中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書

融合技術(shù)白皮書中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書版權(quán)聲明本報(bào)告版權(quán)屬于中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院，并受法應(yīng)注明“來(lái)源：中國(guó)聯(lián)通研究院”。違反上述聲明者，本院將追究其相關(guān)法律責(zé)任。3-中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書 (一)5G 6(二)WiFi6 7 (一)應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)力 8(二)產(chǎn)業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)力 10(三)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展驅(qū)動(dòng)力 11(四)融合組網(wǎng)具有高可行性 12三、5G+WiFi6融合方案 13(一)系統(tǒng)架構(gòu)方案 13P PAccessNetworkNonGPP rkNonGPPWiFiATSSSAccessTrafficSteering,SwitchandSplitting)-接入流量引導(dǎo)切換和拆分17(二)關(guān)鍵技術(shù) 18 (三)系統(tǒng)服務(wù)架構(gòu) 20(四)挑戰(zhàn) 211、無(wú)縫漫游 222、數(shù)據(jù)安全性 223、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù) 22(五)發(fā)展趨勢(shì) 22典型場(chǎng)景 24(一)公共服務(wù) 24(二)智慧家庭 25(三)遠(yuǎn)程醫(yī)療 27-4-中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書(四)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 28(五)視頻制播 30五、案例 33(一)節(jié)目錄制專網(wǎng) 33(二)自動(dòng)巡檢專網(wǎng) 34 -5-中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書長(zhǎng)期以來(lái)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WiFi是移動(dòng)設(shè)備上的兩大主流技術(shù)。隨著WiFi6和5G在2019年逐步上市并在2020年開始逐步部署i組成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的融合網(wǎng)絡(luò)，將助力各行各業(yè)爆發(fā)出新的生產(chǎn)力。本白皮書介紹了5G技術(shù)和WiFi6技術(shù)的特性能力與局限性，從多視角分析了兩種技術(shù)融合的驅(qū)動(dòng)力，5G+WiFi6融合方案的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)服務(wù)方案，評(píng)估了融合方案的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢(shì)，梳理了融合方案的多個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景，最后給出了基于5G+WiFi6方案的專網(wǎng)案例，并做了進(jìn)一步總結(jié)和展望。本白皮書旨在凝聚5G+WiFi6融合需求重要性和急迫性的共識(shí)、催生融合行業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用創(chuàng)新、促進(jìn)融合技術(shù)探索和產(chǎn)品革新，并為產(chǎn)業(yè)界規(guī)劃設(shè)計(jì)5G+WiFi6融合方案及部署建設(shè)融合網(wǎng)絡(luò)提供參考。-6-中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書一、5G和WiFi6技術(shù)對(duì)比分析(一)5Gcation通過(guò)波束賦形技術(shù)，可提供在500公里/小時(shí)的高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下的穩(wěn)定通信。面向增強(qiáng)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，5G可以提供更高速率的體驗(yàn)；面向物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互聯(lián)場(chǎng)景，5G可以提供更高連接密度時(shí)的強(qiáng)T景，5G可以提供低時(shí)延和高可靠的信息交互能力，支持互聯(lián)實(shí)體間度安全的業(yè)務(wù)協(xié)作。當(dāng)前5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，5G網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)應(yīng)用與升級(jí)完善方面也面臨巨大挑戰(zhàn)。主要分為以下三點(diǎn)：一是中國(guó)5G主流的3.5GHz頻5G信號(hào)覆蓋率在社區(qū)、樓宇或家庭的最后百米內(nèi)必然有所不足；二-7-中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書務(wù)的多元化發(fā)展而不斷提升。(二)WiFi6和編碼方式。WiFi6更大的覆蓋范圍和更低的終端功耗等。WiFi6技術(shù)主要貼合大流量，-8-中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書5G在uRLLC場(chǎng)景下的低時(shí)延需求。