5G关键技术及进展

一、5G关键技术二、5G研发及网络部署进展三、5G网络部署需关注的问题31.15G关键能力及应用场景eMBB更高带宽、更高速率的增强移动宽带应用不断丰富性能不断提升mMTC支持海量用户连接的物联网uRLLC超高可靠性、超低时延业务4K/8KAR/VR智慧城市智能监控远程医疗自动驾驶“4G改变生活、5G改变社会”，5G端到端的关键能力得到了极大提升，提出了三大应用场景，将催生大量新兴行业应用。41.25G关键技术➢IT化：软件功能化，C/D（计算不数据）分离➢互联网化：SBA服务化架构➢极简化：C/U（控制面/用户面）分离，多样化连接➢服务化：网络切片，边缘计算新核心网➢更大交换容量：核心层由640G提升至12.8T➢更高性能：节点时延10us级，时间误差ns级➢切片支持：支持分组/TDM，实现软、硬融合切片➢智慧运维：引入SDN，实现全局视角智能调度新传输网➢更大带宽：100MHz/400MHz➢更多天线：标配天线64通道，192阵子➢系统设计：波束管理、新参考信号、新编码等➢灵活参数：短帧结构、短调度等➢更新结构：CU/DU分离，超密集组网新无线网➢更高功率：26dBm➢更多天线：2发射天线、4接收天线➢更多形态：智能手机，AR/VR眼镜，无人机、机器人等新终端51.2.1新型帧结构-灵活实现多业务需求5G支持灵活的帧结构，定义了不同子载波间隔、时隙和字符长度，适配不同应用场景需求。秘密▲以上所有信息均为中兴通讯股份有限公司所有，不得外传第1页子载波间隔（KHz）符号长度（us）slotsymbNCP长度（us）CP+OFDM长度（us）时隙长度（ms）每个子帧（1ms）中的时隙数01566.67144.6971.351113033.33142.3435.680.5226016.67141.1717.840.25431208.33140.578.920.125842404.17140.294.460.062516根据子载波间隔的灵活架构Subframe1msRadioFrame10ms012345678910固定架构注：无线帧和子帧长度与LTE相同，保持LTE与NR间共存频段支持的子载波间隔小于1GHz15kHz,30kHz1-6GHz15kHz,30kHz,60KHz24GHz-52.6GGHz60KHz,120KHz注：240KHz子载波间隔只用于下行同步信号发送61.2.2新波形-灵活实现多业务需求……5G空口继承了4G正交频分复用技术，同时引入更好的滤波技术（F-OFDM），减少了保护带宽的要求，提升了频率利用率，并实现了子载波和业务需求的自适应。LTE：100*12*15000=18MHz效率：18/20=90%NR：273*12*30000=98.28MHz效率：98.28/100=98.28%LTENRSignalBW=18MHzSignalBW=98.28MHz(3.5GHz)频域窄，时域宽，用于速率低，时延不敏感的物联网频域宽，时域窄，用于时延敏感的车联网等业务71.2.3网络切片—灵活实现多业务需求网络切片是一种按需组网的技术，在统一的基础设施上切出多个虚拟的端到端网络，高效灵活满足各行业差异化需求。业务5G网络云端各业务服务器车联网切片eMBB切片CloudVR切片物联网切片5G网络切片示意图◆通过安全隔离、资源隔离等措施：✓保证业务质量✓实现独立运维运营◆开源✓有机会进入垂直行业的巨大市场✓带来高质量服务的可能性◆节流✓统一基础设施适应所有业务✓减少建网和运维成本注：切片整体标准和技术成熟预计需要2022年后高效灵活部署差异性需求业务网络运营商可以服务更多的商业场景81.2.4新频谱大带宽—支撑eMBB业务增加带宽是增加容量和传输速率最直接的方法，5G最大带宽将会达到400MHz，可良好支撑eMBB业务发展。