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。