5G发展路线和关键技术

5G发展路线和关键技术LTEFDDUMB802.16mLTE-AFDDUMB+802.16eIMT=IMT-2000+IMT-AdvancedHSPA+HSPAWCDMADORevBDORev0cdma20001XGSMGPRS/EDGEIS-95cdmaOne注：彼此兼容DORevATD-LTETD-LTE-ATD-HSPA+TD-HSPATD-SCDMAFDDTDD3GPPIEEE802.16LTE-AdvancedWirelessMAN-Advanced后续演进标准化已停止，CDG大力发展CDMA与LTE互操作标准，以确保向LTE平滑演进移动通信标准演进3GPPLTE标准版本演进3Rel-8SIRel-8WI2005.032006.09Rel-92009.032010.03Rel-10SIRel-10WI2008.03Rel-112012.122009.122011.03Rel-12Rel-132012.092014.09LTERel-8/9Rel-10/11Rel-12/13Rel-14/15LTE-A4G5G4.5G?2005~20102008~20122012~20162016~2020LTE-Hi的标准化和应用4Macro广域覆盖Pico区域覆盖LTE-Hi热点覆盖全覆盖场景3GHz以下频段TD-LTE宏蜂窝网定位小型化、低成本、低功耗面向热点场景，应对数据业务爆炸性增长趋势针对高频热点技术创新需求3.4-3.6GHz频段以及更高LTE-Hi为LTE打造多层次、多频段、全覆盖的移动宽带网络提升移动网络高速数据业务支持能力考虑后向兼容性，与宏蜂窝融合组网HotspotandIndoorHigherfrequencyHigherbandwidthHigherperformanceSimplifiedArchitectureHighThroughputLTE-V研究与标准推动5已部署实施部署实施/原型系统传统ITS技术匝道信号控制出行信息系统交通管控中心Research当前ITS方案车辆通信设备基础设施驾驶员ITS前沿技术车路协同综合汽车安全系统IVBSS出行辅助系统MSAA一体化运输走廊管理系统ICM智能驾驶电子认证收费研究热点车路协同是未来ITS的核心利用LTE-V支持V2X道路安全类应用：技术和产业基础ITS（IntelligentTransportSystem）：智能交通系统6LTE-U主要是解决当前网络速率、容量跟用户设备对需求的矛盾，方案就是用3gpp的LTE-A载波聚合（CarrierAggregation）方案，载波聚合的需求就是频谱，而授权的频谱不够用怎么办，那就用未授权的，所以在R13中提出了这个解决方案，即使用授权的频谱作为主载波，使用非授权的5G频谱做为辅载波，达到载波聚合的效果，从而实现速率和容量的提升。•LTE-M主要是针对物联网提出的另外一个解决方案，在R12提出，并会在R13中进一步完善，即采用LTE的频谱，降低系统的复杂度，以适用于物联网的低功耗、高延时、低性能等特点。LTE-U(LTE-Unlicensed)和LTE-M（LTE-MachinetoMachine）是3gpp针对现在面临的两个问题提出的两个解决方案LTE-U（免许可频谱LTE）7利用免许可频谱（unlicensedspectrum）传送LTEAlwaysaccompaniedbyalicensedcarrierCarrierAggregation/SupplementalDownlinkDualConnectivityinthefuture主载波总是使用许可频谱FDDorTDDControlsignalling,mobility,userdata副载波使用非许可频谱Best-effortuserdatainDL,andpotentiallyUL目前在3GPP提出的非授权LTE主要针对运营商市场，讨论集中于载波聚合授权频谱和非授权频谱的方案，非授权频谱不独立工作，仅负责容量提升。LTE应用场景扩展8D2D设备直通低成本机器通信设备D2D广播通信Innetworkcoverage公共安全应用D2D广播通信Partialnetworkcoverage公共安全应用Outofnetworkcoverage公共安全应用D2D广播通信D2D发现信号Innetworkcoverage公共安全应用及商业应用资源分配;物理信道设计;同步信号;协议栈架构UUUDDDDD半双工~9%单天线~27%限制峰值速率~15%1Mbps10Mbps新终端等级LTE-M移动通信与计算技术的代际演进91G(1980's)语音2G(1990's)语音&文本5G(2020's)数据、连接和用户体验4G(2010's)移动互联网3G(2000's)多媒体移动通信跨代演进大数据众连接场景体验个人电脑时代始于1980s桌面互联网时代始于1990s移动互联网时代始于2000s可穿戴计算时代始于2014+计算技术跨代演进移动互联网和物联网是5G发展的主要驱动力移动互联网和物联网在面向2025年最具商业影响力的技术中排名第一和第三2000s1990s2020s2010s个人电脑桌面互联网移动互联网物联网语音数据独立设备机器间通信综合爱立信、Cisco、GSMA等多家公司结果，预测2020年全球将有250亿联网设备10移动互联网物联网身临其境云无处不在万物互联ITU：麦肯锡：5G的应用场景与能力需求11ITU5G：3类场景增强移动宽带(EMBB)：体验速率，峰值速率，频谱效率，流量密度大容量物联网(MassiveMTC)：连接数目，低成本，设备功耗低时延高可靠通信(CriticalMTC)：时延，可靠性其中，增强移动宽带场景分为广域覆盖和热点覆盖eMBBMTCEnhancedMobileBroadbandMassiveMachineTypeCommunicationsUltra-reliableandLowLatencyCommunications3Dvideo,UHDscreensSmartCityIndustryautomationGigabytesinasecondSelfDrivingCarAugmentedrealitySmartHome/BuildingWorkandplayinthecloudVoiceMissioncriticalapplication,e.g.e-healthFutureIMTMETIS：3个场景IMT-2020：2类业务4个场景5G需求研究12PeakDataRate[Gbps]CellEdgeDataRate[Mbps]Latency[msec]EnergyEfficiencyMobilitySimultaneousConnectionSpectrum/BandwidthExtension100110Low1High101001000HighLow1001010.1HighLowFutureIMTIMT-Adv.100MbpsMobilityLowHighNewIMTSystemEnhancedIMT-AdvancedNewIMTSystemforLocalAreaAccessIMT-20001GbpsPeakDataRate10GbpsDataratevsMobility蜘蛛网系列车头系列韩国韩国日本中国爱立信韩国5G需求指标建议135G数据连接用户体验关键需求1：1000倍流量，密度10Tbps/Km2关键需求2：1000亿连接，密度100万/Km2关键需求3：10Gbps峰值速率，100M/1Gbps用户体验，ms级端到端时延，99.999%可靠性，1/1000比特成本，1/1000功耗KPIsTrafficDensityConnectionDensityDelayMobilityEnergyEfficiencyUserExperienceDataRateSpectrumEfficiencyPeakDataRateITUValue10Tbps/Km21M/Km21ms(RTTforRadioInterface)500km/h100x(Network)[0.1~1]Gbpsor0.1Gbps+Description[2/3/5]x[10/20]Gbps多种场景,多组指标14Ref:ITU-RM.[IMT.vision]ITU5G技术指标5G的技术路线和主要判断15重要观点：1：5G=新空口与LTE演进，LTE演进低频段为主，长期存在；2：新空口包括高频段与低频段，低频段新空口具有更优的设计和性能。3：TDD与FDD高度融合，TDD会扮演重要角色。4：新空口技术尽量统一，多场景多频段需求，可能是一个集合（RITs）5：各种接入技术融合为统一开放灵活的网络，服务与整个社会的信息化下一代WLANLTEEnhancement4GLTER8R14R9R15R105GNewRAT新应用/新能力新频谱/新场景5GNewRAT/RATs演进创新创新融合其它5G标准化时间窗：2016-2020关键技术研究：2012-2019举行5GWorkshop明确潜在频段（6GHz）完成规范（功能冻结）明确潜在频段（6GHz）165G标准化主要工作将于2020年完成175G概念：一组核心技术5G核心技术：大规模天线+新型多址接入技术提升频谱效率，构成确保“任何时间、任何地点”确保用户体验的关键技术超密集+高频段提升热点流量和传输速率，基于LTE-Hi演进技术的能力提升低时延高可靠技术拓展业务应用范围，为5G物联网场景应用的关键使能技术5G主要应用场景及关键技术18宏覆盖增强超密集组网M2M增强低时延高可靠通信场景D2D场景典型应用场景关键技术大规模天线非正交传输高频段通信全双工超密集组网先进编码调制灵活双工FBMC...高频段通信时延•室外用户体验速率提升至100Mbps•热点地区用户体验速率提升至1Gbps•空口：1ms•端到端：毫秒级•连接密度提升10~100倍•连接总量提升10-100倍用户体验速率连接密度/连接能力全球共识的5G基本能力KPIsTrafficDensityConnectionDensityDelayMobilityEnergyEfficiencyUserExperienceDataRateSpectrumEfficiencyPeakDataRateITUValue10Tbps/Km21M/Km21ms(RTTforRadioInterface)500km/h100x(Network)[0.1~1]Gbpsor0.1Gbps+Description[2/3/5]x[10/20]GbpsMoreScenarios,MoreParameters19Ref:ITU-RM.[IMT.vision]ITU5GKPIsIMTSpectrumBandsExamplesFutureUsageLegacyBands2G,3G,4G900/1800MHzRe-farmingfor5G5GMTCCarriersWRC15bands3-6GHz700MHz1.4GHzCore-Bandsof5Ginmid-termWiderBandwidth(=100MHz)for100MbpsUserExperienceDataRateWRC19bands6-100GHzPotentialBandsof5GinlongtermVeryWidebandwidth(=1GHz)for10GbpsDataRate1GHz3GHz6GHz10GHz30GHz100GHzWRC15WRC19450MHzWRC12&before205GSpectrum5GsupportswiderangespectrumaccessUserCentricNetworkStructurewith3ServicesCentersLocalizedManagement&Transmission,LightNetworkControllingFlexibl