G技術(shù)移動通信討論課

G技術(shù)移動通信討論課第1頁/共24頁目錄03010204從移動通信的發(fā)展歷史展望未來從移動通信的現(xiàn)狀中發(fā)現(xiàn)問題未來移動通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及業(yè)務(wù)需求未來移動通信關(guān)鍵技術(shù)第2頁/共24頁

第一部分從移動通信的發(fā)展歷史中展望未來PART0101第3頁/共24頁歷史階段通信技術(shù)特點1G蜂窩式模擬移動技術(shù)業(yè)務(wù)量小、質(zhì)量差、速度低2G以TDMA和FDMA為主的數(shù)字蜂窩語音技術(shù)業(yè)務(wù)單一、低速數(shù)據(jù)通信、無法全球漫游3G以CDMA為核心的窄帶數(shù)據(jù)多媒體移動通信提供高質(zhì)量多媒體綜合業(yè)務(wù)4G以O(shè)FDM和MIMO為核心的寬帶數(shù)據(jù)移動互聯(lián)網(wǎng)通信速度快、靈活、智能性5G多種新型無線接入技術(shù)快、密、全、佳、實移動通信的時代發(fā)展及展望4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進☆CRAN架構(gòu)：C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實時云計算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。☆4G核心網(wǎng)的演進：現(xiàn)有的EPC核心網(wǎng)架構(gòu)主要面向傳統(tǒng)的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型，對新的OTT業(yè)務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)難以適配。所以靈活開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、低成本建網(wǎng)和海量業(yè)務(wù)提供能力以及快速業(yè)務(wù)部署能力成為4G核心網(wǎng)發(fā)展的重要趨勢。第4頁/共24頁

第二部分從移動通信的現(xiàn)狀中發(fā)現(xiàn)問題PART0202※移動通信現(xiàn)狀※發(fā)展中出現(xiàn)的問題第5頁/共24頁移動通信現(xiàn)狀通信業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面及技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀目前，我國移動通信行業(yè)大體上已建成了綜合通信網(wǎng)絡(luò)，具備覆蓋面甚廣且通信質(zhì)量優(yōu)越的特點。1.我國移動通信用戶自1987年蜂窩移動通信出臺以來，一直處于增長趨勢；2.移動通話分數(shù)至今仍維持著較高增長率；3.通信業(yè)務(wù)的收入始終穩(wěn)步上升，其中，新業(yè)務(wù)的收入比例呈現(xiàn)上升的動態(tài)發(fā)展趨勢。第6頁/共24頁技術(shù)過于個性化，標(biāo)準(zhǔn)過于統(tǒng)一容量受到限制，導(dǎo)致速度上不去市場難以消化，主要是受價格限制設(shè)備難以更新軟件設(shè)計和開發(fā)跟不上運營商可能因為利益問題不能及時更換最新技術(shù)和設(shè)備桎梏&問題發(fā)展中出現(xiàn)的問題第7頁/共24頁基于發(fā)展現(xiàn)狀及出現(xiàn)的問題，未來的移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)怎樣發(fā)展呢？第8頁/共24頁

