VR 移动通信“系统观” （预览版） vivo 通信研究院 张晨璐 5G来了！ 正式商用！ • • • 2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联 通、中国广电四家运营商发放5G商用牌照，这标志着中国正 式进入5G商用元年； 2019年6月25日，中移动启动“中国移动5G+计划”； 2019年6月26日，vivo在上海MWC发布5G商用终端，以及助 力5G的120W快充和AR眼镜。 商用在即 • • 紧锣密鼓 • • 2018年12月8日，中国移动发布了《5G终端产品白皮书》， 提出了“5G网络领航计划” 宣布全面启动17城市的5G规模 试验和应用示范； 2018年9月20日，中国电信5G外场成功打通基于5G独立组网 标准的端到端呼叫。 标准发布 • • • • 第一波刺激 • • • 2017年12月，3GPP完成了5G非独立组网（NSA）标准制定； 2018年6月，3GPP发布独立组网标准，是首个完整的5G国际 标准。 2019年3月中国移动5G测试套餐出炉，50元包5000G； 2019年1月，第三阶段测试结束，预示国内5G网络达到预商用 水平； 2019年1月，vivo全球第一部搭载完整5G功能手机vivo APEX发 布 2018年12月，三大运营商5G频普分配方案终于落定。 • 2017年12月，中国电信公布成都、雄安、深圳、上海、苏州、兰 州六个城市为5G规模试点城市。 2018年1月，中国联通在北京、天津、上海、深圳、杭州、南京 、雄安 7 城市进行 5G 试验； 2018年2月，中国移动宣布武汉和杭州、上海、广州和苏州5G试 验网五大城市，建设约100个5G基站； 2018年2月，vivo在MWC2018发布5G APEX概念机。 2 5G是什么？ 虚拟现实/增强现实 车联网/自动驾驶 大数据+AI 物联网 …… 5G+能源 5G+教育 5G+医疗 5G+工业 5G+智慧城市 3 课程目标 我的移动通信“系统观” 点 从底层到高层、从接入网到 核心网，全面了解5G网络单 点技术、信令和流程 面 从微观到宏观，了解移动通 信系统发展历史、系统模型、 架构与演进规律。 系统观 串讲不同“层”流程，将技 术过程与用户行为关联，实 现对5G系统的全面直观理解 4 预览版 本PPT为人民邮电出版社出版的《从局部到整体：5G系统观》配套PPT的预览版本 ，完整版共计236页PPT。建议读者结合原版书籍，配合阅读效果更佳。 购买书籍后可联系作者索取PPT完整版！书籍介绍请参考末页 CONTENTS 01 第一章：历史、演变与趋势 02 第二章：系统观-从生活到技术 03 第三章：能力核心-物理层 04 第四章：控制大脑-高层 05 第五章：创新基地-核心网 6 目录 第一章 历史、演变与趋势 7 过去 未来 从一切靠“吼”的古代通信，到 从“过去”我们看到了什么？ 利用电缆实现的有线通信，再到 速度、容量还是通信技术未来发 通过无线电波传播的移动通 展的最重驱动力吗？如果不是， 信……，通信技术是如何一步步 那还会是什么？ 走来的？ 8 从5G的爸爸、爸爸的爸爸聊起 现代通信 代表：AMPS、GSM、 WCDMA、LTE、5GNR 效率：xx kbit/s~xxGbit/s 近代通信 代表：电报、有线电话、 无线电广播 效率：xx bit/s~xx kbit/s 古代通信 TEXT 2 代表：烽火传讯、信鸽传 书、击鼓传声、风筝传讯 、天灯、良马日行千里 效率：10bit/天？ 1875年，贝尔发明 电话机 1843年，贝思发明 传真 摩尔发明电报 什么驱动着通信技术 的发展？ 9 通信发展的基石与驱动力 ？？？？ 速 度 容 量 的 追 求 无线时代 一切靠“吼”的时代 在基础科学还未启蒙的 电的时代 随着物理学、数学等基 电磁辐射理论和电磁感 无线通信技术赋予了更 应理论的发展使得通信 插上了电的翅膀。 ？？？？ 础学科的发展，人们对 多的期望。 年代，信息只能靠原始 的形式低效的传递。 基础学科的进步 启示  基础学科的进步是通信技术进步发展 的基石！  对速度和容量的追求是通信技术发展 的最大驱动力！ 10 通信系统如何一路走来？ 