《5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》 課件 第二章 5G關(guān)鍵技術(shù)

2.1頻譜效率提升技術(shù) 2.2覆蓋增強(qiáng)技術(shù)2.3時(shí)延降低技術(shù) 2.4毫米波技術(shù) 2.5網(wǎng)絡(luò)切片第2章5G關(guān)鍵技術(shù)12.1.1非正交多址技術(shù) 2.1.2新型雙工技術(shù) 2.1.3新型調(diào)制與編碼 2.1.4多天線技術(shù)

2.1頻譜效率提升技術(shù)21G到4G系統(tǒng)中分別采用了FDMA、TDMA、CDMA、和OFDMA技術(shù)，這些技術(shù)使接收端信號(hào)檢測(cè)復(fù)雜度大大降低。

為了滿足5G高頻譜效率和高連接數(shù)目的需求，采用多個(gè)用戶在相同資源上重疊發(fā)送的技術(shù)，即采用NOMA（非正交多址）方式，在接收端采用更復(fù)雜的檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)用戶的正確檢測(cè)。2.1.1非正交多址技術(shù) 3非正交多址技術(shù)有多種實(shí)現(xiàn)方案：PD-NOMA基于功率域的非正交多址接入SCMA稀疏碼分多址接入MUSA多用戶共享接入PDMA圖樣分割多址接入用戶2用戶1SIC接收機(jī)用戶2解碼用戶1解碼頻率功率基站PD-NOMA原理示意圖41.PD-NOMA技術(shù)PD-NOMA是從功率域區(qū)分不同用戶的信息。F-OFDM原理示意圖52.SCMA技術(shù)SCMA在多址方面主要結(jié)合低密度擴(kuò)頻和F-OFDM(自適應(yīng)正交頻分復(fù)用技術(shù))兩項(xiàng)重要的多址技術(shù)、通過聯(lián)合優(yōu)化中的F-OFDM調(diào)制器和線性稀疏擴(kuò)頻，根據(jù)設(shè)計(jì)好的碼本集合將數(shù)據(jù)比特直接映射為碼字。MUSA原理示意圖3.MUSA技術(shù)MUSA采用低互相關(guān)的復(fù)數(shù)域進(jìn)行調(diào)制擴(kuò)頻，減少了系統(tǒng)的復(fù)雜度。PDMA原理示意圖4.PDMA技術(shù)

PDMA在發(fā)射端給每個(gè)用戶分配不同的“圖樣”，將用戶所在的時(shí)域、頻域、功率域或空域的信息等進(jìn)行多維度擴(kuò)展。82.1.2新型雙工技術(shù)

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)只能用一種雙工模式，對(duì)頻譜利用過于死板，無法適應(yīng)多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境需求，5G采用新型雙工技術(shù)來適應(yīng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境:1.靈活的雙工技術(shù)2.全雙工技術(shù)91.靈活的雙工技術(shù)

靈活雙工技術(shù)能夠根據(jù)上下行業(yè)務(wù)變化情況動(dòng)態(tài)分配上、下行資源，有效提高系統(tǒng)資源利用率。

為既能靈活分配，又具有標(biāo)準(zhǔn)化，需要對(duì)頻譜（帶寬）和時(shí)間（幀）作進(jìn)一步的劃分。5GNR采用可變Numerology，可設(shè)置不同子載波帶寬，并且支持多種時(shí)隙格式，有利于靈活雙工方式的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)業(yè)務(wù)需要，可以動(dòng)態(tài)地配置DL/UL的混合比例，這時(shí)在傳輸格式中，設(shè)置一時(shí)隙幀指示（SFI），通知用戶OFDM符號(hào)中是否包含有DL，UL或二者。自干擾消除電路原理示意圖102全雙工技術(shù)