同時(shí)，WiFi6雖然采用上行OFDMA和MU-MIMO等技術(shù)，提供了多用戶并發(fā)的能力，但對(duì)標(biāo)果不如5G技術(shù)。二、5G+WiFi6融合蓄勢(shì)待發(fā)(一)應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)力當(dāng)前WiFi6網(wǎng)絡(luò)與5G網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景各有側(cè)重。WiFi技術(shù)主要的應(yīng)用領(lǐng)域是局域網(wǎng)，終端的連接范圍有限，主要應(yīng)車站、機(jī)場(chǎng)等交通樞紐場(chǎng)景，商場(chǎng)、銀行等商業(yè)場(chǎng)景。5G是廣域網(wǎng)技術(shù)，而運(yùn)營(yíng)商的5G建設(shè)目前主要以室外覆蓋為主，兼顧部分室內(nèi)-9-中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書融合網(wǎng)絡(luò)還能為覆蓋區(qū)內(nèi)包含多種不同場(chǎng)景和應(yīng)用需求的區(qū)域提供層次和不同成本的業(yè)務(wù)覆蓋選擇。既能利用5G網(wǎng)絡(luò)的mMTC、uRLLC能力為具有海量機(jī)器類通信及低延遲高可靠性能要求的應(yīng)用種可選的服務(wù)方式。B電話業(yè)務(wù)等；而5G+WiFi融合網(wǎng)絡(luò)則可憑借融合優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)豐富的戶生產(chǎn)生活便捷性的網(wǎng)絡(luò)需求。圍攝像)等新特性的導(dǎo)入，視頻類業(yè)務(wù)將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)流量。5G構(gòu)和SUL等均需要終端支持，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法達(dá)到商用轉(zhuǎn)發(fā)能力仍不能滿足特定超高清應(yīng)用的大帶寬需求。Fi線資源使用方面具有更大靈活性。中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書(二)產(chǎn)業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)力時(shí)支持蜂窩網(wǎng)和無(wú)線局域網(wǎng)，并且支持2G/3G/4G的多模制式和各協(xié)營(yíng)主體，國(guó)鐵吉訊表示已經(jīng)在高鐵WiFi系統(tǒng)技術(shù)儲(chǔ)備、高鐵WiFiCPE無(wú)線終端接入設(shè)備--WiFi6+5G路由器。該設(shè)備不僅可接收無(wú)線SIM2019年下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(NGMN)聯(lián)手無(wú)線帶寬聯(lián)盟 來(lái)將告別網(wǎng)絡(luò)在流量和WiFi之間來(lái)回切換。WBA的CEOTiagoRodrigues表示，WiFi與5G融合將為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書著新一代的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)若僅基于服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠信。國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商持續(xù)開展5G+WiFi融合技術(shù)研究，基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)(三)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展驅(qū)動(dòng)力3GPP網(wǎng)絡(luò)融合的架構(gòu)，允許運(yùn)營(yíng)商把移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的流量通過(guò)室內(nèi)的無(wú)線局域網(wǎng)進(jìn)行傳輸。3GPP在以后的版本一直保持著對(duì)規(guī)范的演進(jìn)中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書alGatewaydemWiFi分別通過(guò)新增加的可信非3GPP網(wǎng)關(guān)功能單元(TNGF,TrustedrelineAccess和拓展。機(jī)密性保護(hù)、完整性保護(hù)等內(nèi)容。顯然，5G協(xié)議框架已經(jīng)將異構(gòu)網(wǎng)的負(fù)載遷移將會(huì)更順暢。(四)融合組網(wǎng)具有高可行性中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書4G網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(eNB)存在較大的耦合和依GWiFi資方案。三、5G+WiFi6融合方案(一)系統(tǒng)架構(gòu)方案GGCEnable的GPP定義了如下三種架構(gòu)。中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書1、N3IWF(Non-3GPPInterWorkingFunction)-非3GPP互通功能P中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書，必須通過(guò)安全選項(xiàng)來(lái)傳輸流量。2、TNAN(TrustedNon-3GPPAccessNetwork)-授信Non-3GPP接入網(wǎng)絡(luò)5GC-Enable終端連接到信任域的非3GPP接入網(wǎng)，然后通過(guò)TNAN分為兩部分，可信非3GPP接入點(diǎn)功能TNAP和可信非TNAN中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書TNAN點(diǎn)。