5G无线网络及关键技术

目录 2 图目录 8 表目录 15 内容提要 16 前言 17 缩略语 21 第1章 5G网络发展与业务需求 32 1.1 移动通信发展近况和5G国际研究情况 32 1.1.1 移动通信发展近况 32 1.1.2 5G国际研究情况 34 1.2 5G业务需求、应用场景与性能指标 35 1.2.1 5G业务需求 35 1.2.2 5G应用场景与性能目标 37 1.3 5G网络建设部署及运营维护需求 40 1.3.1 5G网络建设部署需求 41 1.3.2 5G网络运营维护需求 41 1.4 ITU定义的5G 41 1.5 3GPP定义的5G 44 1.6 5G网络架构特征分析 46 1.6.1 更高数据流量和用户体验 46 1.6.2 更低时延 50 1.6.3 海量终端连接 52 1.6.4 更低成本 53 1.6.5 更高能效 54 1.6.6 5G网络架构特征总结 55 1.7 参考文献 56 第2章 5G网络架构 61 1.1 4G网络架构局限性 61 2.1 欧洲METIS 5G架构 63 2.1.1 网络功能架构 64 2.1.2 网络逻辑编排和控制架构 67 2.1.3 拓扑和功能部署架构 70 2.1.4 4G和5G架构比较 73 2.2 日本5G架构 74 2.3 韩国5G架构 77 2.3.1 架构综述 77 2.3.2 数据面 78 2.3.3 控制面 78 2.4 北美5G生态系统架构 78 2.5 NGMN 5G架构 79 2.5.1 5G设计原则 80 2.5.2 5G架构 83 2.5.3 网络切片 84 2.5.4 5G系统组件 85 2.6 中国IMT-2020 5G网络架构 86 2.6.1 三朵云概念架构 86 2.6.2 系统参考架构 92 2.6.3 部署架构示例 94 2.7 总结及展望 100 2.8 参考文献 101 第3章 5G智能无线网络架构 103 3.1 典型部署场景 103 3.1.1 室内热点场景[2][3][4][5] 104 3.1.2 密集城区场景 106 3.1.3 城区宏覆盖场景 107 3.1.4 郊区场景 107 3.1.5 荒野场景（广覆盖和最小服务） 108 3.1.6 荒野场景（超广覆盖） 109 3.1.7 大规模连接城区覆盖场景 110 3.1.8 高速路场景 111 3.1.9 车联网场景 112 3.2 功能与性能要求 113 3.2.1 性能要求 113 3.2.2 功能需求 116 3.3 5G无线网络设计原则 120 3.4 无线网络关键技术 120 3.4.1 无线控制承载分离 120 3.4.2 无线网络虚拟化 121 3.4.3 增强C-RAN 127 3.4.4 移动边缘计算 129 3.4.5 多制式协作与融合 130 3.4.6 融合资源协同管理 133 3.4.7 灵活移动性 135 3.4.8 网络频谱共享 136 3.4.9 邻近服务 137 3.4.10 无线MESH 137 3.5 5G智能无线网络 139 3.5.1 5G无线网络设计原则 140 3.5.2 5G无线网络逻辑架构 141 3.5.3 5G无线网络部署架构 145 3.6 典型场景下5G智能无线网络 147 3.6.1 热点高容量场景下5G智能无线网络 147 3.6.2 低时延高可靠场景下5G智能无线网络 153 3.7 参考文献 157 第4章 无线网控制承载分离技术 159 4.1 前言 159 4.2 技术概念 161 4.3 宏微异构组网场景 168 4.3.1 多连接技术 169 4.3.2 移动性管理 174 4.3.3 连接增强技术 182 4.4 微微组网场景 187 4.4.1 虚拟分层技术 188 4.4.2 虚拟层覆盖扩展技术 191 4.4.3 多系统组网下控制与承载分离 193 4.5 参考文献 194 第5章 多制式协作与融合技术 197 5.1 概述 197 5.2 移动网络与WLAN核心网侧互操作 200 5.2.1 技术方案 200 5.2.2 相关研究 208 5.3 移动网络与WLAN无线网侧互操作 209 5.3.1 网络场景 209 5.3.2 技术方案 210 5.3.3 相关研究 214 5.4 移动网络与WLAN无线网侧PDCP层融合 216 5.4.1 网络场景 216 5.4.2 共站部署技术方案 217 5.4.3 不共站部署技术方案 218 5.4.4 相关研究 226 5.5 基于IPsec隧道的LTE/WLAN 无线集成 227 5.5.1 网络场景 227 5.5.2 技术方案 227 5.5.3 相关研究 