全雙工將指收發(fā)雙方在同一個(gè)時(shí)頻資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送端把信息傳遞給接收端，接收端進(jìn)行相關(guān)干擾消除運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)同時(shí)收發(fā)，也稱同頻同時(shí)全雙工技術(shù)。實(shí)現(xiàn)全雙工的首要挑戰(zhàn)是解決自干擾問題。112.1.3新型調(diào)制與編碼 5G兼容LTE調(diào)制方式，同時(shí)在上下行引入比LTE更高階的調(diào)制技術(shù)--256QAM，進(jìn)一步提升頻譜效率。引入高階調(diào)制技術(shù)256QAM主要有以下兩大增益：（1）提升近點(diǎn)用戶的頻譜效率，從而提升上下行峰值速率。（2）提升小區(qū)下行峰值吞吐率。制式鏈路5GLTE上行QPSK、16QAM、64QAM、256QAMQPSK、16QAM、64QAM下行QPSK、16QAM、64QAM、256QAMQPSK、16QAM、64QAM125G中LDPC作為數(shù)據(jù)信道編碼（即長碼編碼），Polar碼成為控制信道編碼（即短碼編碼）。LDPC碼是一種校驗(yàn)矩陣密度非常低（即1的密度比較低）的線性分組碼，核心思想是用一個(gè)稀疏的向量空間把信息分散到整個(gè)碼字中，錯(cuò)誤信息會(huì)在譯碼器的迭代中被分散到整個(gè)譯碼器中，正確解碼的可能性相應(yīng)提高，譯碼性能良好。Polar碼的理論基礎(chǔ)是信道極化。信道極化包括信道組合和信道分解部分。當(dāng)組合信道的數(shù)目趨于無窮大時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)極化現(xiàn)象：一部分信道將趨于無噪信道，另外一部分則趨于全噪信道，這種現(xiàn)象就是信道極化現(xiàn)象。Polar碼的編碼策略應(yīng)用了這種現(xiàn)象的特性，利用無噪信道傳輸用戶有用的信息，全噪信道傳輸約定的信息或者不傳信息。新型調(diào)制與編碼（續(xù)） 132.1.4多天線技術(shù)LTE的MIMO和MassiveMIMO對(duì)比示意圖MassiveMIMO是多天線技術(shù)演進(jìn)的一種高端形態(tài)，是5G網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，能夠提升小區(qū)覆蓋、用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)容量。目前，一般認(rèn)為通道數(shù)達(dá)到64個(gè)或以上的MIMO就是MassiveMIMO技術(shù)。1.MassiveMIMO技術(shù)MassiveMIMO對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求頻段要求：由于MassiveMIMO的天線陣子數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的天線，陣子之間的距離不宜過大，否則造成天線尺寸過大，無法滿足工程安裝的要求。陣子之間的距離和頻段相關(guān)，頻段越高陣子間隔越小，越有利于MassiveMIMO的部署（當(dāng)前MassiveMIMO一般只用于2.6GHz以上的頻段）。雙工方式的要求：MassiveMIMO中引入了波束賦型技術(shù)，TDD系統(tǒng)的上下行信道的互易性更有利于下行賦型的權(quán)值計(jì)算，因此TDD系統(tǒng)更適合部署MassiveMIMO。通過引入了新的參考信號(hào)（CSI-RS），也可以實(shí)現(xiàn)FDD系統(tǒng)的下行權(quán)值計(jì)算，但性能比TDD略差。波束賦型原理示意圖2.波束賦形波束賦形利用信道信息對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行加權(quán)預(yù)編碼，以獲得陣列增益。波束賦形流程示意圖下行波束賦形的流程包括通道校正、權(quán)值計(jì)算與加權(quán)以及賦型四個(gè)步驟。波束賦形的流程17（1）通道校正。通道校正的目的是保證收發(fā)通道的互易行和通道間的一致性。（2）權(quán)值計(jì)算。gNodeB基于下行信道特征計(jì)算出一個(gè)向量，用于改變波束形狀和方向。（3）加權(quán)。加權(quán)是指gNodeB計(jì)算出權(quán)值后，將權(quán)值與待發(fā)射的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)流和解調(diào)信號(hào)DM-RS）進(jìn)行矢量相加，改變信號(hào)幅度和相位，以達(dá)到調(diào)整波束的寬度和方向的目的。（4）賦形。賦形應(yīng)用了干涉原理，調(diào)整波束的寬度和方向。圖2-7中弧線表示載波的波峰，波峰與波峰相遇的位置疊加增強(qiáng)，波峰與波谷相遇的位置疊加減弱。18