WLAN部署在信任域意味著運(yùn)營(yíng)商還負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)和管理非3GPP3、TWAN(TrustedNon-3GPPWiFiAccessNetwork)-授信Non-3GPPWiFi接入網(wǎng)絡(luò)F中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書PNNGAP與核心網(wǎng)進(jìn)行交互。4、ATSSS(AccessTrafficSteering,SwitchandSplitting)-接入流量引導(dǎo)切換和拆分絡(luò)建立了用戶面資源，多接入PDU會(huì)話的流量在3GPP接入和非Steering為新的數(shù)據(jù)流選擇一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò);Switching將正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)流的所有流量從一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)遷移到另一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)并保持中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書(二)關(guān)鍵技術(shù)1、WiFi終端設(shè)備在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)現(xiàn)和注冊(cè)認(rèn)證5G網(wǎng)絡(luò)主要根據(jù)終端UE的USIM卡信息提供EAPAKA和接入網(wǎng)絡(luò)通告其支持的“無(wú)NAS的5G連接(5G中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書GPPMAC)和3GPP證書的對(duì)2、融合網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的QoS保證5G+WiFi6系統(tǒng)提升用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一是支持用戶終端設(shè)質(zhì)量、WiFi無(wú)線帶寬信息等。此外，5G網(wǎng)絡(luò)可為UE提供網(wǎng)絡(luò)策網(wǎng)絡(luò)功能單元共享當(dāng)前在5G網(wǎng)絡(luò)接入下建立的認(rèn)證狀態(tài)以及用戶保證漫游時(shí)業(yè)務(wù)連續(xù)性。4、組網(wǎng)安全技術(shù)中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書CWEP密碼認(rèn)證設(shè)備對(duì)比，增加了信息監(jiān)測(cè)與密鑰生成功能。這種加提高無(wú)線數(shù)據(jù)保密性。，用戶不管在任何地方(考慮路線信道衰落等問(wèn)題)都能夠穩(wěn)定地使用網(wǎng)絡(luò)?？赏ㄟ^(guò)融合核心網(wǎng)向WiFi+5G行業(yè)終端下發(fā)高可靠(三)系統(tǒng)服務(wù)架構(gòu)5G+WiFi6融合系統(tǒng)若要成為當(dāng)前實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行基于5G技戶提供的服務(wù)保障?！?G+WiFi6”信息系統(tǒng)在部署實(shí)施時(shí)，要立足用戶單位業(yè)務(wù)和應(yīng)中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書遷移和部署方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶信息系統(tǒng)的硬件層(IaaS)、核心管理第二、高標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源保證全網(wǎng)訪問(wèn)質(zhì)量。證業(yè)務(wù)安全。第六、快速響應(yīng)用戶需求，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)配備專業(yè)的項(xiàng)目經(jīng)理/售用戶需求。(四)挑戰(zhàn)中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書目前還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)組織針對(duì)融合網(wǎng)絡(luò)的端到端業(yè)務(wù)確定性質(zhì)量保障制定詳細(xì)規(guī)范。WiFi網(wǎng)絡(luò)的空口資源的優(yōu)先級(jí)定義、時(shí)延控制等漫游效果的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。WiFi網(wǎng)絡(luò)本身是免授權(quán)頻段的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，允許不同的終端同時(shí)接入到同一個(gè)WiFi網(wǎng)關(guān)或路由器。使用電信級(jí)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的5G審視和評(píng)估。3、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)(五)發(fā)展趨勢(shì)加強(qiáng)對(duì)WiFi等non-3GPP多接入方式及其分流的支持，是ATSSS研究課題項(xiàng)目，涉及分流模式、鏈路性能測(cè)量、MAPDU會(huì)中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書度，以滿足5QI定義的流優(yōu)先級(jí)、數(shù)據(jù)速率、延遲和PER要求。 TSN支持、多鏈路操作和多AP功能)。融合網(wǎng)絡(luò)FrequencyDivisionMultipleAccess，OFDMA)技術(shù)，把子載波分成中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書PIoT網(wǎng)絡(luò)與5G核心網(wǎng)之間連接。