230 5.6 基于MP-TCP的多连接技术 231 5.6.1 网络场景 231 5.6.2 技术方案 232 5.7 以UE为锚点的多制式协作技术 235 5.8 基于情景感知的多制式选择技术 236 5.9 参考文献 237 第6章 5G网络资源管理 239 6.1 资源管理研究范畴 240 6.1.1 资源管理与垂直功能 242 6.1.2 资源管理与水平概念 246 6.1.3 小结 250 6.2 UDN资源管理 250 6.2.1 UDN概述 250 6.2.2 干扰识别 251 6.2.3 干扰管理 253 6.2.4 回传资源管理 259 6.2.5 能耗管理 262 6.3 D2D无线资源管理 266 6.3.1 终端直接通信技术概述 266 6.3.2 分簇化集中控制的5G网络D2D通信 267 6.3.3 集中控制的5G网络D2D通信无线资源管理研究 269 6.4 MMC无线资源管理 275 6.4.1 降低碰撞风险的MMC高效接入方式[51] 276 6.4.2 MMC类型的D2D连接 277 6.4.3 降低信令负荷的MMC接入方式 278 6.5 MN无线资源管理 279 6.5.1 V2V无线资源管理 279 6.6 Ad Hoc网络 283 6.7 参考文献 284 第7章 移动边缘计算 290 7.1 MEC技术概述 290 7.1.1 MEC技术应用场景 292 7.1.2 MEC技术标准研究进展 296 7.2 MEC服务器平台 297 7.2.1 MEC平台部署策略 297 7.2.2 MEC平台框架 298 7.3 MEC技术基础与挑战 299 7.3.1 MEC技术基础 299 7.3.2 MEC技术挑战 300 7.4 MEC在5G网络中的应用 302 7.4.1 增强无线宽带场景 303 7.4.2 低时延高可靠场景 304 7.4.3 大规模MTC终端连接场景 304 7.4.4 MEC在5G网络中的其它应用 305 7.5 基于MEC的本地分流方案介绍 305 7.5.1 基于MEC的本地分流方案 305 7.5.2 LIPA/SIPTO本地分流方案 307 7.5.3 本地分流方案对比 309 7.5.4 基于MEC本地分流方案的挑战 309 7.6 MEC技术概念验证 310 7.6.1 概念验证环境 311 7.6.2 评估验证步骤及结果分析 311 7.7 小结 313 7.8 参考文献 313 第8章 无线网络虚拟化技术 315 8.1 网络虚拟化概述 315 8.1.1 网络虚拟化概念[1] 315 8.1.2 NFV[2] 315 8.2 无线网络虚拟化概述 318 8.2.1 动机与触发点 319 8.2.2 虚拟化的维度与分类 321 8.2.3 无线网络虚拟化的若干层面 324 8.3 无线网络平台虚拟化 326 8.3.1 X86虚拟化技术 326 8.3.2 基于通用处理器平台的虚拟化基站架构 328 8.4 无线网络资源虚拟化 330 8.4.1 5G网络切片 330 8.4.2 基站资源切片 331 8.4.3 无线资源切片 332 8.5 技术挑战 340 8.5.1 挑战一：资源隔离 340 8.5.2 挑战二：控制信令与接口的标准化 340 8.5.3 挑战三：物理和虚拟资源的分配 341 8.5.4 挑战四：移动性管理 342 8.5.5 挑战五：网络管理 342 8.5.6 挑战六：安全性 342 8.6 参考文献 343 第9章 频谱共享技术 错误！未定义书签。 9.1 独占授权式频谱分配 错误！未定义书签。 9.2 动态式频谱分配 错误！未定义书签。 9.2.1 相邻动态频谱分配 错误！未定义书签。 9.2.2 分片动态频谱分配 错误！未定义书签。 9.3 频谱共享 错误！未定义书签。 9.3.1 共存式频谱共享 错误！未定义书签。 9.3.2 覆盖式频谱共享 错误！未定义书签。 9.4 认知无线电系统 错误！未定义书签。 9.4.1 频谱检测 错误！未定义书签。 9.4.2 频谱共享池 错误！未定义书签。 9.4.3 功率控制 错误！未定义书签。 9.5 授权的频谱共享（LSA） 错误！未定义书签。 9.5.1 LSA 错误！未定义书签。 9.5.2 LSA技术实现方式 错误！未定义书签。 9.6 LTE-U/LAA 错误！未定义书签。 9.6.1 LTE-U 错误！未定义书签。 9.6.2 LAA 错误！未定义书签。 9.6.3 LTE-U/LAA关键技术 错误！未定义书签。 9.6.4 LTE-U/LAA部署场景 错误！未定义书签。 9.7 参考文献 错误！未定义书签。