基於虛擬平臺的 5G 通信系統實驗教程

"李丞，北京交通大學高級實驗師，電子信息與計算機國家級實驗教學示範中心、面向卓越工程師培養的電子信息類北京市本科高校產學研深度協同育人平臺重要成員，北京交通大學優秀實驗教學主講教師。長期從事第五代移動通信系統、軟件無線電、6G等領域的教學和研究工作。主持教育部產學合作協同育人等多項教學、科研項目，授權國家發明專利2項，授權軟件著作權7項，出版著作2部。獲實驗教學案例設計全國一等獎、中國教育技術仿真優秀教學案例全國一等獎，國家一流虛擬仿真實驗課程主要完成人。指導學生獲得“淩特杯”全國通信系統設計大賽全國二等獎等。王廣義，武漢豐邁信息技術有限公司總經理、武漢大學電子信息學院專業學位研究生校外兼職導師。參與國家重大科技專項項目“基於用戶體驗的端到端3G-LTE業務質量評測與分析系統”，主導研發“4G全網仿真平臺”、“5G網絡虛擬仿真平臺”等產品，虛擬仿真平臺產品多次支撐“大唐杯”、“中興捧月”電子信息類學科競賽。參與《移動網絡規劃與優化》等教材的編寫。獲發明專利3項，累計申報近30項軟件著作權。費丹，北京交通大學實驗師。長期從無線信道、軟件無線電及專用無線通信系統研究工作，先後研發LTE原型驗證系統、無線信道測量系統、無線信道仿真系統、場強測量及虛擬路測系統等，參與北京-沈陽客運專線下一代寬帶鐵路無線通信系統的應用試驗。主持或參與國家重點研發計劃、省部級重大課題等。發表學術論文40余篇，授權發明專利8項，獲批軟件著作權5項，完成科技成果轉化項目600余萬元。獲ITST2018**論文獎， 2025年日內瓦國際發明展金獎等。王永傑，武漢豐邁信息技術有限公司技術總監。長期從事4G/5G移動網絡、移動網絡優化、光通信網絡等教學產品的技術方案設計與研發、實踐案例及教學資源開發等工作。主持並負責公司全國範圍的5G師資培訓、校企合作5G實習實訓指導等工作。中興通訊認證講師，主持並完成中興通訊5G NR、數通等方向的多項行業認證標準的開發與認證教材編著。"

目錄

課件+大綱

 

 

 

第1章移動通信概述

 

1.1移動通信系統發展歷程

 

1.1.1無線移動化——第一代移動通信系統

 

1.1.2移動數字化——第二代移動通信系統

 

1.1.3數字寬帶化——第三代移動通信系統

 

1.1.4網絡全分組化——第四代移動通信系統

 

1.2第五代移動通信技術

 

1.2.15G總體願景

 

1.2.25G標準化進展

 

1.2.35G典型應用場景

 

1.2.45G關鍵性能指標

 

1.2.55G商用

 

1.35G關鍵技術

 

1.3.1Massive MIMO

 

1.3.2Polar碼

 

1.3.3FOFDM

 

1.3.45G的頻譜規劃

 

1.4本書內容安排與學習目標

 

第2章5G網絡仿真平臺介紹

 

2.1平臺簡介

 

2.1.15G全網與全體系仿真

 

2.1.2平臺的特點

 

2.1.35G原理到工程全過程實踐

 

2.2平臺的基本功能與使用

 

2.2.1網絡拓撲規劃設計

 

2.2.2機房建設設備搭建

 

2.2.3網元數據業務配置

 

2.2.4切片編排業務應用

 

2.2.5網絡測試性能分析

 

2.2.6協議流程數據分析

 

2.2.7行業應用業務開通

 

2.3平臺體驗案例： 5G網絡認知與網絡規劃實驗 

 

 

2.3.1實驗介紹

 

2.3.2實驗原理

 

