5G信息工程关键技术-洞察研究.pptx

5G信息工程关键技术,5G 网络架构 无线传输技术 核心网关键 大规模天线 边缘计算 网络切片 安全防护 智能运维,Contents Page,目录页,5G 网络架构,5G信息工程关键技术,5G 网络架构,1.软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）技术的深度融合通过 SDN 实现网络的灵活控制和资源调度，NFV 则能将网络功能从传统的专用硬件设备迁移到通用的服务器等虚拟化平台上，提高网络的灵活性、可扩展性和资源利用率2.网络切片技术的广泛应用能够根据不同业务需求，为不同的用户或业务场景创建独立的、定制化的虚拟网络切片，确保不同业务在网络资源上的隔离和保障，满足 5G 多样化业务对网络性能的苛刻要求3.边缘计算的引入将计算、存储等资源下沉到网络边缘，靠近用户，缩短数据传输时延，提升用户体验，同时也能更好地处理实时性要求高的业务，如工业互联网中的实时控制等无线接入网,1.大规模多输入多输出（Massive MIMO）技术的发展利用大量的天线阵列实现更精准的波束赋形，提高频谱效率和系统容量，改善信号覆盖质量，尤其在密集城区等场景优势明显2.超密集组网（UDN）技术的兴起通过密集部署小基站，增加网络的覆盖范围和容量，满足热点区域高流量业务的需求，缓解宏基站的压力。

3.新型无线传输技术的探索如毫米波通信、太赫兹通信等，具有更高的频谱资源，但也面临着传输损耗大等挑战，未来有望在 5G 中发挥重要作用，进一步提升无线传输性能核心网,5G 网络架构,1.光传送网络（OTN）的演进与优化具备高带宽、低时延、强大的组网能力和灵活的业务调度功能，满足 5G 大带宽数据传输的需求，同时不断提升网络的智能化水平2.分组增强型光传送网（PTN）和切片分组网（SPN）的融合发展PTN 提供可靠的传送承载，SPN 则针对 5G 特性进行优化，两者融合能更好地适配 5G 网络架构，实现高效的业务承载和传输3.智能光网络技术的应用利用人工智能等技术实现网络的自动化配置、故障诊断和优化，提高网络的运维效率和可靠性，降低运维成本网络功能与服务,1.网络切片管理与编排实现对不同网络切片的创建、配置、监控和调整，确保切片之间的隔离和资源的合理分配，提供灵活的网络服务能力2.边缘计算平台的管理与优化包括对边缘节点的部署、资源管理、应用调度等，以充分发挥边缘计算的优势，为用户提供低时延、高可靠的服务3.网络服务化架构（NSA）的发展将网络功能以服务的形式进行封装和提供，便于灵活组合和按需调用，满足不同业务的差异化需求，推动网络的开放性和创新。

传输网,5G 网络架构,安全与隐私保护,1.端到端的安全机制构建从终端接入、网络传输到核心网等各个环节加强安全防护，采用加密、认证、访问控制等技术手段，保障 5G 网络的安全性和用户数据的隐私2.网络切片安全隔离确保不同网络切片之间的安全隔离，防止相互干扰和数据泄露，满足不同业务对安全隔离等级的要求3.人工智能辅助的安全检测与防御利用人工智能技术进行网络安全态势感知、威胁检测和防御，提高网络的安全性和应对恶意攻击的能力节能与绿色通信,1.高效的能源管理策略通过优化网络设备的功耗、采用节能技术如休眠机制等，降低 5G 网络的能源消耗，实现绿色通信2.可再生能源的利用探索利用太阳能、风能等可再生能源为基站供电，减少对传统能源的依赖，降低碳排放，符合可持续发展的要求3.能效评估与优化机制建立能效评估指标体系，实时监测和优化网络的能效，不断提升 5G 网络的节能效果和可持续性无线传输技术,5G信息工程关键技术,无线传输技术,5G大规模MIMO技术,1.提升频谱效率通过在基站部署大量天线，实现空间维度的多径分辨和复用，极大地增加系统容量，有效地利用有限的频谱资源，满足日益增长的无线通信业务需求2.改善信号覆盖。

