最完整5G技術架構白皮書

前言

行動通訊和網際網路這兩個發展最快、創新最活躍領域的融合產生了極大的發展空間，創新的業務模式、商業模式層出不窮，甚至在不斷改變整個資訊產業的發展模式。

行動網際網路是行動網路與網際網路融合的產物，隨著兩者融合的擴大和深入，逐漸成為更具移動特性的、能夠深入到人們生產生活的網路與服務系統。行動網際網路以手機、個人數位助理（PDA）、可 式電腦、專用行動網際網路終端等作為終端，以行動通訊網路（包含2G、3G、4G 等）或無線區域網（WiFi）、無線都會區網路（WiMAX）作為連線方法，直接或透過無線應用協定（WAP）存取網際網路並使用網際網路業務。

摩根斯坦利認為，行動網際網路是繼大型主機、小型主機、個人電腦、桌面網際網路之後第五個資訊產業的發展週期，是當今資訊產業競爭最為激烈、發展最為迅速的領域。行動網際網路帶來的跨界融合甚至改變了資訊通訊產業的發展模式——行動網際網路已經完全改變了行動智慧終端機製造領域，又在深刻改變著電信業的遊戲規則。

2005 年，在世界資訊社會高峰會（WSIS）上，國際電信聯盟發佈了《ITU網際網路報告2005：物聯網》。報告指出，無所不在的「物聯網」通訊時代即將來臨，世界上所有的物體，從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以透過網際網路主動進行資訊交換。射頻識別（RFID）技術、感測器技術、奈米技術、智慧嵌入技術將獲得更加廣泛的應用。

行動終端向智慧化、多媒體化發展。行動終端所支援的業務功能更加豐富。行動智慧終端機已經成為全球最大消費電子產品分支，深刻改變著全球終端產業布局。其快速放量領導了全球消費電子產品的發展。

在生活中，無論在汽車上、地鐵上、十字路口、休閒場所，低頭族的出現已成為一種普遍現象。人們從行動網際網路中便捷地取得豐富的資訊，並進行各種娛樂活動。

面對行動網際網路和物聯網等新型業務發展需求，未來的5G 系統需要滿足各種業務類型和應用場景。一方面，隨著智慧終端機的迅速普及，行動網際網路在過去的幾年中在全球內發展快速，針對2020 年及未來，將進一步改變人類社會資訊的對話模式，提供給使用者擴增實境、虛擬實境等更加身臨其境的新型業務體驗，進一步帶來未來行動資料流量的高速增長；另一方面，物聯網的發展將傳統人與人通訊擴大到人與物、物與物的廣泛互連，屆時，智慧家居、車聯網、行動醫療、工業控制等應用的爆炸式成長，將帶來巨量的裝置連接，最後實現「資訊隨心至，萬物觸手及」的5G 整體願景。

目前，5G 已成為全球業界研發的焦點。全球主要的標準化組織有ITU-R、3GPP、NGMN 等。中國、歐盟、日本、韓國、美國等國家和地區紛紛成立相關組織，凝聚各方力量，積極開展5G 的研究和標準化工作。

5G 行動通訊系統不是簡單的以某個單一技術或某些業務能力來定義的。

5G 將是一系列無線技術的深度融合。它不但關注更高速率、更大頻寬、更強能力的無線空中介面技術，而且更關注新的無線網路架構。5G 將是融合多業務、多技術，聚焦於業務應用和使用者體驗的新一代行動通訊網路。

本書是介紹第五代行動通訊技術（5G）的書籍。全書共分8 章。第1 章概述行動通訊的發展歷史、4G（LTE）面臨的挑戰及5G 技術的研究與標準化。第2 章介紹5G 願景與需求，包含5G 的需求、5G 的願景、5G 網路的效能及5G 的應用。第3 章說明5G 的無線技術，包含多址技術、雙工技術、多載體技術、多天線技術、調變編碼技術、毫米波通訊技術。第4 章分析5G 的網路技術，包含5G 網路結構需求、5G 網路架構設計整體要求、5G 網路架構的關鍵技術、5G 連線網網路架構、5G 核心網路網路架構、超密集網路拓樸。第5 章介紹5G 的頻譜需求，包含無線頻譜分配現狀、5G 的頻譜需求、中低頻頻譜的利用、頻譜共用技術、高頻頻譜的利用、白頻譜的利用、全頻譜連線及認知無線電技術。第6 章說明5G 支撐技術，包含行動雲技術、雙連接技術、SON 技術、M2M 技術、D2D 技術、網路切片技術、邊緣計算技術及CDN 技術。第7 章分析5G 網路的安全。第8 章探討5G 網路的規劃、部署，包含5G 網路規劃面臨的挑戰、5G 網路規劃設計的考慮、小基地台裝置的應用、5G 綠色網路的實現、5G室內覆蓋及5G 傳輸網路。