多個(gè)用戶之間配對(duì)復(fù)用相同的時(shí)頻資源來實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)流的技術(shù)就叫做MU-MIMO（多用戶MIMO），而一個(gè)用戶內(nèi)部的多個(gè)數(shù)據(jù)流則為傳統(tǒng)的SU-MIMO（單用戶MIMO）。MU-MIMO的配對(duì)原則要求不同UE之間SINR接近以及信道相關(guān)性低，MassiveMIMO通過引入大量的天線陣子，采用更多的窄波束，降低了不同UE之間的信道相關(guān)性，因此UE之間更容易滿足MU-MIMO的配對(duì)條件。

同時(shí)，通過增加天線的陣子數(shù)，總的復(fù)用流數(shù)也增加了，目前主流的5G手機(jī)能支持4天線接收，因此可以和基站形成最多4條獨(dú)立的傳播路徑，也就是對(duì)于單個(gè)手機(jī)來說，SU-MIMO最多可支持4流傳輸。3.MU-MIMO與SU-MIMOMassiveMIMO增益–降低上行干擾接收分集、用戶級(jí)波束跟蹤，解決“高干擾”64R接收分集用戶級(jí)波束跟蹤在商用場(chǎng)景下，64T64R小區(qū)與8T8R小區(qū)相比，有效降低小區(qū)邊緣干擾6dB以上天線1信號(hào)天線64信號(hào)合并信號(hào)抑制深衰落20

多天線陣列的好處在于，不同的波束之間，不同的用戶之間的干擾比較少，因?yàn)椴煌牟ㄊ加懈髯缘木劢箙^(qū)域，這些區(qū)域都非常小，彼此之間不大有交集。多天線陣列的不利之處在于，系統(tǒng)必須用非常復(fù)雜的算法來找到用戶的準(zhǔn)確位置，否則就不能精準(zhǔn)地將波束對(duì)準(zhǔn)這個(gè)用戶。

因此，良好的波束管理和波束控制對(duì)massiveMIMO十分重要。4.波束管理波束管理主要包括四個(gè)步驟：（1）波束掃描（BeamSweeping）。（2）波束測(cè)量（Beammeasurement）。（3）波束決策（Beamdetermination）。（4）波束報(bào)告（Beamreporting）。（1）gNodeB使用多個(gè)窄波束在覆蓋區(qū)域內(nèi)的下行方向進(jìn)行掃描，從而滿足區(qū)域內(nèi)的覆蓋要求。（2）波束測(cè)量用來評(píng)估波束的質(zhì)量，評(píng)估指標(biāo)包括波束中RSRP、RSRQ、SINR等。gNodeB或者UE對(duì)所接收到的波束中的質(zhì)量和特性進(jìn)行測(cè)量。（3）根據(jù)波束測(cè)量選擇最優(yōu)波束（或波束組）；下行波束由UE來確定，其判決準(zhǔn)則是波束的最大接收信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)大于特定的門限。上行方向上，gNodeB對(duì)UE上傳的SRS進(jìn)行測(cè)量以確定最好的上行波束。（4）確定最好波束后，UE或者gNodeB將所選擇的波束信息通知給對(duì)端。在UE側(cè)選擇完最佳波束后，需通過執(zhí)行隨機(jī)接入過程將波束質(zhì)量和波束決策信息上報(bào)給gNodeB，以實(shí)現(xiàn)UE與gNodeB之間波束對(duì)齊，建立定向通信。

波束掃描原理示意圖2.2.1上下行解耦 2.2.2超級(jí)上行

2.2

覆蓋增強(qiáng)技術(shù)22

上下行覆蓋差異232.2.1上下行解耦隨著波束賦形、CRS-Free（不使用小區(qū)參考信號(hào)）等技術(shù)的引入，下行干擾減小，TDD系統(tǒng)中C-Band頻段上下行覆蓋差距進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致上行覆蓋受限。SUL原理示意圖1.上下行解耦為解決上下行覆蓋差異問題，提出了上下行解耦方案SUL（SupplementaryUplink，補(bǔ)充的上行鏈路），即NR下行鏈路中g(shù)NodeB使用高頻段進(jìn)行通信，上行可以視UE覆蓋情況選擇與LTE共享低頻資源進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)NR上下行頻段解耦。NSA場(chǎng)景下連接態(tài)UE接入SUL小區(qū)的流程252.SUL載波管理流程

