5G网络技术与规划设计基础

本书的内容涵盖5G网络系统架构、5G核心网关键技术、5G无线网关键技术、无线网空中接口、大规模天线技术、5G核心网规划设计以及5G无线网规划设计，与此同时展望了5G未来发展的方向和前景。读完本书后，读者将对5G网络的核心网和无线网规划仿真方法有一个新的认识。5G核心网引入了服务化架构、网络切片和多接入边缘计算等新特性，组网方案与4G核心网有较大的差异；5G无线网采用基于差异化需求的规划方法，与传统方法也有很大的区别。以5G网络工程设计为例，读者将对5G网络部署方式、基站设备选型、基站设计、设计文件和概预算编制、5G室内分布系统设计方法等有一个系统的认识。本书适合从事移动通信网络（包括核心网、无线网）的技术人员与管理人员阅读，也可作为高等院校与通信相关专业师生的参考书。

蓝俊锋 毕业于华南理工大学，教授级高 级工程师，广东省电信规划设计院有限公司高 级技术经理，移动通信咨询设计院总工程师。从事移动通信网络的研究、咨询、规划、设计和优化等工作，主持的项目多次获奖，编制标准2项、通信行业标准4项，编著移动通信学术专著1本。 涂进 毕业于华中科技大学，高 级工程师，技术总监。主持和参与过国内运营商各种移动通信系统的规划、设计、咨询和研究工作，多次获奖，参编标准3项，通信行业标准多项。 牛冲丽 毕业于中山大学，工程师，移动咨询设计院项目主管。重点从事运营商的通信信息网络的规划、咨询、设计、研究等工作，近年来主要参与了广东移动4G/5G移动通信网规划设计项目，编制通信行业标准1项、发表业内论文数篇，获得发明专利1项。 余永聪 毕业于华南理工大学，教授级高 级工程师，中国电信集团公司科技委委员，中国电信高 级技术专家。从事通信网络核心网的研究、咨询、规划，参与的项目多次获奖，编制标准3项（其中主编1项），发表通信技术论文11篇，编著学术专著2本。 殷涛 毕业于南京邮电大学，高 级工程师，广东省电信规划设计院有限公司数字政府咨询研究院副院长。一直从事移动通信网络的研究、咨询、规划、设计和优化等工作，参与的项目多次获奖，编著移动通信学术专著1本。 罗宏 毕业于南京邮电学院，教授级级工程师，技术经理，电信咨询设计院副总工程师。一直从事移动通信网络的研究、咨询、规划、设计和优化等工作，参与的项目多次获奖，编制标准1项、通信行业标准1项。 麦磊鑫 毕业于中国科学技术大学，博士，工程师，广东省电信规划设计院有限公司电信咨询设计院高 级项目主管。从事移动通信网络的创新性研究、咨询、规划和设计，探索5G垂直行业应用等工作，参与的项目多次获奖，参编标准1项、通信行业标准1项，获得发明专利1项。 吴龙照 毕业于华南理工大学，高 级工程师，广东省电信规划设计院有限公司综合通信咨询设计院技术总监。拥有多年移动通信网络研究、咨询、规划、设计工作经验，参与的项目多次获奖，参编标准2项、通信行业标准多项。