第三部分未來移動通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及業(yè)務(wù)需求PART0303※未來移動通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)※未來移動通信的業(yè)務(wù)需求※未來移動通信系統(tǒng)的特征※關(guān)于5G第9頁/共24頁未來移動通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)未來移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可以稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有非對稱的超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力及自適應(yīng)的速率切換能力，是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)、寬帶接入IP系統(tǒng)。包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)，集成了不同模式的無線通信。網(wǎng)絡(luò)體系簡介未來移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系分為三層：1、物理層：提供接入和選路功能；2、網(wǎng)絡(luò)層：作為橋接器提供QoS映射、地址轉(zhuǎn)換、即插即用、安全管理、有源網(wǎng)絡(luò)。3、應(yīng)用層：與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層之間是開放式接口，用于第三方開發(fā)和提供新業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)體系分層第10頁/共24頁未來移動通信系統(tǒng)的特征對于高速移動用戶數(shù)據(jù)速率為2Mb/s，對于中速移動用戶速率為20Mbit/s，對于低速移動用戶（室內(nèi)或步行者），數(shù)據(jù)速率為100Mbit/s高速率、高容量01應(yīng)接口開放、能夠跟多種網(wǎng)絡(luò)互連、在不同系統(tǒng)間無縫切換、傳送高速多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。兼容性更加平滑02用智能技術(shù)，可自適應(yīng)進行資源分配。靈活性更強03能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況和信道條件進行自適應(yīng)處理，使低、高速用戶和各種用戶設(shè)備能夠并存與互通，從而滿足多類型用戶的需求。用戶共存性04能對結(jié)構(gòu)進行自適應(yīng)管理，從而滿足業(yè)務(wù)在用戶和容量上的變化和演進。高度自治的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)05第11頁/共24頁未來移動通信的業(yè)務(wù)需求公共網(wǎng)絡(luò)安全準(zhǔn)確、及時需針對防護數(shù)據(jù)加密等技術(shù)進行完善。全面的網(wǎng)絡(luò)覆蓋系統(tǒng)容量適應(yīng)發(fā)展需求因為一旦系統(tǒng)容量受到限制，速度會變慢。隨著移動通信的發(fā)展，人們對于網(wǎng)絡(luò)要求的質(zhì)量越來越高，由于移動對于固話的替代作用，網(wǎng)絡(luò)覆蓋進一步完善已經(jīng)成為無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基本要求。第12頁/共24頁關(guān)于5G5G簡介e5G特點未來5G網(wǎng)絡(luò)可提供10Gps的終端用戶下載速率。5G將不同于傳統(tǒng)的幾代移動通信，它不僅是更高速率、更大帶寬、更強能力的空口技術(shù)，更是面向業(yè)務(wù)應(yīng)用和用戶體驗的智能網(wǎng)絡(luò)；5G不再由某項業(yè)務(wù)能力或者某個典型技術(shù)特征所定義，它將是一個多業(yè)務(wù)多技術(shù)融合的網(wǎng)絡(luò)。1.快：5G將為未來移動寬帶用戶提供更高的數(shù)據(jù)速率。2.密：5G將確保人口密集地區(qū)也能獲得高質(zhì)量移動寬帶接入。3.全：即“支持各類聯(lián)網(wǎng)設(shè)備”，高效處理形形色色的各類終端設(shè)備。4.佳：即“最佳體驗如影隨形”，5G致力于為移動用戶提供更好的用戶體驗。5.實：即“超實時，超可靠”。第13頁/共24頁5G的需求5G的需求業(yè)務(wù)需求技術(shù)需求云業(yè)務(wù)的需求（云計算）虛擬現(xiàn)實的需求高清視頻的需求物聯(lián)網(wǎng)的需求峰值速率：應(yīng)達到20~50Gbps用戶體驗速率：應(yīng)保證在用戶在任何地方具備1Gbps的速率時延：端到端時延較少到5ms；空口時延減小到1ms同時支持的連接數(shù):應(yīng)同時支持120億個連接Bit成本速率：應(yīng)比4G提高50倍以上。第14頁/共24頁5G等未來移動通信面臨的挑戰(zhàn)頻譜短缺終端設(shè)備的挑戰(zhàn)技術(shù)不成熟能耗的挑戰(zhàn)5G會帶來流量用戶的激增，相應(yīng)的設(shè)備比特能耗效率需要提升將近1000倍。技術(shù)融合的障礙業(yè)務(wù)適配的挑戰(zhàn)5G不依賴于某個單點技術(shù)，將是一個多技術(shù)融合的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，因此存在技術(shù)融合的障礙。例如既滿足低速海量連接，又滿足高速移動場景等。第15頁/共24頁5G三大應(yīng)用場景（ITU發(fā)布）第16頁/共24頁我國5G研發(fā)進展我國IMT-2020(5G)總體愿景第17頁/共24頁

第四部分未來移動通信關(guān)鍵技術(shù)PART0404第18頁/共24頁多入多出（MIMO）技術(shù)MIMO技術(shù)利用發(fā)送端和接收端的多個天線對抗無線電信道衰落，從而在不增加系統(tǒng)帶寬和天線發(fā)射功率的情況下可以有效提高無線系統(tǒng)的容量。先進的信號處理及傳輸技術(shù)主要包括OFDM技術(shù)以及自適應(yīng)傳輸和迭代接收技術(shù)。其中OFDM技術(shù)是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。自適應(yīng)傳輸技術(shù)也是未來移動通信系統(tǒng)基帶信號處理的核心技術(shù)。智能天線（SA）技術(shù)具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與協(xié)議包括多種功能模塊及多種核心技術(shù)。認知無線電技術(shù)（CR）指無線終端具有足夠的認知能力，通過學(xué)習(xí)，不斷感知外界的環(huán)境變化，自適應(yīng)地調(diào)整其自身內(nèi)部的通信機理來達到對環(huán)境變化的適應(yīng)。軟件無線電（SDR）技術(shù)是利用數(shù)字信號處理技術(shù)，在一個通用、可編程控制硬件平臺上，將無線電的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化硬件功能單元利用軟件加載方式來實現(xiàn)的一種具有開放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。未來移動通信關(guān)鍵技術(shù)第19頁/共24頁5G核心技術(shù)及特點高頻段傳輸大規(guī)模MIMO主要在毫米（mm）波段傳輸，有時會用到可見光波段傳輸。能有效緩解頻譜資源緊張的問題，可以實現(xiàn)極高速短距離通信。非正交多址技術(shù)（NOMA）超密集組網(wǎng)如稀疏碼多址。預(yù)計將提供增強的多址接入控制(MAC)能力。且優(yōu)點為：干擾低、高速運動的情況下傳輸效率好、多用戶共享高速傳輸速率（容量大）。利用利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN作為組網(wǎng)技術(shù)?？娠@著提高頻譜效率和能量效率。第20頁/共24頁5G關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)與4G相比，5G在規(guī)模和場景、數(shù)據(jù)速率、時延、能耗成本上體現(xiàn)了巨大的差異。第21頁/共24頁5G安全架構(gòu)物理層安全技術(shù)e網(wǎng)絡(luò)域安全機制物理層安全是從根本上解決無線通信的安全問題，在保證用戶通信質(zhì)量的同時防止信息被潛在的竊聽者截獲。傳統(tǒng)方法：①采用信源加密來避免信息泄露②采用序列擴頻/調(diào)頻、超寬帶等調(diào)制解調(diào)技術(shù)，提高信號傳輸?shù)碾[蔽性和信息還原的復(fù)雜度。研究熱點：設(shè)計安全傳輸方法如Mass