全球G发展展望教学课件

1、全球5G发展展望工业和信息化部电信研究院2019.5第1页，共36页。主要内容2IMT-2020 (5G）技术路线IMT-2020(5G)需求与频谱第2页，共36页。移动通信大约每10年出现新一代的技术：1991年GSM商用；2019年WCDMA商用；2019年ITU发布IMT-Advanced技术标准面向2020年，5G的研究工作已经启动市场需求新频率资源更先进的技术移动通信技术的发展32G3G3G+4GGSM, cdmaOne(IS-95)WCDMA, TD-SCDMA, CDMA2000HSPA, TD-HSPA, EVDOLTE-Advanced, 802.16m2020：IMT-20

2、20技术？1990s 2000s 2019s 第3页，共36页。ITU启动新一轮的研究工作根据ITU的工作流程，每一代移动通信技术国际标准的制定过程主要包括业务需求、频率规划和技术方案3个部分4ITU 4G标准化流程2019年2019年 业务需求：2019年，完成业务分析报告M.2072频率规划： 2019年，WRC-07分配新的频率资源技术方案：20192019年，确定IMT-Advanced技术标准 20192019 2019-新频率（WRC-15）2019201820202019 2019 (WRC-19)频谱需求技术愿景技术征集频谱具体划分标准化第4页，共36页。未来移动市场需求和技术

3、愿景2019年11月，ITU-R完成了全球移动宽带发展和IMT预测评估报告511家企业、咨询机构和产业组织对20192019年的全球移动通信市场进行了预测普遍认为数据流量将继续快速增长，未来5年将增长1530倍，并且该趋势将持续到2020年下一步的计划，面向2020年2019年10月，完成2020年市场需求预测报告：M.IMT.2020.TRAFFIC 2019年7月，完成2020年移动技术发展愿景研究报告：M.IMT.VISION IMT-2000低高1101001000峰值速率 (Mb/s)EnhancedIMT-2000EnhancementIMT-2000移动性1101001000Ar

4、ea Wireless AccessEnhancedIMT-2000EnhancementNew Nomadic / LocalIMTIMT-Advanced 的新能力New Mobile Access IMT-2000第5页，共36页。业界陆续启动新技术研究项目（1）2019年，诺西公司发布面向2020年的后4G无线技术演进白皮书6频率利用率提高10倍，10倍频率带宽和10倍密集小区数量，共同满足未来十年1000倍流量增长提出的关键技术包括：small cell密集网络；大规模天线；分布式网络；多种接入方式的异构协同；干扰协调；频谱共享；网络智能化SON技术等日本DoCoMo公司认为演进方向

5、主要包括“提高频谱利用率”、“增加频率带宽”、“更密集的网络”和“业务分流”提出的关键技术包括：混合多址接入和干扰消除的信号处理技术；大规模天线； Small cell增强和异构网络协作；开发高频段频率资源；频谱共享；D2D以及WiFi等多种接入技术协作的业务分流等第6页，共36页。AWG和CJK的相关情况2019年，AWG在技术组成立了IMT.Future子组，针对未来IMT发展开发技术报告；2019年，CJK成立了Future IMT SIG，围绕未来IMT开发技术白皮书CCSA的相关情况2019年底，TC5 WG6 完成了我国IMT未来10年市场发展预测报告。2019年4月， “后IMT

6、-Advanced系统愿景与需求研究”的立项，形成了报告框架，目前已经在进行应用场景的输入。2019-2019年，TC3和TC1相继立项开展“未来网络”的研究和开发。标准化组织相关活动情况2WWRF的活动在2009年完成 2020年应用场景报告在2019年完成了下一代无线网络愿景与需求目前在全球范围内开始征集面向2020的网络架构和关键技术建议主办多次Workshop，和IEEE ICC/GlobalCom等会议联合开展专题业界陆续启动新技术研究项目（2）第7页，共36页。高数据容量移动数据业务以每年翻一番的速度递增；1000倍量级的流量海量连接数量各种机器类终端连接到移动网络，形成100-1