第　1章 5G概述　001 1.1　5G发展历程　002 1.2　5G的愿景　004 1.3　5G网络关键性能指标　005 1.4　5G的标准　008 1.4.1　5G主要标准组织　008 1.4.2　5G标准演进　012 1.5　5G频谱　014 1.5.1　3GPP频段　014 1.5.2　中国运营商2G/3G/4G频率使用状况　016 1.5.3　中国5G频谱分析　017 第　2章 5G网络系统架构　023 2.1　5G对网络架构的重构　024 2.1.1　5G网络架构重构技术　024 2.1.2　5G核心网重构原则　027 2.1.3　5G接入网与传输网的重构　027 2.2　5G网络服务化架构　029 2.2.1　概述　029 2.2.2　5G服务化网络架构主要技术　030 2.2.3　5G网络架构视图　033 2.3　5G网络主要功能实体　036 2.3.1　AMF：接入管理功能　037 2.3.2　SMF：会话管理功能　037 2.3.3　UPF：用户面功能　038 2.3.4　UDM：统一数据管理　038 2.3.5　AUSF：认证服务器功能　039 2.3.6　UDR：统一数据存储　039 2.3.7　PCF：策略控制功能　039 2.3.8　NRF：网络存储功能　039 2.3.9　NSSF：网络切片选择功能　040 2.3.10　NEF：网络开放功能　040 2.3.11　N3IWF：非3GPP互通功能　040 2.4　5G网络的部署和演进　041 2.4.1　5G 组网部署架构选项　041 2.4.2　SA组网部署选项比对　043 2.4.3　NSA组网部署选项比对　044 2.4.4　SA与NSA组网部署选项比对　044 2.4.5　5G部署演进路线选项　045 第3章　5G核心网关键技术　049 3.1　网络切片　050 3.1.1　网络切片简介　050 3.1.2　网络切片的技术基础　051 3.1.3　网络切片的特点　051 3.1.4　网络切片的管理架构　052 3.1.5　网络切片的编排部署流程　053 3.1.6　网络切片的共享类型　054 3.1.7　网络切片的全生命周期管理　055 3.1.8　网络切片的应用场景　056 3.2　多接入边缘计算　057 3.2.1　多接入边缘计算简介　057 3.2.2　5G网络使能MEC　057 3.2.3　MEC系统架构　058 3.2.4　MEC在5G中的部署　060 3.2.5　MEC的流量导向　065 3.2.6　MEC的应用程序移动性　066 3.2.7　5G网络对MEC的能力开放　068 3.2.8　MEC带来的优势　069 3.2.9　5G网络中MEC的应用场景　070 第4章　5G无线网关键技术　073 4.1　5G无线网功能需求　074 4.2　超密集组网　075 4.2.1　超密集网络的定义与优势　075 4.2.2　UDN的技术问题　077 4.3　无线网控制与承载分离　077 4.3.1　技术概述　077 4.3.2　宏微组网场景　078 4.3.3　微微组网场景　085 4.4　5G小区虚拟化　087 4.4.1　小区虚拟化技术概念　087 4.4.2　小区虚拟化与移动性　090 4.4.3　小区虚拟化与干扰协调　091 4.5　5G无线网络资源管理　092 4.5.1　切片资源管理　093 4.5.2　网络集中管理功能　093 4.5.3　无线节点管理功能　094 4.6　终端直连　095 4.6.1　终端直连技术概述　095 4.6.2　5G网络D2D方式　096 4.6.3　集中式D2D的关键技术　096 4.7　网络频谱共享　099 4.7.1　频谱分配方式　099 4.7.2　频谱共享　099 4.7.3　认知无线电系统　100 4.7.4　授权的频谱共享　101 4.7.5　授权辅助接入　102 第5章　5G无线网空中接口　105 5.1　5G NR技术描述　106 5.2　5G空口协议栈　107 5.2.1　物理层　108 5.2.2　数据链路层　109 5.2.3　网络层　110 5.3　5G空口关键技术　111 5.3.1　多址技术　111 5.3.2　双工方式　116 5.3.3　帧结构　118 5.3.4　调制技术　124 5.3.5　编码技术　126 5.4　5G空口信道　133 5.4.1　传输信道　133 5.4.2　物理信道　134 5.4.3　传输信道到物理信道映射　135 第6章　大规模天线技术　137 6.1　多天线技术的发展　138 6.2　多天线技术理论基础　139 6.2.1　多天线传输技术　139 6.2.2　发射分集　142 6.2.3　闭环空间复用　145 6.2.4　开环空间复用　146 6.2.5　波束赋形　146 6.3　大规模MIMO技术　148 6.3.1　大规模MIMO简介　148 6.3.2　大规模天线基本原理　149 6.3.3　大规模MIMO的信息理论　154 6.3.4　现实中的限制因素　158 6.4　大规模天线系统传输方案　159 6.5　大规模天线技术的应用场景　162 第7章　5G核心网规划设计　167 7.1　5G SA核心网建设要点　168 7.1.1　5G SA核心网建设原则　168 7.1.2　5G SA核心网整体组网架构　169 7.1.3　5G SA核心网的网络组织　170 7.1.4　AMF组网方案　172 7.1.5　UDM组网方案　174 7.1.6　SMF/GW-C组网方案　176 7.1.7　UPF/GW-U 组网方案　178 7.1.8　信令组网方案　180 7.1.9　BSF组网方案　181 7.2　5G SA核心网规划设计流程和算法　183 7.2.1　5G SA核心网规划流程　183 7.2.2　VNF层规划算法　183 7.3　NSA过渡方案　186 7.3.1　NSA网络架构（Option3x）　186 7.3.2　NSA架构4G网络升级方案　187 7.3.3　NSA架构下4G网元的增强功能　188 7.3.4　NSA向SA的演进　189 第8章　5G无线网规划设计　193 8.1　5G无线网络规划　194 8.1.1　5G无线网络规划流程　194 8.1.2　5G无线网络规划原则　198 8.1.3　5G覆盖场景与规划目标　199 8.1.4　大规模天线技术对规划的影响　200 8.1.5　5G无线网络覆盖规划　205 8.1.6　5G无线网络容量规划　212 8.1.7　5G无线网络参数规划　214 8.1.8　NSA锚点规划　216 8.2　5G无线网仿真　217 8.2.1　仿真工具　217 8.2.2　仿真关键流程　218 8.2.3　仿真关键参数设置　220 8.2.4　密集城区场景仿真分析案例　222 8.3　5G无线网络部署方式　225 8.3.1　无线网络覆盖方式　225 8.3.2　CU/DU部署方式　226 8.3.3　CU/DU集中部署方案　227 8.4　典型基站设备类型　227 8.4.1　BBU　228 8.4.2　AAU　228 8.4.3　有源室分　229 8.5　基站设计　229 8.5.1　站址选择　229 8.5.2　无线勘察　231 8.5.3　机房设计　233 8.5.4　天馈系统设计　237 8.5.5　基站配套设计　237 8.6　设计文件及概预算编制　241 8.6.1　5G无线基站设计文件　241 8.6.2　5G无线基站概预算编制　241 8.7　5G室内分布系统设计　241 8.7.1　5G室内分布系统的分类和组成　241 8.7.2　5G室内分布系统设计　243 8.8　5G网络对承载网的需求　249 8.8.1　5G站点对光纤的需求　250 8.8.2　5G站点回传对承载网的需求　250 8.8.3　5G站点同步要求　250 第9章　5G展望　253 9.1　政府推动5G快速发展　254 9.1.1　规划引领　254 9.1.2　行动方案　255 9.1.3　特色应用示范　258 9.1.4　保障措施　260 9.2　融合新技术使能新应用　262 9.2.1　物联网　263 9.2.2　大数据　265 9.2.3　云边协同　268 9.2.4　人工智能　271 9.2.5　AR/VR　276 9.3　未来已来　280 缩略语　283 参考文献　285