《5G移動(dòng)通信技術(shù)》 課件 項(xiàng)目五任務(wù)一 5G技術(shù)演進(jìn)與行業(yè)發(fā)展

項(xiàng)目五任務(wù)一5G技術(shù)演進(jìn)與行業(yè)發(fā)展學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1：了解5G相較4G的突破性進(jìn)展。知識(shí)點(diǎn)2：知道5G發(fā)展對(duì)行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)作用。知識(shí)點(diǎn)3：了解5G技術(shù)目前面臨的挑戰(zhàn)。移動(dòng)通信的演進(jìn)隨著科技的快速發(fā)展，5G技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會(huì)的基石之一，其應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，包括但不限于醫(yī)療、能源、交通、教育等領(lǐng)域。然而，技術(shù)演進(jìn)永不停歇，6G技術(shù)的研究也已經(jīng)悄然開啟。目前，我國(guó)5G技術(shù)獨(dú)步全球，擁有5G最多的專利，離不開我國(guó)科學(xué)技術(shù)人員鍥而不舍的努力，也離不開我國(guó)悠久的歷史底蘊(yùn)。本任務(wù)主要探討5G持續(xù)演進(jìn)和行業(yè)發(fā)展，分析5G發(fā)展對(duì)行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)作用，并展望未來的發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn)?！啊绷私馔?G技術(shù)的演進(jìn)和5G在行業(yè)中的發(fā)展情況，探討5G未來的發(fā)展方向和需要面臨的挑戰(zhàn)?！敝R(shí)儲(chǔ)備:

（一）5G技術(shù)演進(jìn)過程中一些重要的里程碑2018年6月，3GPPRelease15標(biāo)準(zhǔn)定義了5GNR的初始版本，并定義了5G系統(tǒng)的基本功能和性能。

2019年4月，3GPPRelease16標(biāo)準(zhǔn)引入了更多的5G新功能，包括更高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)切片、更強(qiáng)大的MIMO技術(shù)、更快的休眠模式等。

2020年3月，3GPPRelease17標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步優(yōu)化了5G系統(tǒng)的性能和功能，包括更高效的頻譜利用、更低的延遲、更好的節(jié)能等。（二）5G的關(guān)鍵技術(shù)5G彌補(bǔ)了4G技術(shù)的不足，在吞吐率、時(shí)延、連接數(shù)量、能耗等方面進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。它采取數(shù)字全I(xiàn)P技術(shù)，支持和分組交換，既不是單一的技術(shù)演進(jìn)，也不是幾個(gè)全新的無線接入技術(shù)，而是整合了新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)(WLAN，4G、3G、2G)，通過集成多種技術(shù)來滿足不同的需求，是一個(gè)真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。并且，由于融合，5G可以延續(xù)使用4G、3G的基礎(chǔ)設(shè)施資源，并實(shí)現(xiàn)與4G、3G、2G的共存。要實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地接入的需求需要利用以下關(guān)鍵技術(shù)的支撐。1.高頻段傳輸移動(dòng)通信傳統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，這使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段(如毫米波、厘米波頻段)可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀，可以實(shí)現(xiàn)極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。2.新型多天線傳輸新型多天線傳輸就是引入了有源天線陣列，基站側(cè)可支持的協(xié)作天線數(shù)量將達(dá)到128根。此外，原來的2D天線陣列拓展成為3D天線陣列，形成新穎的3D-MIMO技術(shù)，支持多用戶波束智能賦型，減少用戶間干擾，結(jié)合高頻段毫米波技術(shù)，將進(jìn)一步改善無線信號(hào)覆蓋性能。3.同時(shí)同頻全雙工全雙工技術(shù)能夠突破FDD和TDD方式的頻譜資源使用限制，使得頻譜資源的使用更加靈活。然而，全雙工技術(shù)需要具備極高的干擾消除能力，這對(duì)干擾消除技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)，同時(shí)還存在相鄰小區(qū)同頻干擾問題。4.D2DD2D技術(shù)無需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時(shí)延和較低的功耗；通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。目前，D2D采用廣播、組播和單播技術(shù)方案，未來將發(fā)展其增強(qiáng)技術(shù)，包括基于D2D的中繼技術(shù)、多天線技術(shù)和聯(lián)合編碼技術(shù)等。5.密集網(wǎng)絡(luò)超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達(dá)100個(gè)以上。6.新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)未來5G可能采用C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)。C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)，直接在遠(yuǎn)端天線和集中化的中心節(jié)點(diǎn)間傳送無線信號(hào)，以構(gòu)建覆蓋上百個(gè)基站服務(wù)區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN架構(gòu)適于采用協(xié)同技術(shù)，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)使用的智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護(hù)，減少運(yùn)營(yíng)支出。目前的研究?jī)?nèi)容包括C-RAN的架構(gòu)和功能，如集中控制、基帶池RRU接口定義、基于C-RAN的更緊密協(xié)作，如基站簇、虛擬小區(qū)等。（三）目前5G面臨的挑戰(zhàn)1.網(wǎng)絡(luò)安全性：5G技術(shù)采用了更高的頻段和更大的帶寬，這使得網(wǎng)絡(luò)安全性成為一個(gè)重要的問題。需要采取更強(qiáng)大的加密技術(shù)和安全措施來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免受攻擊。2.數(shù)據(jù)傳輸速度：雖然5G技術(shù)具有更高的網(wǎng)絡(luò)速度，但是當(dāng)大量用戶同時(shí)使用時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速度可能會(huì)受到限制。需要采取更好的調(diào)度算法和資源分配策略來提高數(shù)據(jù)傳輸速度。3.成本問題：5G技術(shù)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本相比4G更高，這可能會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)壓力。需要采取更高效的建網(wǎng)方案和運(yùn)營(yíng)策略來降低成本。（四）5G演進(jìn)過程中，通信標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展情況。 5G演進(jìn)過程中，通信標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展非常關(guān)鍵。對(duì)于通信標(biāo)準(zhǔn)來說，3GPP組織定義了5G的系統(tǒng)架構(gòu)、物理層技術(shù)、控制平面技術(shù)等關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。此外，IEEE也定義了一些重要的標(biāo)準(zhǔn)，如802.11ax（Wi-Fi6）和802.1az（Wi-Fi6E），這些標(biāo)準(zhǔn)在5G演進(jìn)中也起到了重要作用。 在產(chǎn)業(yè)鏈方面，從設(shè)備制造商到運(yùn)營(yíng)商再到應(yīng)用開發(fā)商，5G產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)都在積極布局和發(fā)展。例如，華為、中興通訊、愛立信等設(shè)備制造商在研發(fā)和生產(chǎn)5G設(shè)備方面投入巨資；中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、AT&T等運(yùn)營(yíng)商在建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)方面大力投入；而像無人駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能制造等應(yīng)用開發(fā)商則在開發(fā)基于5G的應(yīng)用方面進(jìn)行創(chuàng)新。