7、000倍的连接器件数目节能通信大量网络节点和终端的出现，将消耗的大量的能源， 需要1000倍量级的能耗效率提升高速率可提供HD质量的图像业务，用户数据速率大于1Gbps未来移动通信系统面临的挑战未来移动通信系统面临的主要挑战用户体验达到固定Web接入业务的体验，业务时延小于10-20ms第8页，共36页。性能指标9网络容量 1000倍连接器件数目通信速率（峰值速率、可获得速率）降低能耗减小时延 10倍 100-1000倍 10倍 101000倍来源：业界基本统一来源：根据历史趋势来源：业界比较统一来源：WWRF来源：节能已是业界共识更高速、更高效，更智能：Anywhere 100Mbps第9页

8、，共36页。潜在的关键技术领域（1）5G技术，包括无线技术及移动网络10新型网络架构：支持功能灵活划分和部署的新型网络架构； 新频谱使用方式，例如：实现频谱共享的认知无线电技术， TDD/FDD的融合使用等 新型信号处理技术，例如：更先进的干扰消除信号处理技术；新型多载波技术；增强调制分集等。第10页，共36页。潜在的关键技术领域（2）密集网络和协同通信技术，例如：小基站（Small Cell）的优化；分布式天线的协作传输；分层网络的异构协同。新型多天线技术，例如：有源天线阵列、三维波束赋型、大规模天线等网络智能化，例如：网络自组织和自优化技术；网络节能技术等11自优化节能自组织第11页，共3

9、6页。频率需求预测按照计划，2019年的世界无线电通信大会（WRC-15）将为移动通信分配新的频谱资源针对2020年移动通信的频率需求，部分国家和成员已经向ITU提交了预测结果12美国澳大利亚俄罗斯日本2014年需要1097MHz（2019年额外需要275MHz）总共需要1081MHz（到 2020年额外需要300MHz）总共需要1065MHz（到 2020年额外需要385MHz）总共需要2020MHz大唐、移动、电信、联通、华为、中兴华为、爱立信、诺基亚GSMA印度中国到2019年总共需要600-800MHz到2020年总共需要1700-2100MHz总共需要1240MHz（低用户密度）总共

10、需要1880MHz（高用户密度）总共需要1600-1800MHz到2019年额外需要300MHz到2020年再额外需要200MHz第12页，共36页。我国未来5-10年宽带无线频率需求预测13考虑宽带战略的发展目标，结合业务发展预测和网络承载能力发展，利用ITU1768模型、移动数据模型和GSMA模型等，制定高低两套方案，测算我国2019年频率总需求约为550730MHz，2020年频率总需求约为15901910MHz。目前我国的频段划分基本满足我国2019年的频率需求。频率缺口测算考虑到目前我国频率分配使用情况(已划分IMT频率687MHz)，我国2020年频率缺口在900MHz-1200M

11、Hz。第13页，共36页。 我国宽带无线频率2020年规划考虑IMT规划频段（MHz）可获带宽释放难度存在的问题使用方式566-698132难原用于电视广播业务，该频段规划给IMT系统需要和广电进行深入的沟通。频率收回重规划2700-3400700较难需要采用频率共用技术，才能够实现该频段上无线电定位业务和IMT业务的共存。频率共享3600-4200600难该频段的IMT系统需要与卫星系统共享频率。需要验证二者共存性。IMT室外部署场景下，两系统较难共存。频率共享4400-4500100较易该频段目前我国没有实际应用。频率分配4800-4990190较易该频段目前我国没有实际应用频率分配对于2

12、020年频率规划，有低频段和高频段两个方面。随着广电数字化改造完成，考虑规划2020年释放该频段给移动通信使用。在高频段方面，重点考虑采用与卫星业务频率共享的方式使用。566 6982700 3400700M132M3600 4200600M4400 4500100M4800 4990190M第14页，共36页。主要内容15IMT-2020 (5G）需求及频谱IMT-2020（5G)技术路线第15页，共36页。蜂窝通信技术发展现状GSMGPRS/EDGEWCDMALTE FDDLTE FDD+HSPAHSPA+TD-SCDMATD-HSPATD-HSPA+DO Rev 0DO Rev ADO

13、Rev BDO AIS95CdmaOneCdma20001XTD-LTETD-LTE+10kbps200kbps300kbps10Mbps1Gbps)802.11ad(1Gbps)802.11b(11Mbps)802.11a(54Mbps)802.11g(54Mbps)802.11n(600Mbps)High-efficiencyWLAN 2018年第23页，共36页。短距离通信重点针对物联网应用24最新发布的蓝牙4.0技术标准，主要面向物联网应用802.15.4/Zigbee是当前无线传感器网络（WSN）的主流技术标准低速WPAN标准，具有低成本、低功耗、灵活组网的特点，在全球智能电网、智慧