當(dāng)系統(tǒng)引入SUL頻段后，SUL小區(qū)在隨機(jī)接入、功率控制、調(diào)度、鏈路管理和移動(dòng)性管理上，與NUL（NR中UE正常的上行鏈路）頻段的過程有所區(qū)別。在NSA組網(wǎng)和SA組網(wǎng)場(chǎng)景下，連接態(tài)和空閑態(tài)的UE接入流程不同，首先討論NSA組網(wǎng)場(chǎng)景的情況，NSA場(chǎng)景下連接態(tài)UE接入SUL小區(qū)的流程如圖所示。26SA組網(wǎng)場(chǎng)景下空閑態(tài)初始接入時(shí)SUL的選擇過程如下：（1）UE接收系統(tǒng)廣播消息，獲取SUL載波選擇門限。（2）UE測(cè)量下行SSBRSRP并和選擇門限相比較，如果測(cè)量結(jié)果大于等于門限，UE在NUL載波發(fā)起隨機(jī)接入；如果測(cè)量結(jié)果小于門限，則UE在SUL載波發(fā)起隨機(jī)接入。27SA組網(wǎng)場(chǎng)景下UE在RRC連接態(tài)切換時(shí)，若目標(biāo)小區(qū)是SUL小區(qū)，對(duì)于支持上下行解耦的UE，網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要為UE選擇NUL載波或SUL載波，并在RRC重配置消息中指示UE要接入的上行載波，SUL載波的選擇過程如下：（1）切換前，源gNodeB向UE下發(fā)系統(tǒng)內(nèi)測(cè)量控制（A3事件），指示UE測(cè)量鄰區(qū)信號(hào)強(qiáng)度。（2）源gNodeB收到UE上報(bào)的測(cè)量報(bào)告后，將鄰區(qū)測(cè)量的RSRP轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)gNodeB，目標(biāo)gNodeB根據(jù)上行鏈路選擇規(guī)則為UE選擇上行載波。（3）目標(biāo)基站在切換響應(yīng)消息中將SUL或NUL的信息傳遞給源基站，源基站通過切換命令將該信息傳遞給UE。（4）UE根據(jù)響應(yīng)的指示在SUL或NUL發(fā)起隨機(jī)接入。

上下行解耦調(diào)度時(shí)序283.無線資源管理算法上下行解耦特性生效時(shí)，下行鏈路承載在NUL載波上，上行鏈路承載在SUL載波上。由于NUL的子載波間隔為30kHz，SUL載波的子載波間隔為15kHz，NUL載波與SUL載波的TTI數(shù)量比例是2∶1，所以調(diào)度時(shí)需要考慮不同時(shí)序的調(diào)度。上行SUL調(diào)度時(shí)序圖29在上下行解耦中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過C-Band調(diào)度指示了UE在SUL上調(diào)度的資源，調(diào)度時(shí)序?yàn)镹+K2。當(dāng)UE在C-Band時(shí)隙N收到包含上行調(diào)度的DCI時(shí)，會(huì)在C-Band時(shí)隙N+K2對(duì)應(yīng)的Sub-3G上行時(shí)隙發(fā)送上行數(shù)據(jù)。LTEPUCCHNRPUCCH/PUSCHLTEPUSCHLTEPRACHLTEPUCCHLTEPUCCHNRPUCCH/PUSCHLTEPUSCHLTEPUCCHLTEPUCCHNRPUCCH/PUSCHLTEPUSCHLTEPUCCH時(shí)間頻率TTI0TTI1TTI2LTE和NR上行頻譜共享示意圖304.SUL頻率獲取方案（1）通過頻率重耕方式獲取。即從當(dāng)前的FDD系統(tǒng)中直接劃分出固定的帶寬給5G的SUL使用，該方案實(shí)現(xiàn)比較簡單，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒有要求，但會(huì)對(duì)當(dāng)前的LTE網(wǎng)絡(luò)的性能造成影響。（2）通過LTE和NR的頻率共享方式獲取SUL頻率。通過頻率共享方式獲取的SUL頻率并不是固定不變的，NR的SUL和LTE共享上行20MHz的頻率資源，如圖所示，在不同的時(shí)刻，4G和5G可以以使用不同的的頻率資源.SUL與CA對(duì)比312.2.2超級(jí)上行1.SUL與CASUL能通過補(bǔ)充的上行鏈路來保證UE的上行覆蓋。CA（載波聚合）技術(shù)也能提升上行覆蓋。CA與SUL的區(qū)別就在于：(1)SUL只對(duì)應(yīng)上行鏈路，而CA下每個(gè)CC既可以有上行鏈路，也可以有下行鏈路；(2)SUL屬于同一個(gè)Cell內(nèi)，而CA下不同的band屬于不同cell。