1050403020608070901542635G扩展频谱5G核心频谱GHz蜂窝网频段可见光频段Sub6GHz以3.5GHz为主毫米波以28/39/60/73GHz为主国内5G频谱分配比较项5G4G载波宽带100MHz20MHz下载速率DL:3.5GbpsDL:100MbpsC=BLog2(1+S/N)C:信道速率，S/N：信号噪声功率比根据香农公式，信道最大传输速率跟频谱带宽成正比2.6G3.5G4.9G4900480025152675待分配（仅限室内）33003400360035005G小区带宽定义10M15M20M40M50M60M80M100M50M100M150M200M400MSub6GHzmmWave91.2.5多天线技术大规模天线阵列（MassiveMIMO技术），即在基站侧配置上百个天线，实现天线同时收发数据，达到提升传输速率和系统容量的目的。C=min(nt,nr)BLog2(1+S/N)✓天线数：传统TDD天线2/4/8通道，MM天线64/128/256通道✓传输速率：大量增加振子数量，增加同时传输的数据流数，提高信道传输速率，提升频谱效率。✓容量：传统的2D-MIMO仅能在水平维度区分用户也导致其同时、同频可服务的用户数受限。3D-MIMO可充分利用垂直和水平维度的天线自由度，提升同时、同频可服务的用户数，极大地提升系统容量。2T4R/4T4R天线4G……64T64R天线5G2天线发4天线收1天线发2天线收5G5G4G4Gmin(nt,nr)：实际信号传输数据流数，由接收和发送天线的最小值决定64T64R天线101.2.6波束赋形技术通过控制每个天线单元的信号相位和幅度，产生具有指向性的波束，实现更好的干扰抑制和空间多用户复用的能力，是提升系统容量和传输效率的有效手段，且可匹配不同场景的覆盖。波束赋形可匹配不用场景覆盖公路选择人口密集区域覆盖道路窄波束远覆盖，旁边宽波束水平波束低楼覆盖垂直波束高楼覆盖✓形成窄的发射波束，赋形增益高，覆盖距离远，可弥补高频带来的路径损耗，提升覆盖能力。✓形成多维波束，提升系统容量。✓窄的发射波束指向性强，系统具有很强的抗干扰能力。◼原理：应用了干涉原理，波峰与波峰相遇位置叠加增强，波峰与波谷相遇位置叠加减弱。✓未使用BF，波束形状、能量、强弱位置是固定的，位于叠加减弱点用户，如处于小区边缘信号强度低。✓使用BF，通过对信号加权，调整个天线阵子的发射功率和相位，改变波束形状，使主瓣对准用户，提高信号强度。波束赋形带来的好处111.2.7mMTC实现万物互联覆盖增强低功耗15dB＋5~10年速率1Mbps低成本大连接8$/模组10k时延100ms级别20dB+10年200Kbps5$/模组50k秒级别eMTCNB-IoT物联网应用场景目前5GmMTC标准还在制定中，未来将支持更高速率、更大连接，初期可以继续使用4G的NB-IoT和eMTC物联网技术。4G中低速5G中高速121.2.8uRLLC场景对时延要求苛刻未来将催生多样化的uRLLC垂直行业，这对网络提出了极为苛刻的要求。AR/VR10S1S100ms10ms1ms100usVideoThings10Kbps100Kbps1Mbps10Mbps100Mbps1GbpsHDVideo4KVideo8KVideo360○VR(Hires)360○VR(lores)HapticVRsensorsHomesensorsIndustryControlsensorsCloudassistedDrivingAutonomousVehiclesSystemControl移动互联网未来四大业务：高清/超清视频、AR/VR、物联网、车联网，需要网络提供超低时延、超高带宽传输保障IP传输无线侧终端核心网SGWPGW传输传输IP传输Internet空口时延传输时延公网高时延50ms：如何保障？光纤回传时延1ms/200km131.2.8.1灵活帧和时隙结构—降低空口时延5G支持灵活的帧和时隙结构，能实现快速调度及反馈，更能满足低时延业务的需求。