14、城市建设中得到广泛应用与蓝牙和Wi-Fi相比，802.15.4市场规模小，产业较弱，缺乏有影响力的大公司主要面向中低速率应用，产业基础良好，全球累计出货量已达70亿部新一代蓝牙(v4.0)面向物联网应用，功耗更低、覆盖更大、安全性更高第24页，共36页。技术融合的发展趋势面向2020年，以LTE为代表的蜂窝移动通信技术将继续发展性能不断提升扩展到无线接入、短距离等其他领域WLAN进一步扩展非授权频段应用提升频谱效率增强运营商网络环境的性能，与蜂窝网络进一步融合25美国在WRC12建议采用MBB概念替换原有IMT，希望在频谱分配上融合蜂窝、WLAN等不同的移动宽带通信技术第25页，共36页。5G

15、的技术路线？26 2019201920192018路线一：LTE在蜂窝技术继续增强路线二：新的蜂窝通信技术区别于OFDM/MIMO的新的关键技术？2020R12R13R14LTE5GLTE-A100Mbps10Gbps？1Gbps第26页，共36页。业界观点（1）-欧洲欧洲4G LTE处于主导地位，倾向于技术演进的发展方式METIS项目：研究面向2020年的移动通信新技术判断各项技术需要通过LTE-Advanced演进或者革命的技术路线27D2DM2M移动网络密集网络超可靠通信潜在的新场景网络架构27第27页，共36页。爱立信的观点“现有3G/4G/WiFi无线技术的演进”和“补充的新无线接入

16、技术”共同组成5G移动通信各种针对性的通信场景：D2D、机器间通信、密集网络等频率向30300GHz等高频段的扩展最有可能形成新的无线接入技术28新的频谱使用方式：共享的授权频段各种场景高频段频谱共享第28页，共36页。诺西的观点5G可能是 LTE的R14或者R15版本按照2年一个版本，LTE R14将在2019年完成，有望在2020年商用29第29页，共36页。业界观点（2）- 韩国三星跟随北美发展WiMAX不成功，在5G方面积极投入，希望引领ITU、3GPP未来发展方向高频段通信技术：通过使用28GHz高频段大量频率资源，可以达到50Gbps的峰值速率。信道测量、新的OFDM参数、精确波束

17、赋形、动态虚拟小区30第30页，共36页。我们的观点更高的性能指标、新的技术方向带来5G巨大创新潜力3条重要的发展路线：31LTE演进WLAN演进“革命性”技术FDM/TDMCDMOFDM?2G3G4G5GLTE具有很强的扩展性，正在向传统蜂窝之外各种应用场景延伸：室内/热点（无线接入？），D2D；M2M；（短距离？），集群通信；公共安全；新的载波类型。大量非授权频段资源为WLAN技术提供发展空间第31页，共36页。华中科技大学王健教授2019年7月在Nature Photonics上发表文章轨道角动量复用实现Tbit/s自由空间数据传输，在学术领域产生较大国际影响, 该成果是将轨道角动量引入

18、光通信（紫外光）实现的。“革命性”技术利用轨道角动量的无线通信国际：刚刚起步，对可能性和信道容量进行论证，包括初步的实验。国内：对用于光通信有一些研究，但针对无线通信的还很少5G应用潜力：相关理论分析，实验验证还很不成熟，2020年形成5G产业标准的可能性很小。32全双工技术国际：斯坦福大学和莱斯大学，最高达到81dB干扰消除能力国内：北大/西安/上海交通大学，尚无成熟研究成果，北大2019年实现33dB干扰消除能力5G应用潜力：结合天线隔离等措施，在一些特定场景下可能具备应用潜力TDDFDD全双工第32页，共36页。我国5G发展目标引导业界对于5G概念的理解各个主要技术方向的研究达到国际领先水平在国际主流技术标准中实现主导在革命性技术方面：探索形成以我国提出的创新性技术和概念为核心的无线通信基础技术。在演进性技术方面，发挥主导性作用：在国际标准化组织中的牵头立项数量、文稿数量、核心专利数量占比达