5G 無線接入網架構及關鍵技術

楊峰義

中國電信股份有限公司技術創新中心副主任、教授級高級工程師，“新一代寬帶無線移動通信網”國家科技重大專項總體專家組專家，國家高技術研究發展計劃（“863”計劃）5G專家組專家，中國通信標準化協會無線技術委員會副主席，中國通信學會無線及移動通信委員會委員，長期工作在移動通信領域，數次獲得國家級和省部級科技進步獎，發表學術論文數10篇，學術專著6部，譯著1部。

謝偉良

中國電信股份有限公司技術創新中心無線網絡總監、教授級高級工程師，中國電信集團無線與移動專業專家及5G技術創新組委員，北京市中關村高端領軍人才，國家科技重大專項三核心專家和評審專家，國家科技專家庫入庫專家，中國通信學會青年工作委員會委員，主要研究方向為無線通信及移動網絡，共發表24篇SCI論文，有35篇國際標准文稿被採納，獲25件中國、美國、日本發明專利授權。

張建敏

中國電信股份有限公司技術創新中心高級研究員、高級工程師，國家科技專家庫入庫專家，目前重點針對5G網絡架構、移動邊緣計算（MEC）等技術開展技術研究驗證及落地試點等工作，先後牽頭承擔或參與國家重大專項7項，發表SCI、EI等論文13篇，申請發明專利6項。

