基於雲網融合的5G技術與應用創新

謝沛榮

中國電信股份有限公司研究院移動與終端技術研究所核心網技術研究總監，中國電信技術類高 級 專 家、正 高 級工程師，榮獲中國電信集團科技創新先進個人，科研成果先後獲得中國通信學會科技進步一等獎、三等獎，通信標準化協會科學技術二等獎。

第 1章 概述 1

1.1　5G需求與面臨的挑戰　2

1.1.1　5G業務發展需求　2

1.1.2　5G發展面臨的主要挑戰　3

1.2　全球5G頻譜的分配情況　5

1.2.1　歐洲5G頻譜分配　5

1.2.2　美國5G頻譜分配　6

1.2.3　亞太地區5G頻譜分配　7

1.3　5G 標準演進歷程　8

1.3.1　ITU　8

1.3.2　3GPP　10

1.4　5G系統架構與技術特征　11

1.4.1　“三朵雲”5G網絡架構概念設計　11

1.4.2　簡潔靈活的5G無線網架構　14

1.4.3　敏捷開放的5G核心網架構　18

1.4.4　5G SA架構選擇　20

1.5　5G與雲網融合　23

1.5.1　雲網融合概念　23

1.5.2　雲網融合發展願景　24

1.5.3　5G與雲網融合　25

1.5.4　將5G打造成雲網融合最佳實踐　26

參考文獻　28

第　2章 5G SA架構及組網方案　29

2.1　5G網絡與其他網絡間的關系　30

2.2　5G SA的網絡組織　31

2.2.1　5G核心網的網絡組織　31

2.2.2　無線網的網絡組織　40

2.3　5G定制專網方案　45

2.3.1　企業虛擬專網　46

2.3.2　獨享數據面網元　47

2.3.3　獨享輕量級5G核心網網元　48

2.3.4　3種5G定制專網方案比較　49

第3章　重構無線資源的覆蓋增強　51

3.1　4G網絡和5G網絡的覆蓋能力分析　52

3.1.1　影響5G網絡覆蓋能力的主要因素　52

3.1.2　5G不同信道的覆蓋能力差異　54

3.1.3　4G網絡和5G網絡的上行業務信道覆蓋能力對比　58

3.2　5G SA面臨的主要問題　60

3.2.1　5G上行覆蓋　60

3.2.2　上行容量　61

3.2.3　空口時延　62

3.3　5G覆蓋增強技術　65

3.3.1　上行載波聚合　66

3.3.2　補充上行載波　68

3.3.3　超級上行技術　69

3.4　幾種覆蓋增強技術的對比分析　70

3.4.1　技術特點分析　70

3.4.2　性能增益分析　71

參考文獻　77

第4章　面向固移融合的雲邊協同　79

4.1　5G邊緣計算關鍵技術及解決方案　80

4.1.1　5G邊緣計算的典型應用場景及對網絡的要求　80

4.1.2　網絡分流方案　81

4.1.3　雲邊協同多點業務調度　89

4.1.4　網絡增強技術方案　100

4.2　面向固移融合的邊緣計算系統　102

4.2.1　系統架構　102

4.2.2　雲邊協同的計算系統部署方案　103

參考文獻　104

第5章　基於客戶定制化需求的網絡切片　105

5.1　網絡切片的行業需求和應用場景　106

5.1.1　網絡切片的行業需求　106

5.1.2　網絡切片的應用場景　107

5.2　5G網絡切片整體架構和實現方式　108

5.2.1　概述　108

5.2.2　核心網切片技術　113

5.2.3　無線網切片技術　120

5.2.4　承載網切片技術　123

5.3　基於客戶定制生成網絡切片　133

5.3.1　網絡切片SLA參數的選擇　133

5.3.2　網絡切片管理系統　137

5.4　網絡切片的部署　142

5.4.1　網絡切片的受理　142

5.4.2　網絡切片的開通　143

5.5　網絡切片安全　144

5.5.1　網絡切片面臨的安全挑戰和需求　144

5.5.2　網絡切片面臨的安全威脅識別　146

5.5.3　網絡切片安全防護措施　147

參考文獻　149

第6章　能力開放賦能5G網絡　151

6.1　5G網絡支持的能力開放　152

6.2　5G網絡能力開放平臺架構　153

6.2.1　NEF功能架構　153

6.2.2　CAPIF功能架構　154

6.2.3　CAPIF與5G網絡能力開放的關系　157

6.3　5G 網絡典型能力開放端到端解決方案　159

6.3.1　業務需求探討　159

6.3.2　應用技術架構　160

6.3.3　應用流程舉例　162

6.4　5G網絡能力開放部署相關考慮　165

參考文獻　165

第7章　基於雲網融合的5G網絡雲化部署與演進　167

7.1　5G網絡雲化架構　168

7.1.1　體系框架　168

7.1.2　部署需求　169

7.1.3　部署架構　172

7.2　5G核心網雲網融合基礎設施層部署　177

7.2.1　總體部署架構　177

7.2.2　資源池布局　178