任務(wù)實(shí)施步驟1：查閱5G技術(shù)演進(jìn)過程相關(guān)資料。步驟2:分組討論---5G技術(shù)演進(jìn)過程中，哪些關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)得到了改進(jìn)和優(yōu)化？步驟3：根據(jù)討論結(jié)果分析5G演進(jìn)對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)和應(yīng)用的影響主要表現(xiàn)在哪些方面？步驟4：考慮5G演進(jìn)對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)和應(yīng)用的影響，思考為什么說安全和隱私保護(hù)是一個(gè)重要的問題？

任務(wù)實(shí)施評(píng)價(jià)本次任務(wù)實(shí)施評(píng)價(jià)見表5-1-1。任務(wù)自我評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)教師評(píng)價(jià)20分50分30分團(tuán)隊(duì)協(xié)作

獨(dú)立思考

紀(jì)律觀念

完成時(shí)間

工作態(tài)度

學(xué)習(xí)主動(dòng)性

任務(wù)完成質(zhì)量

得分小結(jié)

得分合計(jì)

學(xué)習(xí)過程遇到哪些困難？

如何解決遇到的問題。

自己在完成任務(wù)中哪些方面有提高？

在完成任務(wù)中存在哪些不足？

教學(xué)活動(dòng)自我評(píng)分小組評(píng)分共享（15分）

貢獻(xiàn)（15分）

傾聽（15分）

協(xié)作（15分）

問題解決（20分）

決策（15分）

其他（5分）

任務(wù)總結(jié)本次任務(wù)總結(jié)見表5-1-2。請(qǐng)列舉出本次課你學(xué)習(xí)到哪些知識(shí)？

請(qǐng)談?wù)劚敬握n學(xué)習(xí)的內(nèi)容可以應(yīng)用哪些方面？

發(fā)揮你的想象力，本次課知識(shí)除了常規(guī)的應(yīng)用，還能在哪些方面可以運(yùn)用？

請(qǐng)你談?wù)勁c本次內(nèi)容相關(guān)或相近的5G時(shí)訊

任務(wù)拓展華為對(duì)5G發(fā)展的推動(dòng)起到了重要的作用。從2009年開始，華為進(jìn)行了5G技術(shù)研究，并累計(jì)投資了40億美金，投入了超過10000人的研發(fā)力量。華為也是5G領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，率先推出了全球首個(gè)提供端到端產(chǎn)品和解決方案的5G多模芯片解決方案巴龍5000。華為不僅在5G網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行了大量投入，還積極推動(dòng)5G的商業(yè)合作。目前，華為的Mate20X5G手機(jī)和5GCPEPro已經(jīng)獲得了中國(guó)5G終端電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)許可證，并即將推出5GMiFi、5G車載模組、5G電視等多種形態(tài)的5G終端，加速5G規(guī)模商用。華為還構(gòu)建了綠色、融合、極簡(jiǎn)的5G商用網(wǎng)絡(luò)，為運(yùn)營(yíng)商提供模塊化、全系列產(chǎn)品解決方案。此外，華為的5G智簡(jiǎn)核心網(wǎng)引領(lǐng)了5G確定性網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，通過提供差異化業(yè)務(wù)、確定性體驗(yàn)和極簡(jiǎn)運(yùn)營(yíng)運(yùn)維的網(wǎng)絡(luò)能力，使能5G新商業(yè)。在5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，華為也積極參與。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2022年全球5G基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)規(guī)模接近300億美元，累計(jì)總規(guī)模超過900億美元，2022年全球5G基站出貨量超過140萬個(gè)，同比增長(zhǎng)20%，累計(jì)出貨超過