第1章5G網絡需求與架構特徵001 
1.1 5G全球研究進展002 
1.1.1移動通信發展情況002 
1.1.2 5G全球研究進展004 
1.2 5G應用場景與性能指標006 
1.2.1 5G網絡願景006 
1.2.2 5G應用場景與性能目標008 
1.3 5G網絡建設部署及運營維護需求012 
1.3.1 5G網絡建設部署需求012 
1.3.2 5G網絡運營維護需求012 
1.4 ITU定義的5G 013 
1.5 3GPP定義的5G 015 
1.6 5G網絡架構特徵016 
1.6.1更高數據流量和用戶體驗016 
1.6.2更低時延021 
1.6.3海量終端連接023 
1.6.4更低成本024 
1.6.5更高能效025 
1.6.6 5G網絡架構特徵總結026 
參考文獻027 
第2章5G網絡總體架構031 
2.1 4G網絡總體架構032 
2.2歐洲METIS 5G架構034 
2.2.1網絡功能架構036 
2.2.2拓撲和功能部署架構041 
2.2.3 4G和5G架構比較046 
2.3日本5G架構047
2.4韓國5G架構049 
2.4.1架構綜述051 
2.4.2數據面051 
2.4.3控制面051 
2.5北美5G生態系統架構052 
2.6 NGMN 5G架構054 
2.6.1 5G設計原則054 
2.6.2 5G架構057 
2.6. 3網絡切片059 
2.6.4 5G系統組件061 
2.7中國IMT-2020 5G網絡架構062 
2.7.1 “三朵雲”概念架構062 
2.7.2系統參考架構070 
2.7.3部署架構示例072 
參考文獻083 
第3章5G無線接入網絡架構085 
3.1典型應用場景086 
3.1.1室內熱點場景087 
3.1.2密集城區場景088 
3.1.3城區宏覆蓋場景089 
3.1.4郊區場景090 
3.1.5荒野場景（廣覆蓋和最小服務） 090 
3.1.6荒野場景（超廣覆蓋） 090 
3.1.7大規模連接城區覆蓋場景091 
3.1.8高速路場景092 
3.1.9車聯網場景092 
3.2 5G無線接入網需求分析093 
3.2. 1性能要求093 
3.2.2功能需求096
3.3 5G無線網絡關鍵技術101 
3.3.1無線控制承載分離102 
3.3.2無線網絡虛擬化103 
3.3.3增強C-RAN 109 
3.3.4移動邊緣計算112 
3.3.5多製式協作與融合112 
3.3.6融合資源協同管理116 
3.3.7靈活移動性118 
3.3.8網絡頻譜共享120 
3.3.9鄰近服務121 
3.3.10無線mesh 121 
3.4 5G無線接入網設計原則與網絡架構124 
3.4.1 5G無線網絡設計原則124 
3.4.2 5G無線網絡邏輯架構125 
3.4.3 5G無線網絡部署架構130 
3.5典型場景下5G無線接入網部署策略133 
3.5.1熱點高容量場景下5G智能無線網絡133 
3.5.2低時延高可靠場景下5G智能無線網絡139 
3.5.3網絡部署設計145 
參考文獻146 
第4章5G無線接入網控制承載分離技術147 
4.1背景介紹148 
4.2控制承載分離技術150 
4.3宏微異構組網場景158 
4.3.1多連接技術160 
4.3.2移動性管理166 
4.3.3連接增強技術174
4.4微—微組網場景180 
4.4.1虛擬分層技術180 
4.4.2虛擬層覆蓋擴展技術184 
4.4.3多系統組網下控制與承載分離187 
參考文獻188 
第5章5G無線接入網多網協同與融合技術191 
5.1技術背景192 
5.2移動網絡與WLAN核心網側互操作195 
5.2.1技術方案195 
5.2.2相關研究201 
5.3移動網絡與WLAN無線網側互操作202 
5.3.1網絡場景202 
5.3.2技術方案203 
5.3.3相關研究207 
5.4移動網絡與WLAN無線網側PDCP層融合209 
5.4.1網絡場景209 
5.4.2共站部署技術方案210 
5.4.3不共站部署技術方案211 
5.4 .4相關研究219 
5.5基於IPSec隧道的LTE/WLAN無線集成219 
5.5.1網絡場景219 
5.5.2技術方案220 
5.5.3相關研究223 
5.6基於MP-TCP的多連接技術224 
5.6.1網絡場景224 
5.6.2技術方案225 
參考文獻228 
第6章5G無線接入網網絡資源管理231
6.1 5G無線接入網總體資源管理232 
6.1.1資源管理與垂直功能235 
6.1.2資源管理與水平概念240 
6.1.3小結244 
6.2 UDN資源管理245 
6.2.1 UDN概述245 
6.2.2干擾識別246 
6.2.3干擾管理247 
6.2.4回傳資源管理254 
6.2.5能耗管理257 
6.3 D2D無線資源管理261 
6.3.1 D2D技術概述261 
6.3.2分簇化集中控制的5G網絡D2D通信263 
6.3. 3集中控制的5G網絡D2D通信無線資源管理研究265 
6.4 MMC無線資源管理272 
6.4.1降低碰撞風險的MMC高效接入方式273 
6.4.2 MMC類型的D2D連接275 
6.4.3降低信令負荷的MMC接入方式275 
6.5 MN無線資源管理276 
6.5.1基於D2D方式V2V通信中的資源分配和功率控制279 
6.5.2基於網絡輔助資源分配方式的直接V2V通信279 
6.6 Ad Hoc網絡281 
參考文獻282 
第7章5G移動邊緣計算技術289 
7.1 MEC應用場景與標准進展290 
7.1.1 MEC技術應用場景292
7.1.2 MEC技術標準研究進展296 
7.2 MEC部署策略與系統架構296 
7.2.1 MEC平台部署策略296 
7.2.2 MEC平台架構298 
7.3 MEC技術基礎與挑戰299 
7.3.1 MEC技術基礎299 
7.3.2 MEC技術挑戰300 
7.4 MEC在5G網絡中的應用303 
7.4.1增強無線寬帶場景303 
7.4.2低時延高可靠場景305 
7.4.3大規模MTC終端連接場景305 
7.4.4 MEC技術在5G網絡中的其他應用306 
7.5基於MEC技術的本地分流306 
7.5.1基於MEC技術的本地分流方案306 
7.5.2 LIPA/SIPTO本地分流方案309 
7.5.3本地分流方案對比311 
7.5.4基於MEC技術本地分流方案的挑戰311 
參考文獻312 
第8章5G無線接入網虛擬化315 
8.1網絡虛擬化316 
8.1.1網絡虛擬化概念316 
8.1.2 NFV 317 
8.2無線接入網虛擬化321 
8.2.1動機與觸發點322 
8.2.2虛擬化的維度與分類324 
8.2.3無線網絡虛擬化的若干層面328 
8.3無線接入網平台虛擬化331
8.3.1 x86虛擬化技術331 
8.3.2基於通用處理器平台的虛擬化基站架構333 
8.3.3 BBU功能劃分與硬件加速方案334 
8.4無線接入網網絡資源虛擬化334 
8.4.1 5G網絡切片335 
8.4.2基站資源切片336 
8.4.3無線資源切片337 
8.5面臨的挑戰345 
8.5.1挑戰一：資源隔離345 
8.5.2挑戰二：控制信令與接口的標準化345 
8.5.3挑戰三：物理和虛擬資源的分配346 
8.5.4挑戰四：移動性管理347 
8.5.5挑戰五：網絡管理347 
8.5.6挑戰六：安全性348 
參考文獻348 
第9章5G頻譜共享技術351 
9.1獨占授權式頻譜分配352 
9.2動態式頻譜分配353 
9.2.1相鄰動態頻譜分配353 
9.2.2分片動態頻譜分配354 
9.3頻譜共享354 
9.3.1共存式頻譜共享354 
9.3.2覆蓋式頻譜共享355 
9.4認知無線電系統356 
9.4.1頻譜檢測356 
9.4.2頻譜共享池358 
9.4.3功率控制360 
9.5授權的頻譜共享361
9.5.1 LSA 361 
9.5.2 LSA技術實現方式364 
9.6 LTE-U/LAA 366 
9.6.1 LTE-U 366 
9.6.2 LAA 369 
9.6.3 LTE-U/LAA關鍵技術370 
9.6.4 LTE-U/ LAA部署場景378 
參考文獻380