移动端与端基础 6

第3章走向端到端5G网络课件移动通信-端到端5G系统基础第3章走向端到端5G网络§3.1迈向5G网络的三个限制§3.2当前网络现状与5G网络的愿景§3.3从4G网络迈向5G网络§3.4端到端5G系统§3.5国际电信联盟与3GPP组织对5G系统的定义§3.6端到端5G系统的行业应用3.1迈向5G网络的三个限制移动通信-端到端5G系统基础3.1

迈向5G网络的三个限制用户价值创造是推动我们走向端到端5G的首要限制。随着用户对高速、低延迟和可靠性的需求不断增加，企业需要提供更高质量的网络服务，以满足用户的期望。3.1迈向5G网络的三个限制当前网络的不足是推动我们走向端到端5G的第二个限制。现有的网络架构和基础设施无法满足端到端5G的需求，需要进行大规模的升级和改造。3.1迈向5G网络的三个限制不断上升的总拥有成本（Totalcostofownership,TCO）和运营成本是推动我们走向端到端5G的第三个限制。随着网络规模的扩大和复杂性的增加，总所有权和运营成本也在不断上升。3.2当前网络现状与5G网络的愿景移动通信-端到端5G系统基础3.2.1

如今通信业务的困境——资源与需求的不平衡在当今的市场环境中，许多通信服务提供商都在努力为消费者提供具有差异化的价值。在许多情况下，这些通信服务提供商所依赖的服务已经过时。为了应对这一挑战，通信服务提供商需要不断创新和改进，提供更加个性化、差异化的服务。他们需要关注新兴市场和技术趋势，以便抓住未来的机会并保持领先地位。同时，与合作伙伴、供应商和其他生态系统参与者建立紧密的合作关系也是必不可少的，这样他们可以共同创造新的价值。通过创新、关注市场趋势和建立合作关系，通信服务提供商可以提供差异化的价值并保持竞争优势，从而在激烈的市场竞争中脱颖而出。3.2.2

困境中的机会——数字化转型数字服务提供商在云广告和云基础设施即服务领域取得了显著的增长。一些具有开创性的数字服务提供商正在展望一个未来，在制造业、工作场所、智慧城市、物流与运输和电子健康等垂直领域，充满收入潜力和创新。3.2.3

5G网络背景下的数字化与行业机遇数字化实体产业和网络，如制造业、公用事业、医院、铁路，甚至智慧城市，为公共安全等提供了广阔的新的增长机会。5G将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统。5G的总体愿景是：“信息随心至，万物触手及”。3.3从4G网络迈向5G网络移动通信-端到端5G系统基础3.3从4G网络迈向5G网络5G与4G的性能对比延迟吞吐量连接密度可靠性3.3从4G网络迈向5G网络5G的阶段15G技术的第一阶段是一个重大的转折点，它标志着物联网时代的开始和数字化转型的加速。在这个阶段，我们可以看到三个主要特点：成千上万的传感器、选择极其可靠的应用以及可靠的连接。5G阶段1提供了可靠的连接，确保了各种设备和应用之间的通信稳定且高效。通过采用先进的网络技术、优化的通信协议和智能的网络管理策略，5G网络能够提供高速、低延迟、高可靠性的连接服务。这使得各种设备和应用能够无缝地连接在一起，实现数据的实时交换和处理。同时，5G网络还支持设备间的直接通信（Device-to-Device,D2D），进一步提高了通信效率和灵活性。5G的阶段25G阶段2是物联网时代的深化阶段，具有以下主要特点：（1）数以百万计的工业“东西”：这个阶段将实现数以百万计的工业设备和物品通过5G网络连接在一起。从智能制造到智能物流，从智能农业到智慧城市；（2）大量的连接：5G阶段2通过优化网络架构和技术创新，提供了足够带宽和低延迟的连接，满足大量设备的接入和数据传输需求；（3）大量高可靠的应用程序：这些应用程序利用5G网络的低延迟和高可靠性特性，提供高效、可靠的服务。它们不仅限于工业自动化领域，还涉及到智慧城市、智能交通、远程医疗等更广泛的领域。（4）自动控制：我们可以实现更快速、更精准的控制指令传输，提高生产效率、降低能耗和减少人力成本。同时，结合大数据和人工智能技术，对生产过程进行智能分析和优化，进一步提升自动化控制的智能化水平。3.4端到端5G系统移动通信-端到端5G系统基础3.4.1E2E5G系统的框架通过利用5G部署的良性循环，5G网络能够实现数十亿设备的互连，并为终端用户提供所需的功能。这将为工业应用提供更高的数据传输速度和更低的延迟，从而满足实时反馈和控制的需求；高度优化的分布式云配置对于实现超低延迟和高可靠性至关重要。网络切片技术将相同的物理网络基础设施划分为无缝的、动态的端到端服务，并保证服务水平协议。这种技术利用来自整个网络的数据，为重要的业务应用提供经济有效的服务，创造新的数字价值。3.4.2E2E5G系统简介1.E2E5G接入为了满足5G时代的业务需求，无线接入网将发生重大变革。这包括提高无线电容量、大幅提高接入密度、提高频谱效率等。无线和有线接入技术都将发展以支持巨大容量；将部分接入网进行虚拟化，并将功能转移到边缘云；