DDDSUDDU0.5ms0.5ms0.5ms2.5ms2.5ms……SU2.5ms（双周期）DD下行时隙U上行时隙UDU特殊时隙（self-Contain结构）上行控制及SRS信号上行调度5G调度时间比4G更短15G反馈速度比4G更快2制式调度时间5G1slot，uRLLC超低时延场景可调度符号级4G1msACK/NACK下行调度及数传上行数传141.2.8.2边缘计算未来5G网络的核心变成以通用服务器组成的各级数据中心，电信网和互联网将逐步融合。通过在无线接入侧部署通用服务器，在网络边缘实现部分云计算平台能力，降低网络带宽和访问时延，并实现能力开放、创新业态。VNFVNFVNFVNF云编排管理NFVIorchestrate核心DC区域DC边缘DC骨干网城域网综合接入局房站点机房10ms2-5ms1msAR/VR车联网大型赛事现场第三方应用企业园区智慧校园室内导航一、5G关键技术二、5G研发及网络部署进展三、5G网络部署需关注的问题162.15G标准进展2015201620172018201920202021技术性能需求与评估方法研究候选提案提案完成技术规范R15:第一版5G标准R14:5G研究R16:完整5G标准2017.12完成NSA(非独立组网)标准2018.6完成SA(独立组网)标准计划2019.12完成满足ITU全部要求的完整5G标准Q1Q2Q4Q3延迟3个月R17项目包注：1、R15主要聚焦eMBB业务，R16主要聚焦URLLC业务（V2X、工业互联网等），同步对eMBB业务能力进行增强（MIMO、CA、IAB中继技术、毫米波等）。2、R17主要聚焦mMTC业务。172.25G技术研发试验进展为加快推动5G研发，工信部牵头成立5G推进组开展5G技术研发试验，已基本完成第三阶段测试。研究院全面参与5G推进组的标准制定工作，参与10余项标准规范的制定，并积极推动共享室分标准制定及测试。双连接.NFV.网络切片.语音业务.安全EPC增强5G核心网核心网..双连接.NR功能.射频性能.语音业务.外场性能.系统间互操作终端双连接.NR功能.射频.接口.性能低频毫米波室分.系统间互操作.组网性能.语音业务基站.终端与系统间互操作网络互操作基站终端18基站进展➢5G室外宏站：主要厂商已先后推出3.5GHz、2.6GHz、4.9GHz频段的基站设备。➢5G室内微站:部分厂商已推出内部测试产品，预计2019年第二季度推出商用产品。终端进展➢5G商用终端：2019年Q3会有5G手机商用。主要供应商：小米、vivo、OPPO、联想、华为、中兴、三星、苹果等。华为MateXOPPOReno5G三星S10宏站64T64RAAU室内微站2.35G产品研发进展5G产业链正快速推进各产品研发，力争赶上5G2020年大规模商用时间点。核心网进展➢主要功能基本成熟：主要厂商已推出5G核心网，基本具备试商用条件，但实际应用还需要对现网核心网、业务开通系统、计费系统、无线接入系统等进行升级/改造。VNFVNFVNFVNF云编排管理NFVIorchestrate云化核心网中兴Axon10Pro192019预商用，2020商用聚焦eMBB&IoT2018FWA商用2019eMBB商用2018冬奥会预商用毫米波2019HF+LF(eMBB)2019商用/预商用2020规模商用2020商用HF+LF聚焦eMBB2.4全球5G部署情况5G成为体现国家科技和经济竞争力国家战略，全球主要科技强国都在抢跑。国际运营商主要选择NSA架构，依托4G网络快速部署5GNR。KT28G+3.5GSKT28G+3.5GLGU+28G+3.5GDOCOMO28G/4.5GSBM28G/4.5GKDDI28G/4.5G第一阵营通过“标志性事件”抢品牌首发CMCC2.6GCTC3.5GCUC3.5GVDF3.7GDTC-Band/73GTelefonicaC-BandOrangeC-BandTIC-BandBT/EEC-BandVerizon28G/39GAT