322.超級(jí)上行的定義

5G業(yè)務(wù)，特別是SA場(chǎng)景下的新業(yè)務(wù)，對(duì)上行的大帶寬和低時(shí)延提出了更高的要求?，F(xiàn)階段5G網(wǎng)絡(luò)上行受限于終端、幀結(jié)構(gòu)和頻段，體驗(yàn)遠(yuǎn)不如下行，為此，3GPP在Rel-16中引入了新特性超級(jí)上行（Uplinkswitching）。其主要原理是UE在兩個(gè)載波（通常是低頻+高頻）進(jìn)行上行傳輸?shù)臅r(shí)候，通過時(shí)分的方式復(fù)用低頻載波和高頻載波，從而可以兼具低頻穿透性好、全時(shí)隙可進(jìn)行上行傳輸，以及高頻大帶寬的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而可以更加充分的利用上行資源，提升上行覆蓋和吞吐率。

超級(jí)上行技術(shù)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量、覆蓋性能的提升，以及更低的空口時(shí)延，全面滿足5G時(shí)代應(yīng)用對(duì)于更高上行速率和更低時(shí)延的需求。3.5GDDDSUDDSUU3.5GDDDSUDDSUU2.1GUUUU

超級(jí)上行全時(shí)隙調(diào)度原理示意333.超級(jí)上行的實(shí)現(xiàn)當(dāng)3.5G頻段傳送上行數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)DD的Sub3G上行不傳送數(shù)據(jù)，這可充分發(fā)揮TDD大帶寬和終端雙通道發(fā)射的優(yōu)勢(shì)來提升上行吞吐率；當(dāng)3.5G傳送下行數(shù)據(jù)時(shí)，Sub3G傳送上行數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了FDD和TDD時(shí)隙級(jí)的轉(zhuǎn)換，保證全時(shí)隙均有上行數(shù)據(jù)傳送。華為創(chuàng)新“超級(jí)上行”利用NRFDD增強(qiáng)上行覆蓋、體驗(yàn)及容量。2.3.1免授權(quán)調(diào)度技術(shù) 2.3.2異步HARQ2.3.3D2D技術(shù)

2.3

時(shí)延降低技術(shù)345G時(shí)延降低技術(shù)35

影響RAN時(shí)延大小包括信號(hào)傳輸時(shí)延與處理時(shí)延、重傳機(jī)制、覆蓋干擾等多種因素：

如TTI(傳輸時(shí)間間隔)過長會(huì)導(dǎo)致時(shí)延增大；

RTT本身會(huì)產(chǎn)生時(shí)延，RTT過長也會(huì)導(dǎo)致時(shí)延增大；

另外上下行覆蓋不合理或干擾過大都會(huì)導(dǎo)致時(shí)延變長。影響時(shí)延的因素

免授權(quán)調(diào)度原理示意圖UEgNodeBUEgNodeB申請(qǐng)資源授權(quán)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)36由于調(diào)度存在RTT時(shí)延，NR中對(duì)于時(shí)延比較敏感的業(yè)務(wù)提出免調(diào)度的過程，終端有需求直接發(fā)送。2.3.1免授權(quán)調(diào)度技術(shù) 301230123重傳與初傳的時(shí)間間隔固定30123????重傳可以在任意時(shí)間進(jìn)行

同步HARQ原始示意圖

異步HARQ原始示意圖372.3.2異步HARQ5G上下行鏈路均采用異步HARQ協(xié)議，重傳在上一次傳輸之后的任何可用時(shí)間上進(jìn)行，能盡快將反饋發(fā)送回發(fā)射機(jī)，有效降低重傳時(shí)延。D2D技術(shù)原理示意圖382.3.3D2D技術(shù)D2D（設(shè)備到設(shè)備）通信技術(shù)是指兩個(gè)對(duì)等的設(shè)備之間直接進(jìn)行通信的一種通信方式，它能夠提升通信系統(tǒng)的頻譜效率，在一定程度上解決無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏的問題。