11 从纸筒电话谈起 环境声 嘴巴 纸筒 棉线 纸筒 耳朵 噪声+干扰 信源 输入变 换器 信道 输出变 换器 信宿 有线通信的特点  通过“看得见摸得着”的固定媒介进行传 输，保密性强；  传输信道相对稳定，干扰小；  收发端位置相对固定；  部署成本高。 12 升级后的通信系统 噪声+干扰 想传输的更远 信源 输入变 换器 调制 信道 解调 输出变 换器 信宿 解调 译码 输出变 换器 噪声+干扰 更可靠，更高效 输入变 换器 信源 编码 调制 信道 信宿 原始模拟信号 采样与量化 采样分段 采样分段 采样分段 信源编码 压缩数据减少信源冗余，提高通信有效性 信道编码 人为增加冗余，提高数据传输可靠性 射频发射 物理信道 13 移动通面临的问题更多、 更复杂！ 14 骨干的现实-移动通信（1） ① 信道不确 定性 ② 多用户且资 源受限 ③ 可管可控运 营需求 信道传输 能力可变  引入导频进行信道估计；  引入MCS应对传输能力变化；  引入高层拆包组包组装合适的TB；  引入各种多址方式提高频谱效率；  引入随机接入机制提高系统容量；  引入动态调度和资源分配机制；  物理层、MAC层、RRC层、NAS层等信令 体系；  集中式的接入网、核心网控制节点；  安全、鉴权和注册机制；  核心网签约管理和策略功能； 15 骨干的现实-移动通信 （2） ④ ⑤ ⑥ 业务多样 性 多样化的 QoS 移动特征 位置与信号 质量可变 能耗受限  引入Radio Beam、QoS flow以实现QoS区分控 制；  引入核心网网络切片等功能；  引入接入网信道优先级机制；  物理层各种灵活配置：多种UL\DL子帧配置 、子载波间隔配置、BWP配置等；  引入切换、位置管理、寻呼机制；  引入移动性测量、上报机制；  引入同步机制；     引入高层RRC多状态机制和DRX、DTX机制； 引入BWP机制和PDCCH非连续监控； 引入核心网MICO机制； 引入功率控制机制； 16 复杂的移动通信系统 HSS MME PCRF NEF NRF PCF UDM SMF AF “总线” LTE 核 心 网 UE 5G 核 心 网 gNB UE LTE RAN SGW Internet PGW 5G核心网 LTE核心网 NEF NRF PCF AUSP AMF SMF RRC层 RRC层 NG-AP NG-AP PDCP层 SCTP层 SCTP层 RLC层 RLC层 IP层 IP层 MAC层 MAC层 数据链路层 数据链路层 信令面 物理层 物理层 物理层 物理层 用户面 IP层 UPF AF Internet IP层 SDAP层 SDAP层 GTP-U GTP-U PDCP层 PDCP层 UDP层 UDP层 RLC层 RLC层 IP层 IP层 MAC层 MAC层 数据链路层 数据链路层 物理层 物理层 物理层 物理层 IP层 …… UPF AUSP NAS层 PDCP层 UDM LTE RAN 5G RAN NAS层 “总线” NG-RAN AMF Internet UE 17 系统整理与理解 提供基站的控制手段，实 现各种高层功能，如连接 管理、配置管理、测量管 理、资源管理等。 适配底层，提供合适的 传输格式和传输块大小 ；屏蔽高层，实现QoS flows映射 导频 核心网 UPF UE gNB RRC RRC 屏 蔽 底 层 L2 gNB 调度 算法 适 配 底 层 提供后台网络对接入网 和用户的控制手段，实 现上层功能，如位置管 理、切换、寻呼与业务 请求、会话管理等。 L2 干扰 导频 物理层 信 道 特 征 频域 配置与控 制 物理层 调度 MCS（编码、调制） 映射 测量反馈 反馈 反馈 结合信道特征、干扰特征、运 用香农信息论等最新理论和技 术，考虑频谱效率需求、设计 目标，构建一个鲁棒的，高效 率的，物理传输信道 导频测量 数据 数据 时域 18 速度和容量是移动通信从1G 到4G的绝对驱动力！ 19 技术推动应用，应用影响生活！ 从1G到5G的蜕变！ 1973年 1991年 2000年 2008年 2018年 1G 2G 3G 4G 5G 应用：模拟语音 应用：数字语音+文字 应用：多媒体 应用：多媒体+宽带 应用：V2X，VR/AR，AI 速率：？ 速率：数十~数百Kbps 速率：2~数十Mbps 速率：100M~1Gbps 速率：>Gbps 未来又会怎样？ 20