2.3.3實驗步驟

 

2.3.4實驗總結

 

第3章5G移動通信系統設計架構

 

3.15G系統架構概述

 

3.1.15G網絡重構原則

 

3.1.25G系統整體架構

 

3.1.35G網絡關鍵接口

 

3.1.4SA組網與NSA組網對比

 

3.25G接入網架構和接口

 

3.2.1重構下的5G接入網架構

 

3.2.2無線網絡關鍵接口

 

3.2.3無線網絡協議層

 

3.35G核心網架構和接口

 

3.3.1基於服務的網絡架構及主要功能實體

 

3.3.2核心網關鍵接口

 

3.3.3網絡功能發現與選擇

 

3.3.45G核心網的關鍵特征

 

3.4網絡架構案例1： 5G網絡架構基礎規劃實驗

 

3.4.1實驗介紹

 

3.4.2實驗案例描述

 

3.4.3實驗步驟

 

3.4.4實驗總結

 

3.5網絡架構案例2： 5G接入網機房部署與設備搭建實驗

 

3.5.1實驗介紹

 

3.5.2實驗原理

 

3.5.3實驗案例描述

 

3.5.4實驗步驟

 

3.5.5實驗總結

 

3.6網絡架構案例3： 基於NFV的5G核心網功能部署實驗

 

3.6.1實驗介紹

 

3.6.2實驗原理

 

3.6.3實驗案例描述

 

3.6.4實驗步驟

 

3.6.5實驗總結

 

第4章5G基站原理與工程

 

4.15G基站運行原理與系統組成結構

 

4.1.15G基站運行原理與硬件組成

 

4.1.25G基站BBU設備組成與結構

 

4.1.35G基站AAU設備組成與結構

 

4.25G建設場景與建設方案演進

 

4.2.15G建設場景與建設方式

 

4.2.25G建設方案演進

 

4.35G基站組網與網絡管理

 

4.3.15G基站組網及管理需求

 

4.3.25G網絡管理標識參數

 

4.45G基站組網下的移動性管理

 

4.4.15G位置管理

 

4.4.25G切換管理

 

4.5工程建設與開通案例1： 5G基站及小區基本開局實驗

 

4.5.1實驗介紹

 

4.5.2實驗案例描述

 

4.5.3實驗步驟

 

4.5.4結果驗證

 

4.5.5實驗總結

 

4.6工程建設與開通案例實驗2： DU與CU分離架構的5G基站開通實驗

 

4.6.1實驗介紹

 

4.6.2實驗原理

 

4.6.3實驗案例描述

 

4.6.4實驗步驟

 

4.6.5實驗結果驗證

 

4.6.6實驗總結

 

第5章5G基本業務開通與網絡信令流程

 

5.15G註冊管理

 

5.2PDU會話建立

 

5.2.1總體流程

 

5.2.2SMF選擇

 

5.2.3會話認證及授權

 

5.2.4會話建立

 

5.2.5上網業務

 

5.3業務體驗案例1： 5G用戶面功能與上網業務實驗

 

5.3.1實驗介紹

 

5.3.2實驗原理

 

5.3.3實驗案例描述

 

5.3.4實驗步驟

 

5.3.5實驗總結

 

5.4業務體驗案例2： 5G語音業務配置與體驗(VOIP方式)實驗

 

5.4.1實驗介紹

 

5.4.2實驗原理

 

5.4.3實驗案例描述

 

5.4.4實驗步驟

 

5.4.5實驗總結

 

5.5信令分析案例1： 5G用戶標識配置與接入鑒權實驗

 

5.5.1實驗介紹

 

5.5.2實驗原理

 

5.5.3實驗案例描述

 

5.5.4實驗步驟

 

5.5.5實驗總結

 

5.6信令分析案例2: 5G終端入網流程分析實驗

 

5.6.1實驗介紹

 

5.6.2實驗案例描述

 