兩個(gè)終端采用的是運(yùn)營商的授權(quán)頻譜進(jìn)行通信，可以使用當(dāng)前小區(qū)的剩余頻譜資源或者復(fù)用當(dāng)前小區(qū)的上下行頻譜資源進(jìn)行通信。2.4.1高頻傳播特性及信道模型 2.4.2高頻通信中的關(guān)鍵技術(shù)

2.4

毫米波技術(shù)3940毫米波的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)∶可利用的頻譜范圍寬，信息容量大;易實(shí)現(xiàn)窄波束和高增益的天線，因此分辨率高，抗干擾性好;穿透等離子體的能力強(qiáng);多普勒頻移大，測(cè)速靈敏度高。毫米波的缺點(diǎn)主要包括：大氣中傳播衰減嚴(yán)重以及器件加工精度要求高；與光波相比，毫米波利用大氣窗口（毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時(shí)，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率）傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。412.4.1高頻傳播特性及信道模型 1．信道的大尺度參數(shù)

高頻傳輸首要面對(duì)的是更高的衰落的問題。根據(jù)電磁波的空間自由傳播模型：

式中，PT

、PR表示發(fā)射功率和接收功率；GT

、GR表示收發(fā)天線增益;R為收發(fā)端的間距；而λ則表示載波的波長。2.信道的小尺度參數(shù)

小尺度衰落，是指信道短時(shí)的變化，主要考慮多徑的時(shí)延參數(shù)、功率、以及各種角度以及多普勒頻移的影響。其中，多徑時(shí)延擴(kuò)展將影響到后續(xù)的系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

由于高頻信道下，載波頻點(diǎn)的升高，會(huì)導(dǎo)致頻率域的整體偏移（多普勒偏移）會(huì)更高。但是因?yàn)榱Ｗ有愿鼜?qiáng)，散射更小，每個(gè)多徑內(nèi)的子徑傳播的環(huán)境很相似，會(huì)導(dǎo)致多普勒擴(kuò)展相比于低頻會(huì)更小。2.4.2高頻通信中的關(guān)鍵技術(shù)5G移動(dòng)場(chǎng)景下存在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}，在毫米波異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，引入以下關(guān)鍵技術(shù)：1.雙連接技術(shù)2.小區(qū)范圍拓展3.波束賦形既可以充分利用毫米波的頻譜資源優(yōu)勢(shì)，也可以有效解決高移動(dòng)性下高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。441.雙連接技術(shù)DC(雙連接技術(shù))是指工作在RRC連接態(tài)的UE同時(shí)由至少兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，通常包括一個(gè)MeNB（主基站）和一個(gè)SeNB（輔基站）。主基站是NR的基站稱為MgNB，輔基站是NR的基站稱為SgNB。3GPP提出了四種部署模型，分別是：（1）NR-DC(NR雙連接）。（2）EN-DC(4G無線接入網(wǎng)和NR的雙連接)。(3)

NGEN-DC(5G核心網(wǎng)下的4G無線接入網(wǎng)與NR的雙連接)。（4）NE-DC(NR與4G無線接入網(wǎng)的雙連接)。5GCXngNodeBgNodeB5Gradio5GradioNR-DC部署模型EPCX2gNodeBeNodeB4Gradio5GradioEN-DC部署模型5GCXngNodeB4Gradio5Gradiong-eNodeBNGEN-DC部署模型5GCXngNodeB5G信號(hào)4Gradiong-eNodeBNE-DC部署模型2.小區(qū)范圍拓展

為了實(shí)現(xiàn)小區(qū)拓展，可以考慮采用設(shè)置CIO（CellIndividualOffset，小區(qū)偏置）的方法，也就是在終端進(jìn)行下行導(dǎo)頻強(qiáng)度的判斷時(shí)，人為地為毫米波微小區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)增加一個(gè)偏置值，使得終端優(yōu)先選擇毫米波Small-cell作為服務(wù)小區(qū)。在高移動(dòng)性場(chǎng)景下，利用大規(guī)模天線陣列，結(jié)合波束賦形技術(shù)可以有效對(duì)抗毫米波通信的高損耗。由于毫米波有不同于微波頻段的傳播特性，因此必須通過設(shè)計(jì)新的碼本、角度估算方法和波束賦形矩陣等適應(yīng)毫米波的波束賦形需求。3.波束賦形技術(shù)2.5.15G業(yè)務(wù)差異化需求2.5.2網(wǎng)絡(luò)切片的定義2.5.35G端到端切片實(shí)現(xiàn)