3.4.2E2E5G系统简介2.E2E5G核心核心网络是整个网络架构中的重要组成部分，它负责处理大量的流量和提供各种增值服务；这种新的5G核心架构伴随着数据层、控制平面和用户平面的分离。数据层提供了一种通用的平台，用于处理和管理数据流。控制平面负责管理和控制网络的各个方面，包括路由、交换和连接管理等。用户平面则负责有效地将数据信息传递到数据网络，类似于互联网或任何托管应用程序；

3.4.2E2E5G系统简介3.新型融合边缘云互联的规模、灵活性和可编程性灵活性是这种架构的核心特性之一。新型融合边缘云互联能够根据实际需求进行动态调整，具有高度的可扩展性。从灵活的回程开始，这种架构能够通过网络的聚合和骨干元素提供连接，满足各种不同的接入需求；随着网络功能的虚拟化，网络的功能节点成为边缘云和核心云的网状结构。IP和光传输网络的首要作用变成了云互联。通过使用智能网络结构，我们可以动态地将虚拟化网络功能的服务器和工作负载相互连接，分布在边缘和核心云节点上。这些节点将有效地成为网络的功能和网络集线器，与可编程IP和光学结构一起，提供看似无限的连接。这种架构还支持高效的传输切片。通过端到端服务编排和软件定义的网络，我们可以实现灵活性和可扩展性。最终，这种灵活性和可伸缩性使高效的传输切片成为可能，从而更好地满足大规模工业数字化的需求。

3.4.2E2E5G系统简介4.端到端的分布式云驱动的低延迟和高性能边缘云的优势在于它能够提供低延迟和高带宽服务，同时减少了对核心网络的依赖。这使得边缘云成为支持超低延迟应用的理想选择，例如自动驾驶车辆、无人机、实时音视频传输和工业自动化等；3.4.2E2E5G系统简介5.5G中的网络切片网络切片是一种技术，可以将公共网络基础设施分割成多个独立的网络，每个网络切片都可以提供定制化的服务。这种技术可以服务于不同的领域，如声音、能源、运输、公共安全、制造业和宽带互联网等。每个网络切片都是端到端的，分布在用户设备、接入、传输、核心和应用程序上。3.4.2E2E5G系统简介6.端到端安全分层纵深防御我们需要采用预测-保护和预防-监测相结合的方法。通过预测可能的攻击模式和行为，我们可以提前采取措施来保护系统和数据。同时，预防-监测可以及时发现潜在的安全威胁，并采取相应的措施来阻止攻击。这种综合的方法可以帮助我们更好地应对日益复杂的网络威胁。3.5国际电信联盟与3GPP组织对5G系统的定义移动通信-端到端5G系统基础3.5.1

国际电信联盟与3GPP组织简介1.

ITU组织国际电信联盟（ITU）是联合国的一个重要专门机构，也是联合国机构中历史最长的一个国际组织，成立于1865年，总部位于瑞士日内瓦。其前身是国际电报联盟，于1932年改名为国际电信联盟。ITU的主要职能包括分配和管理全球无线电频谱与卫星轨道资源，制定全球电信标准，向发展中国家提供电信援助，促进全球电信发展。作为世界范围内联系各国政府和私营部门的纽带，ITU还通过其麾下的无线电通信、标准化和发展电信展览活动，推动全球信息通信技术的发展和应用。2.