5.6.3實驗步驟

 

5.6.4實驗思考

 

5.7信令分析案例3： 5G用戶面業務流程分析實驗

 

5.7.1實驗介紹

 

5.7.2實驗原理

 

5.7.3實驗案例描述

 

5.7.4實驗步驟

 

5.7.5實驗思考

 

第6章5G空口資源配置與業務性能分析

 

6.1空口資源維度

 

6.2時域資源

 

6.2.1幀結構

 

6.2.2時間單位

 

6.2.3靈活時隙配置

 

6.3頻域資源

 

6.3.1信道帶寬和保護帶寬

 

6.3.2頻域資源單位 

 

6.3.3部分帶寬技術

 

6.3.4同步廣播塊與下行同步

 

6.4無線傳輸新技術

 

6.4.1大規模多天線

 

6.4.2波束賦形

 

6.5業務分析案例1： 5G網絡邏輯架構對時延的影響測試分析

 

6.5.1實驗介紹

 

6.5.2實驗原理

 

6.5.3實驗案例描述

 

6.5.4實驗步驟

 

6.5.5實驗總結

 

6.6業務分析案例2： 5G幀結構配置對時延的影響測試分析實驗

 

6.6.1實驗介紹

 

6.6.2實驗案例描述

 

6.6.3實驗步驟

 

6.6.4實驗總結

 

6.7業務分析案例3： 5G速率測試與影響因子分析實驗

 

6.7.1實驗介紹

 

6.7.2實驗案例描述

 

6.7.3實驗步驟

 

6.7.4實驗思考

 

第7章5G網絡切片與行業應用專網

 

7.15G網絡切片與應用場景

 

7.1.1網絡切片概念

 

7.1.25G切片的典型應用場景

 

7.1.3網絡切片關鍵技術： SDN和NFV

 

7.2網絡切片原理

 

7.2.1網絡切片的架構與組成

 

7.2.25G切片端到端保障方案

 

7.2.35G切片標識與切片選擇

 

7.2.4基於標識的網絡切片規劃部署

 

7.35G典型場景網絡切片設計

 

7.3.1網絡切片分級

 

7.3.2公眾網典型場景切片設計

 

7.3.3行業網典型場景切片設計

 

7.3.4特需行業網典型場景切片設計

 

7.4切片案例1:5G網絡切片編排與應用實驗

 

7.4.1實驗介紹

 

7.4.2實驗原理

 

7.4.3實驗案例描述

 

7.4.4實驗步驟

 

7.4.5實驗總結

 

7.5切片案例2： 多切片場景下5G終端網絡切片選擇實驗

 

7.5.1實驗介紹

 

7.5.2實驗原理

 

7.5.3實驗案例描述

 

7.5.4實驗步驟

 

7.5.5實驗總結

 

第8章5G網絡故障排查處理與網絡優化

 

8.15G網絡故障排查處理

 

8.1.1故障排查處理流程

 

8.1.2故障分類與處理思路

 

8.25G核心網故障排查

 

8.2.15G網絡故障排查流程與分類

 

8.2.25G核心網典型故障處理思路

 

8.35G無線覆蓋幹擾與業務優化

 

8.3.15G覆蓋分析與優化

 

8.3.25G幹擾分析與業務優化

 

8.4網絡故障處理案例1： 接入失敗

 

8.4.1實驗介紹

 

8.4.2實驗案例描述

 

8.4.3實驗步驟

 

8.4.4實驗思考

 

8.5網絡故障處理案例2： 鑒權失敗

 

8.5.1實驗介紹

 

8.5.2實驗案例描述

 

8.5.3實驗步驟

 

8.5.4實驗思考

 

8.6網絡故障處理案例3： 註冊正常業務失敗

 

8.6.1實驗介紹

 

8.6.2實驗案例描述

 

8.6.3實驗步驟

 

8.6.4實驗思考

 

參考文獻