2.5

網(wǎng)絡(luò)切片 50515G網(wǎng)絡(luò)的三大應(yīng)用場(chǎng)景的服務(wù)需求也各不相同。（1）eMBB移動(dòng)寬帶。5G時(shí)代將面向4K/8K超高清視頻、全息技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用，移動(dòng)寬帶的主要需求是更高的數(shù)據(jù)容量。（2）mMTC海量物聯(lián)網(wǎng)。海量傳感器部署于測(cè)量、建筑、農(nóng)業(yè)、物流、智慧城市、家庭等領(lǐng)域，這些傳感器設(shè)備是非常密集的，大部分是靜止的。（3）uRLLC任務(wù)關(guān)鍵性物聯(lián)網(wǎng)。任務(wù)關(guān)鍵性物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于無人駕駛、自動(dòng)工廠、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域，主要需求是超低時(shí)延和高可靠性2.5.15G業(yè)務(wù)差異化需求網(wǎng)絡(luò)切片就是將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)切割成多個(gè)虛擬的端到端的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)之間，包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備、接入、傳輸和核心網(wǎng)，是邏輯獨(dú)立的，任何一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障都不會(huì)影響到其它虛擬網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片從無線接入網(wǎng)到承載網(wǎng)再到核心網(wǎng)在邏輯上隔離，適配各種類型的業(yè)務(wù)應(yīng)用。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片內(nèi)，至少包括無線子切片、承載子切片和核心網(wǎng)子切片。2.5.2網(wǎng)絡(luò)切片的定義53(1)無線子切片。無線切片通過QoS調(diào)度或RB資源預(yù)留等方式對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行保障。(2)核心網(wǎng)子切片。微服務(wù)按業(yè)務(wù)需求不同進(jìn)行靈活的編排，對(duì)不同的切片選擇部署不同的微服務(wù)功能。切片的微服務(wù)可以靈活部署再網(wǎng)絡(luò)的不同位置。(3)傳輸子切片。傳輸承載網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)基于VPN(虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）的軟切片和基于FlexE的硬切片。54

實(shí)現(xiàn)“端到端”的網(wǎng)絡(luò)切片能力，終端、無線接人網(wǎng)、傳輸承載網(wǎng)、核心網(wǎng)及管理側(cè)的各域協(xié)同至關(guān)重要。2.5.35G端到端切片實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)需要具備網(wǎng)絡(luò)切片粒度的資源按需調(diào)度能力。無線側(cè)網(wǎng)絡(luò)切片55承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)切片承載網(wǎng)需要實(shí)現(xiàn)基于時(shí)隙傳輸?shù)确椒ǖ臅r(shí)分網(wǎng)絡(luò)切片。56

核心網(wǎng)作為實(shí)現(xiàn)端到端切片的關(guān)鍵和端到端管理的中樞，按需組合不同的網(wǎng)絡(luò)功能，靈活構(gòu)建核心網(wǎng)絡(luò)切片。核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)切片2.5.1

網(wǎng)絡(luò)安全威脅 2.6.25G空口安全 2.6.35G網(wǎng)絡(luò)安全保障 2.6

5G網(wǎng)絡(luò)安全 2.6.1

網(wǎng)絡(luò)安全威脅UERAN核心網(wǎng)MECInternet運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)VPLMN1432OMClient

空口安全威脅用戶數(shù)據(jù)、信息竊聽/篡改DDoS攻擊拒絕用戶接入非授權(quán)終端違法接入網(wǎng)絡(luò)偽基站觸發(fā)終端降維攻擊空口惡意干擾

外部訪問EMS安全威脅用戶敏感信息傳輸泄露非授權(quán)用戶的越權(quán)訪問合法用戶的惡意操作DDoS攻擊癱瘓運(yùn)維功能Web攻擊(SQL注入)

網(wǎng)絡(luò)漫游安全威脅用戶敏感信息傳輸泄露、篡改仿冒轉(zhuǎn)接運(yùn)營商拒絕服務(wù)