3GPP组织3GPP（ThirdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划）是一个国际化的标准化组织，由各种电信标准化机构和运营商组成，主要负责制定全球移动通信系统的技术标准。这些标准涵盖了移动通信系统的各个方面，包括网络架构、接口规范、调制解调器技术、频谱分配等。3.5.2

5GNR简介5GNR帧结构3.5.3

5G三大应用场景增强移动宽带（eMBB，EnhancedMobileBroadband）是指在现有移动宽带业务场景的基础上，对于用户体验等性能的进一步提升；超高可靠低时延通信（URLLC，Ultra-ReliableLow-LatencyCommunication）是5G技术的三大应用场景之一，它指的是在通信过程中保证高可靠性和极低的时延。这种通信方式主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性有极高要求的垂直行业应用；海量机器类通信（mMTC，MassiveMachineTypeCommunication）是5G技术三大应用场景之一。它主要解决传统移动通信无法很好支持物联网及垂直行业应用的问题，满足智慧城市、环境监测、森林防火、共享设备、智能家居等以传感和数据采集为目标的应用场景需求。3.6端到端5G系统的行业应用移动通信-端到端5G系统基础3.6

E2E5G系统的行业应用1.制造业在制造业中，技术的进步不断推动着生产过程的变革。目前，生产过程已经实现了自动化，这大大提高了生产效率和产品质量。然而，未来的技术发展将进一步改变制造业的面貌。动态生产控制和容量与敏捷性将是制造业未来的关键技术。通过这些技术，制造企业能够更快速地响应市场需求变化，提高生产效率和产品质量。E2E5G技术在这个过程中将起到重要的催化作用，它能够提供低延迟、高可靠性的通信，支持即时控制和大规模连接。2.交通在交通领域，技术的进步也在不断推动着运输效率和安全性的提升。目前，车队管理是运输业的重点，通过优化车辆调度和路线规划，提高了运输效率。然而，未来的交通将更加智能化和高效化。动态排队是未来交通的一个用例，它通过智能控制和协同驾驶，使多辆车能够以紧密的队形行驶，提高道路的通行效率和安全性。为了实现动态排队，我们需要借助E2E5G技术，它能够提供低延迟、超响应和高可靠的网络连接，支持传感器和视频数据的传输和处理。3.6

E2E5G系统的行业应用3.

医疗保健医疗保健领域是5G技术的重要应用领域之一，通过5G技术，可以实现更高效、更准确的远程医疗和健康监测。目前，医疗保健领域已经可以通过实时健康数据监测和分析，及时发现和预防潜在的健康问题。然而，未来的医疗保健将更加智能化和高效化。远程支持的复杂健康干预措施是未来医疗保健的一个重要用例。通过5G技术，医疗专业人员可以在远程对病人进行准确的诊断和治疗。这不仅减少了病人需要前往医院或其他医疗机构的时间和成本，还使得医疗资源得到更加合理的分配和利用。4.

体育和娱乐今天，我们看到成千上万的智能手机用户通过视频和社交媒体进行互动和娱乐。这种趋势在体育和娱乐领域尤为明显，观众可以通过手机实时观看比赛或表演，并与朋友分享自己的看法和感受。借助E2E5G技术，我们将能够支持沉浸式设备，如增强现实(AR)眼镜，为观众提供更加个性化、身临其境的体验。通过部署多个视频角度的大量连接，以及极高的吞吐量和低延迟，我们能够为数千人提供高清的AR视频内容，使他们仿佛身临其境地置身于比赛或表演现场。3.6

E2E5G系统的行业应用5.公共安全通过5G技术，公共安全领域可以实现更加智能化和高效的监控和管理。例如，通过大规模连接多个视频源，基于云的自动识别技术可以实现对威胁的即时、主动识别。这种技术可以大大提高监控的准确性和效率，减少人工干预的需要。同时，低延迟的即时响应能力可以保证在发现威胁时能够及时做出反应，提高公共安全管理的效果。6.矿业通过5G技术，采矿作业可以实现更加智能化和高效化的管理。例如，通过自主机器人机械，可以实现自动化采矿作业，提高采矿效率和质量。这种自主机器人机械可以通过端到端5G网络实现高度可靠的大规模连接，使得机器人能够实时接收控制指令和传感器数据，实现精准控制和高效作业。7.电力行业通过无人机技术，电力行业可以实现更加智能化和高效化的线路和设备检查。例如，无人机可以用于检查