且便于引入5G新業(yè)務(wù)，但是投資成本高，產(chǎn)業(yè)進度略晚，SA和NSA各有優(yōu)劣，建議運營商根據(jù)實際需求選擇建網(wǎng)模式。SAOption2對4G

LTE網(wǎng)絡(luò)無影響，建網(wǎng)一步到位5G按需投資，快速建網(wǎng)，投資回報更快5G建設(shè)和4GLTE強綁定，NSA到SA的過程需要無線網(wǎng)和核心網(wǎng)多次升級需要5GNR成片連續(xù)覆蓋，初期投資成本高支持5G各種新業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)切片NSA標準凍結(jié)早，產(chǎn)業(yè)更成熟，業(yè)務(wù)連續(xù)性更好Option3/3a需改造4G無線網(wǎng)和EPC支持雙連接功能，Option7/7a，需升級4G無線網(wǎng)至eLTE，無需改造EPC，依賴5GC產(chǎn)業(yè)成熟度。NSAOption4/4a需要4G升級至eLTE，Option4無線網(wǎng)分流需升級4GBBU硬件初期投資成本低，但是難以引入5G新業(yè)務(wù)，SA目標網(wǎng)總投資成本高5G多種網(wǎng)絡(luò)部署方式應(yīng)用建議Option2對LTE網(wǎng)絡(luò)無影響，引入簡單，可快速驗證5G性能，但NR需實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，否則語音業(yè)務(wù)切換流程復(fù)雜，QoS無法保障，Option3X網(wǎng)元更改少，與現(xiàn)網(wǎng)耦合程度深，適合引入初期NR終端比例小的情況；Option7X可實現(xiàn)全5G能力，有效避免后續(xù)無線網(wǎng)絡(luò)的多次升級，適合在5GC產(chǎn)業(yè)成熟情況下的引入5GCNROption2Option2NR連續(xù)覆蓋場景推薦優(yōu)先采用Option2建網(wǎng)NR非連續(xù)覆蓋場景采用Option3X或Option7X建網(wǎng)OrNR逐步實現(xiàn)連續(xù)覆蓋EPC5GCLTENROption3XOption7x:EPC5GCeLTENROption4EPC5GCLTENR5G網(wǎng)絡(luò)部署方式5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)5G基站內(nèi)部架構(gòu)5G基站工作原理和部署方式5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在4G到5G演進過程中，核心網(wǎng)側(cè)在從EPC向5GC演進，而無線側(cè)網(wǎng)絡(luò)組成類似，都是由5G基站gNB（gNodeB）和4G基站ng-eNB（eNodeB）組成。EPC，EvolvedPacketCore，演進的核心網(wǎng)，即LTE核心網(wǎng)。 AMF：AccessandMobilityManagementFunction，接入和移動管理功能。 UPF：UserPlaneFunction，用戶面管理功能。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)5G核心網(wǎng)媒體面和控制面云化，按照應(yīng)用切片，媒體面分布式下沉，滿足不同應(yīng)用場景的功能和性能要求?；貍骶W(wǎng)和云間DCI需要在一張網(wǎng)上進行統(tǒng)一承載，回傳網(wǎng)和DCI位置可能重合。5GRAN的CU和DU重定義，帶動RAN的非實時部分云化和前傳接口的分組化，前傳和回傳的界限趨向于模糊。5G網(wǎng)絡(luò)部署方式5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)5G基站內(nèi)部架構(gòu)5G基站工作原理和部署方式4G到5G基站的演進5G基站重構(gòu)的驅(qū)動力5G基站重構(gòu)為CU和DU兩個邏輯網(wǎng)元5G的基站功能重構(gòu)為CU和DU兩個功能實體。CU與DU功能的切分以處理內(nèi)容的實時性進行區(qū)分。CU(CentralizedUnit)：主要包括非實時的無線高層協(xié)議棧功能，同時也支持部分核心網(wǎng)功能下沉和邊緣應(yīng)用業(yè)務(wù)的部署5G的基站功能重構(gòu)：CU：DU(DistributedUnit):主要處理物理層功能和實時性需求的層2功能。考慮節(jié)省RRU與DU之間的傳輸資源，部分物理層功能也可上移至RRU實現(xiàn)DU：原BBU基帶功能部分上移，以降低DU-RRU之間的傳輸帶寬AAU：5G網(wǎng)絡(luò)部署方式5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)5G基站內(nèi)部架構(gòu)5G基站工作原理和部署方式5G基站工作原理5G基站通過傳輸網(wǎng)絡(luò)連接到核心網(wǎng)，完成控制信令、業(yè)務(wù)信息的傳送工作，基站側(cè)將控制信令、業(yè)務(wù)信息經(jīng)過基帶和射頻處理，然后送到天線上進行發(fā)射。終端通過無線信道接收天線所發(fā)射的無線電波，然后解調(diào)出屬于自己的信號完成從核心網(wǎng)到無線終端的信息接受，我們無線通信網(wǎng)是一個雙向通信的過程，終端也會通過自身的天線發(fā)射無線電波，基站側(cè)接受后將解調(diào)出對應(yīng)的控制信令、業(yè)務(wù)信息通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給核心網(wǎng)側(cè)。5G基站重構(gòu)下的RAN切分方案CU/DU高層切分：R15階段CU/DU高層分割采用option2，也就是將PDCP/RRC作為集中單元并將RLC/MAC/PHY作為分布單元。DU/AAU低層切分：BBU/RRU之間的接口是否標準化存在爭議，目前該接口有行業(yè)組織在研究。關(guān)注非實時類業(yè)務(wù)功能，部分核心網(wǎng)功能以及MEC功能向基于IT平臺的云化方向發(fā)展關(guān)注物理層和L2實時類業(yè)務(wù)功能向?qū)Ｓ没蚧贗T平臺的趨勢發(fā)展為節(jié)省RRU/AAU和DU間的帶寬，部分物理層功能下移到RRU/AAU5GRRU/AAUDURRCPDCPLow-RLCHigh-MACLow-MACHigh-PHYLow-PHYRFRRCPDCPHigh-MACLow-MACHigh-PHYLow-PHYRFDataDataOption1Option2Option3Option4Option5Option6Option7Fronthaul(NewCPRI)MidhaulHigh-RLCHigh-RLCLow-RLCOption8CUCU/DU高層切分DU/AAU低層切分RAN切分后帶來的5G多種部署方式CU云化的價值，資源池，高可擴展性：集中的控制面可以避免單站話務(wù)超過設(shè)計值時單點擴容，享受統(tǒng)計復(fù)用收益。多連接匯聚，性能優(yōu)化：統(tǒng)一的多連接錨點，位置