衛(wèi)星接入5G，要支持衛(wèi)星non-3GPP接入方式的融合將在分流模式、負(fù)載均衡、可靠性提升、四、典型場(chǎng)景(一)公共服務(wù)輸與WiFi網(wǎng)絡(luò)之間的切換需要人工干預(yù)，人們選擇可靠及安全的WiFi網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有得到適當(dāng)?shù)恼_引導(dǎo)，無(wú)縫漫游的用戶體驗(yàn)尚未得到的支持。中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書是提升公共熱點(diǎn)服務(wù)質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵舉措?？赏ㄟ^(guò)5GNR保障關(guān)鍵(二)智慧家庭越來(lái)越多，且智能家居應(yīng)用除了24小時(shí)的持續(xù)小流量連接，也有攝中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)覆蓋首選方案。(三)遠(yuǎn)程醫(yī)療一般而言，優(yōu)秀和經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生都集中到大城市或者大醫(yī)院，s寬保證傳輸質(zhì)量200ms內(nèi)的時(shí)延保證觀看體驗(yàn)，直播超高清視頻的帶寬需求已經(jīng)超出了現(xiàn)有的5G能力，亟需更大的上行帶寬的支持。中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書(四)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)4.0的核心是工廠自動(dòng)化，而通信的超低延遲和數(shù)據(jù)傳輸須具有嚴(yán)格的端到端延遲限制(例如1ms)和中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書R控設(shè)備、機(jī)器視覺、AGV等工業(yè)終端的深度融合，推動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)、WiFiAP以用內(nèi)置的RFID、Zigbee、Bluetooth模塊，支持大部分不同的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。如果能充分利用移動(dòng)5G或WiFi網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成不同應(yīng)用的無(wú)線異需求和服務(wù)。例如，當(dāng)執(zhí)行關(guān)鍵生產(chǎn)任務(wù)的閉環(huán)控制時(shí)，可以利用5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的超可靠低延遲通信(URLLC，Ultra-ReliableLowLatencyCommunication)，而對(duì)于非關(guān)鍵任務(wù)的操作，則可以通過(guò)iG中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書像數(shù)據(jù)通過(guò)WiFi網(wǎng)絡(luò)傳遞到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，然后通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到車間操作平臺(tái)上的機(jī)器人進(jìn)行處理。WiFi融合解決頻譜資源限制和大帶寬需求用以承載非關(guān)鍵大上行業(yè)務(wù)，5GNR解決關(guān)鍵任務(wù)URLLC務(wù)。(五)視頻制播無(wú)法滿足新的業(yè)務(wù)需求：時(shí)間上和經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。節(jié)目錄制單位希望將拍攝的視頻存儲(chǔ)于云上并在云上完成視頻后期中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書因此，視頻制播需要引入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的支撐，5G智慧演播室是超容的導(dǎo)播切換、視頻錄制以及字幕等圖文包裝整合，實(shí)現(xiàn)端到端的承載現(xiàn)場(chǎng)多臺(tái)攝像機(jī)的兩路視頻，每臺(tái)攝像機(jī)輸出一路120Mpbs左s少300Mbps的上行速率能力。由于視頻監(jiān)看回傳的畫面需要做到越場(chǎng)景總共需要2.44Gbps~3.9Gbps的高上行速率來(lái)滿足約20-30臺(tái)攝像中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書時(shí)間長(zhǎng)、容量需求大，如果完全采用公網(wǎng)5G頻率，可能會(huì)影響公網(wǎng)的用戶體驗(yàn)，如果采用專用5G頻率，則需要獲得數(shù)百兆赫茲的頻譜資源，難以短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。而5G+WiFi聚合方案成為可行且經(jīng)濟(jì)的一而低碼流視頻信號(hào)由5G承載。高碼率視頻信號(hào)承載網(wǎng)絡(luò)具有移動(dòng)性清視頻制播業(yè)務(wù)“剪辮子”的一項(xiàng)優(yōu)選方案。中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書五、案例(一)節(jié)目錄制專網(wǎng)在人力消耗大、資源消耗多、制作效率較低等問(wèn)題，急需使用5G接某影視公司演播廳位于長(zhǎng)沙馬欄山文創(chuàng)產(chǎn)業(yè)園二期，該廳長(zhǎng)40性的高要求。中國(guó)聯(lián)通5G+WiFi6融合技術(shù)白皮書撐。力。(二)自動(dòng)巡檢專網(wǎng)5G+WiFi融合網(wǎng)絡(luò)能為自動(dòng)巡檢專網(wǎng)應(yīng)用提供多層次性能需求和不同成本的業(yè)務(wù)覆蓋選項(xiàng)。浪潮5G智能工廠位于