7.2.3　資源池部署架構　180

7.2.4　資源池網絡　182

7.2.5　資源管理　185

7.2.6　災備　190

7.2.7　安全　191

7.3　5G網絡雲原生化演進　194

7.3.1　雲原生技術概述　194

7.3.2　雲原生化網絡雲　199

7.3.3　5G網絡雲原生化發展　201

參考文獻　202

第8章　5G網絡共享　203

8.1　5G接入網共享　204

8.1.1　NSA接入網共享　205

8.1.2　SA接入網共享　208

8.2　頻譜資源動態共享　210

8.2.1　動態頻譜共享中的5G關鍵技術　211

8.2.2　動態頻譜共享中的下行物理信道　214

8.2.3　動態頻譜共享中的上行物理信道　217

第9章　5G網絡運營支撐系統　219

9.1　5G網絡運營支撐系統的挑戰　220

9.1.1　網絡挑戰　220

9.1.2　業務挑戰　220

9.1.3　運營挑戰　221

9.2　頂層設計　222

9.2.1　設計思路　222

9.2.2　目標特征　224

9.2.3　架構定位　224

9.3　架構藍圖　227

9.3.1　總體架構　227

9.3.2　技術架構　229

9.3.3　集成架構　231

9.3.4　部署架構　234

9.4　5G關鍵運營能力　237

9.4.1　5G核心網運營支撐建設　238

9.4.2　5G網絡雲化NFVO建設　241

9.4.3　5G NSMF建設　243

9.5　中國電信5G核心網運營支撐系統建設實踐案例　245

9.5.1　面向5G的雲網控制和采集平臺　245

9.5.2　面向5G的雲網資源與數據共享平臺　248

9.5.3　面向5G網絡的切片產品開通編排實踐　252

第　10章 AI賦能5G網絡　257

10.1　AI技術　258

10.2　5G對AI的需求　259

10.3　AI賦能5G智能化的主要應用場景　259

10.3.1　基於AI的5G資源效率優化　260

10.3.2　基於AI的5G運維效率提升　261

10.3.3　基於AI的5G能源效率提升　262

10.3.4　基於AI的5G業務創新應用　263

10.4　中國電信在AI賦能5G網絡方面的實踐案例　264

10.4.1　5G基站智慧節能　264

10.4.2　5G精定位與智慧網絡優化　265

10.4.3　5G無人機智能巡檢　267

第　11章 雲網一體下的5G應用創新　269

11.1　中國電信5G應用總述　270

11.2　5G工業應用創新及實踐　271

11.2.1　5G賦能工業信息化　271

11.2.2　5G工業應用場景及分析　273

11.2.3　5G工業應用案例剖析——廣東美的　276

11.3　5G交通應用創新及實踐　280

11.3.1　5G賦能交通信息化　280

11.3.2　5G交通應用場景及分析　281

11.3.3　5G交通應用案例剖析——珍寶巴士 5G 智能公交　285

11.4　5G警務應用創新及實踐　286

11.4.1　5G賦能警務信息化　286

11.4.2　5G警務應用場景及分析　288

11.4.3　5G警務應用案例剖析——廣州天河公安　290

11.5　5G媒體應用創新及實踐　292

11.5.1　5G賦能媒體信息化　292

11.5.2　5G媒體應用場景及分析　295

11.5.3　5G媒體應用案例剖析——央視春晚　297

11.6　5G醫療應用創新及實踐　299

11.6.1　5G賦能醫療信息化　299

11.6.2　5G醫療應用場景及分析　301

11.6.3　5G醫療應用案例剖析——遠程醫學超聲檢查　304

11.7　5G應用未來展望　306

參考文獻　308

第　12章 5G增強　309

12.1　5G核心網3GPP Rel-16標準新特性介紹及引入分析　310

12.1.1　核心網基礎能力增強　310

12.1.2　核心網垂直行業增強　312

12.2　5G無線網3GPP Rel-16標準新特性介紹及引入分析　313

12.2.1　空口功能及性能增強　313

12.2.2　垂直行業拓展　314

12.2.3　運維和網絡系統優化　315

12.3　3GPP Rel-17標準工作介紹　316

12.3.1　5G核心網3GPP Rel-17項目介紹　316

12.3.2　5G無線網3GPP Rel-17項目介紹　317

12.4　3GPP Rel-18標準工作介紹　319

12.4.1　5G核心網3GPP Rel-18項目介紹　319

12.4.2　5G無線網3GPP Rel-18項目介紹　320

12.5　智能調度　322

12.5.1　智能調度標準化實現　323

12.5.2　智能調度應用：基站節能　324

參考文獻　327

縮略語　329