Internet安全威脅用戶數(shù)據(jù)傳輸泄露、篡改仿冒網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用拒絕特定服務(wù)Internet側(cè)DDoS攻擊，拒絕數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力開放API非授權(quán)訪問

合法監(jiān)聽訪問安全威脅非法監(jiān)聽網(wǎng)關(guān)接入監(jiān)聽目標(biāo)號(hào)碼泄露監(jiān)聽端口數(shù)據(jù)竊聽和攻擊5合法監(jiān)聽網(wǎng)關(guān)12345EMS域外關(guān)鍵安全威脅域內(nèi)：網(wǎng)元間、網(wǎng)元內(nèi)模塊間關(guān)鍵威脅分析SBA服務(wù)化架構(gòu)威脅

對(duì)NRF進(jìn)行DoS攻擊，導(dǎo)致服務(wù)無法注冊(cè)/發(fā)現(xiàn)

攻擊者假冒NF接入核心網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行非法訪問

NF間傳輸?shù)耐ㄐ艛?shù)據(jù)被竊聽和篡改

利用業(yè)界公開已有的HTTPS協(xié)議漏洞進(jìn)行攻擊MEC模塊間威脅

惡意APP，對(duì)MEC平臺(tái)或者UPF

VNF進(jìn)行攻擊

APP間搶占資源(計(jì)算/存儲(chǔ)/網(wǎng)絡(luò))，影響其他APP

越權(quán)進(jìn)行第三方應(yīng)用的管理運(yùn)維5GC網(wǎng)元間接口、網(wǎng)元內(nèi)模塊間接口威脅竊聽傳輸數(shù)據(jù)篡改傳輸數(shù)據(jù)非法訪問網(wǎng)元/模塊N4N9N4NEFNRFUDMPCFAFAMFSMFAUSFNSSF1324AAUBBUeCPRIMEC平臺(tái)MEPMAPPAPPMEPUPF756MECUPFgNBN2/N3N3gNBXn控制面SBA架構(gòu)用戶面5G

UE和核心網(wǎng)互相認(rèn)證鑒權(quán)5G網(wǎng)絡(luò)側(cè)仍無法抵御降維攻擊+2G偽基站威脅UERAN核心網(wǎng)核心網(wǎng)核心網(wǎng)認(rèn)證終端終端認(rèn)證核心網(wǎng)2G偽基站5G基站2G基站回落到2G偽基站回落到2G基站如需避免特定用戶信息泄露，核心網(wǎng)可拒絕該用戶（IMIS）回落X2G網(wǎng)絡(luò)單向認(rèn)證，網(wǎng)絡(luò)側(cè)無法解決降維攻擊后2G偽基站問題有效防御2G偽基站，需終端側(cè)關(guān)閉2G功能或刪除2G模組2G網(wǎng)絡(luò)單向認(rèn)證導(dǎo)致2G偽基站問題難以解決3/4/5G均采用雙向認(rèn)證鑒權(quán)入網(wǎng)申請(qǐng)2.6.2

5G空口安全4G：

注冊(cè)認(rèn)證前IMSI明文傳輸，存泄露可能5G：SUPI加密傳輸，避免IMSI傳輸泄露EncryptSUPI(IMSI/NAI)SUCIDecryptSUCISUPI附著請(qǐng)求(IMSI明文)附著請(qǐng)求(IMSI明文)安全認(rèn)證，附著成功，分配臨時(shí)標(biāo)識(shí)(TMSI)IMSICatcher跟蹤定位用戶IMSI附著請(qǐng)求(SUCI)附著請(qǐng)求(SUCI)安全認(rèn)證，附著成功，分配臨時(shí)標(biāo)識(shí)(TMSI)IMSICatcher無法獲取UEeNB核心網(wǎng)UEeNB核心網(wǎng)后續(xù)業(yè)務(wù)使用TMSI標(biāo)識(shí)用戶后續(xù)業(yè)務(wù)使用TMSI標(biāo)識(shí)用戶SUPI加密傳輸5G密鑰增強(qiáng)為256BitUERAN核心網(wǎng)RRC/UPcipher(2G-64Bit/3G&4G-128Bit)4GNAScipher(128Bit)Summit（巔峰）超級(jí)計(jì)算機(jī)解密2/