筆者是北京中網華通設計諮詢有限公司的專業技術人員，長期從事行動通訊網路技術的研究、追蹤，行動通訊網路的規劃與設計，擁有深厚的理論知識與豐富的實務經驗。

由於筆者的知識視野有限，書中不準確、不完備之處在所難免，敬請業界專家和讀者們批評指正。

前言

行動通訊和網際網路這兩個發展最快、創新最活躍領域的融合產生了極大的發展空間，創新的業務模式、商業模式層出不窮，甚至在不斷改變整個資訊產業的發展模式。

行動網際網路是行動網路與網際網路融合的產物，隨著兩者融合的擴大和深入，逐漸成為更具移動特性的、能夠深入到人們生產生活的網路與服務系統。行動網際網路以手機、個人數位助理（PDA）、可 式電腦、專用行動網際網路終端等作為終端，以行動通訊網路（包含2G、3G、4G 等）或無線區域網（WiFi）、無線都會區網路（WiMAX）作為連線方法，直接或透過無線應用協定（WAP）存取...

01 行動通訊技術的發展及5G 標準
1.1 行動通訊的發展歷史
1.2 4G 面臨的挑戰
1.3 5G 行動通訊研究與標準化

02 5G 願景與需求
2.1 5G 需求
2.2 5G 願景
2.3 5G 網路的效能
2.4 5G 應用

03 5G 無線技術
3.1 多址技術
3.2 雙工技術
3.3 多載體技術
3.4 多天線技術
3.5 調變編碼技術
3.6 毫米波通訊

04 5G 網路技術
4.1 5G 網路結構需求
4.2 5G 網路架構設計整體要求
4.3 5G 網路服務—點對點網路切片
4.4 5G 網路架構的關鍵技術
4.5 5G 連線網網路架構
4.6 5G 核心網路網路架構
4.7 超密集網路拓樸（UDN）

05 5G 的頻譜
5.1 無線頻譜分配現狀
5.2 5G 頻譜
5.3 中低頻頻譜
5.4 頻譜共用
5.5 高頻頻譜
5.6 白頻譜的利用
5.7 全頻譜連線
5.8 認知無線電

06 5G 支撐技術
6.1 行動雲端技術
6.2 雙連接技術
6.3 SON 技術
6.4 M2M 技術
6.5 D2D 技術
6.6 網路切片技術
6.7 邊緣計算技術
6.8 CDN

07 5G 網路的安全
7.1 行動通訊網路安全概述
7.2 5G 網路安全的實現

08 5G 網路規劃部署初探
8.1 5G 網路規劃面臨的挑戰
8.2 網路規劃設計的考慮
8.3 小基地台裝置的應用
8.4 5G 綠色超密集無線異質網路
8.5 5G 室內覆蓋
8.6 5G 傳輸網路

A 參考文獻

01 行動通訊技術的發展及5G 標準
1.1 行動通訊的發展歷史
1.2 4G 面臨的挑戰
1.3 5G 行動通訊研究與標準化

02 5G 願景與需求
2.1 5G 需求
2.2 5G 願景
2.3 5G 網路的效能
2.4 5G 應用

03 5G 無線技術
3.1 多址技術
3.2 雙工技術
3.3 多載體技術
3.4 多天線技術
3.5 調變編碼技術
3.6 毫米波通訊

04 5G 網路技術
4.1 5G 網路結構需求
4.2 5G 網路架構設計整體要求
4.3 5G 網路服務—點對點網路切片
4.4 5G 網路架構的關鍵技術
4.5 5G 連線網網路架構
4.6 5G 核心網路網路架構
4.7 超密集網路拓樸...