利用多天线的波束赋形能力，精准地调整信号的发射方向和功率，增强信号在覆盖区域内的覆盖质量，尤其是在复杂环境下如密集城区等，提升无线通信的可靠性和稳定性3.支持高速率传输大规模 MIMO 技术能够为用户提供更高速的数据传输速率，尤其适用于高清视频流、虚拟现实等对带宽要求较高的业务场景，推动 5G 网络在各类应用中的广泛应用毫米波通信技术,1.丰富频谱资源毫米波频段拥有丰富的未被充分利用的频谱资源，可提供极大的带宽，为高速率数据传输提供了有力保障，满足 5G 对于超高速通信的需求2.小型化设备实现有助于推动设备的小型化和集成化发展，使得能够在更紧凑的空间内部署 5G 通信设备，满足 5G 网络在各种场景下的部署要求，包括室内、室外等3.低延迟特性由于毫米波频段较短的波长，信号传播速度快，能够显著降低通信延迟，尤其适用于对时延敏感的业务，如自动驾驶、工业控制等关键领域无线传输技术,波束追踪与自适应技术,1.实时跟踪用户和环境变化通过不断地监测用户的位置、移动方向以及周围环境的干扰情况，动态调整波束的指向和功率，始终保持最佳的通信链路质量，提高系统性能和用户体验2.优化资源利用根据实时获取的信息，自适应地分配无线资源，如带宽、功率等，以最有效的方式满足不同用户和业务的需求，提高资源利用效率，避免资源浪费。

3.应对复杂场景在复杂的多径环境、干扰环境中，波束追踪与自适应技术能够有效地克服各种干扰和衰落影响，确保通信的可靠性和稳定性，适应各种不同的通信场景非正交多址接入技术,1.提高系统容量允许多个用户在同一时间和频率资源上同时传输，通过不同的信号处理方式区分用户，显著增加系统可以同时支持的用户数量，有效缓解 5G 网络面临的容量压力2.提升频谱效率利用非正交的信号传输机制，实现更高的频谱利用率，在有限的频谱资源下能够传输更多的数据，满足不断增长的业务需求3.支持多样化业务适用于各种不同类型的业务，包括实时性要求高的业务如高清视频通话，以及数据量大的业务如物联网设备连接等，提供灵活多样的通信服务无线传输技术,全双工通信技术,1.频谱效率倍增在相同的频谱资源上同时进行发送和接收，实现频谱资源的双倍利用，极大地提高频谱效率，为 5G 网络提供更高的数据传输速率和更大的系统容量2.降低干扰消除传统半双工通信中的接收和发送之间的干扰，减少小区内和小区间的干扰问题，改善通信质量，提高系统性能3.推动新应用发展为一些创新性的应用场景如实时的双向无线传感器网络、近距离的高速数据交互等提供技术支持，拓展 5G 应用的边界和可能性。

灵活频谱共享技术,1.提高频谱利用效率实现不同无线系统之间、不同频段之间的频谱共享，避免频谱资源的闲置和浪费，更充分地利用现有频谱资源，满足不断增长的通信需求2.促进多系统融合促进不同无线技术和网络的融合与协同工作，构建更加灵活和高效的无线通信生态系统，提高网络的整体性能和覆盖范围3.适应动态频谱环境能够根据业务需求和频谱可用性的变化，快速地调整频谱分配策略，实现频谱的动态优化和管理，适应快速变化的无线通信环境核心网关键,5G信息工程关键技术,核心网关键,5G核心网架构演进,1.网络功能虚拟化（NFV）：实现网络功能的软件化和虚拟化，将传统的网络设备功能迁移到通用的服务器和虚拟平台上，提高网络的灵活性和可扩展性通过 NFV 可以快速部署新的业务和服务，降低网络建设和运维成本2.软件定义网络（SDN）：将网络的控制平面与数据平面分离，通过集中的控制器实现对网络的灵活控制和管理SDN 使得网络资源能够更加智能地分配和调度，提高网络的性能和效率，同时也为网络创新和业务快速部署提供了基础3.边缘计算：将计算和存储资源部署在网络边缘靠近用户的位置，减少数据传输延迟，提高服务响应速度边缘计算能够更好地满足实时性要求高的业务需求，如智能交通、工业控制等，同时也为 5G 网络提供了新的业务场景和商业模式。

4.切片技术：支持为不同的业务和用户提供定制化的网络切片，每个切片具有独立的网络资源和特性，如带宽、时延、可靠性等通过切片技术可以实现网络资源的高效利用，满足不同业务对网络的差异化需求，提升用户体验5.网络智能化：利用大数据、人工智能等技术对网络进行实时监测、分析和优化，实现网络的自管理、自优化和自修复网络智能化能够提高网络的可靠性、性能和安全性，降低运维成本，为 5G 网络的可持续发展提供支撑6.安全与隐私保护：5G 核心网面临着更严峻的安全和隐私挑战，需要加强安全架构设计、加密算法应用、访问控制等方面的措施，保障网络的安全和用户数据的隐私同时，要建立完善的安全管理机制和应急响应体系，应对各种安全威胁核心网关键,5G核心网数据转发,1.基于 IP 的数据转发：在 5G 核心网中仍然采用 IP 作为主要的数据转发协议，通过路由和交换技术实现数据包的高效转发IP 技术经过多年的发展和完善，具有成熟的技术体系和广泛的应用支持，能够满足 5G 网络的大规模数据传输需求2.网络切片数据转发：根据不同网络切片的特性和要求，进行精细化的数据转发和资源调度通过建立切片级别的转发路径和策略，确保不同切片之间的隔离和资源的合理分配，实现对不同业务的高质量服务保障。

3.流量工程与优化：对网络流量进行监测和分析，根据业务需求和网络资源状况进行流量的动态调度和优化通过流量工程技术可以提高网络的利用率，避免网络拥塞和性能下降，提升用户体验4.边缘计算与数据分发：在边缘计算节点上进行部分数据的处理和分发，减少核心网的数据流量压力边缘计算节点可以缓存常用数据和应用，提高数据访问的速度和效率，同时也可以将部分处理任务下沉到边缘，降低核心网的计算负荷5.确定性网络技术：为某些关键业务提供确定性的时延和带宽保障，确保业务的实时性和可靠性确定性网络技术通过采用特定的调度算法和机制，保证数据包在网络中的传输路径和时延稳定性，适用于工业自动化、车联网等对时延敏感的业务场景6.网络切片与多接入技术融合：将不同的接入技术（如 5G、4G、WiFi 等）与网络切片进行融合，实现多种接入方式的无缝切换和资源共享用户可以根据网络状况和业务需求自动选择最优的接入方式，提高网络的整体性能和用户体验核心网关键,5G核心网会话管理,1.会话建立与维护：负责建立和维护用户与网络之间的会话连接，包括用户的注册、鉴权、授权等过程确保会话的建立和持续稳定，为用户提供不间断的业务服务2.移动性管理：支持用户在不同的地理位置和网络之间的移动性，实现无缝切换和业务连续性。

通过移动性管理算法和机制，快速检测用户的移动状态，进行切换决策和资源重配置3.会话策略管理：根据用户的业务需求和网络策略，对会话进行策略控制和资源分配可以实现基于 QoS 的策略控制、流量整形、计费策略等，保障不同业务的服务质量和资源合理利用4.会话上下文管理：维护用户的会话上下文信息，包括用户的身份、位置、业务偏好、签约信息等会话上下文管理对于业务的快速恢复、个性化服务提供以及网络的优化和故障排除具有重要意义5.多 SIM 卡管理：支持用户同时使用多张 SIM 卡的情况，实现多卡之间的会话协调和资源共享多 SIM 卡管理可以满足用户在不同场景下的通信需求，如双卡双待等6.会话迁移与优化：在网络资源发生变化或用户需求调整时，进行会话的迁移和优化例如，将用户的会话从负载较高的节点迁移到负载较轻的节点，以提高网络的整体性能和资源利用率同时，通过会话迁移还可以实现网络的负载均衡和故障恢复核心网关键,5G核心网计费与策略控制,1.计费架构创新：采用新的计费模型和计费方式，适应 5G 网络多元化的业务和服务模式例如，基于流量、时长、质量等多维度的计费，支持实时计费和预付费等计费模式，为运营商提供灵活的计费策略和收益管理手段。

2.策略控制与协调：实现对网络资源的策略控制和业务流的精细化管理根据用户的签约信息、业务需求和网络状况，制定相。