5G技术与应用

本书从AIoT作为5G重要应用场景的角度出发，首先介绍了AIoT、5G与MEC的相关知识，包括它们的发展背景、概念、体系结构、工作原理与关键技术，并展示了AIoT、5G与MEC相互促进、共同发展的历程；然后分析了基于EdgeGallery平台开发5G边缘应用的流程；展望了AIoT、6G与边缘AI的未来发展。本书可作为希望了解AIoT、5G或MEC技术的管理人员及技术人员的参考书，也可作为物联网工程、计算机科学与技术、智能科学与技术等专业5G和边缘计算相关课程的教材。

吴 英 <br />博士，南开大学计算机学院副教授、硕士生导师。主要研究方向为物联网、车联网、智能驾驶与边缘计算；主持与参加科研项目8项，发表学术论文20余篇；参加编著和出版教材、译著共10部。多年来一直从事计算机网络、物联网导论与软件编程教学工作，曾获天津市教学成果一等奖一项。

目　录<br />序<br />前言<br />第1章　AIoT技术概述1<br />1.1　IoT的概念1<br />1.1.1　IoT的发展背景2<br />1.1.2　IoT的定义6<br />1.2　从IoT到AIoT7<br />1.2.1　AIoT的发展背景7<br />1.2.2　AIoT的定义15<br />1.3　AIoT的技术特征17<br />1.3.1　AIoT“物”的特征17<br />1.3.2　AIoT“网”的特征20<br />1.3.3　AIoT“智”的特征26<br />1.4　AIoT的架构29<br />1.4.1　AIoT架构的研究29<br />1.4.2　AIoT的技术架构31<br />1.4.3　AIoT的层次结构模型35<br />1.5　本章总结36<br />第2章　5G技术概述37<br />2.1　5G的概念37<br />2.1.1　5G产生的背景37<br />2.1.2　5G的发展目标39<br />2.1.3　5G的定义41<br />2.1.4　5G的性能指标43<br />2.1.5　5G的技术特征46<br />2.2　5G网络的架构47<br />2.2.1　欧盟的METIS架构47<br />2.2.2　NGMN的5G架构48<br />2.2.3　IMT-2020的5G架构50<br />2.2.4　4G与5G架构的区别51<br />2.3　5G接入网技术52<br />2.3.1　无线接入网的发展52<br />2.3.2　基站技术的发展55<br />2.3.3　云无线接入网57<br />2.4　华为5G应用场景60<br />2.4.1　华为5G白皮书60<br />2.4.2　5G应用场景分析61<br />2.4.3　AIoT与5G的关系68<br />2.5　5G-Advanced的演进69<br />2.5.1　5G-Advanced的发展背景69<br />2.5.2　5G-Advanced的关键技术70<br />2.6　本章总结74<br />第3章　MEC技术概述75<br />3.1　边缘计算的概念75<br />3.1.1　从云计算到移动云计算75<br />3.1.2　从边缘计算到移动边缘计算81<br />3.1.3　移动边缘计算的应用场景85<br />3.2　MEC的技术架构87<br />3.2.1　MEC的标准化工作87<br />3.2.2　ETSI的MEC架构89<br />3.2.3　3GPP的MEC架构91<br />3.3　MEC的关键技术93<br />3.3.1　虚拟化技术93<br />3.3.2　软件定义技术96<br />3.3.3　计算卸载技术99<br />3.4　MEC系统的实现104<br />3.4.1　Cloudlet技术104<br />3.4.2　雾计算技术107<br />3.4.3　MEC与Cloudlet、雾计算<br />　　　的对比109<br />3.5　5G网络中的MEC部署110<br />3.5.1　MEC部署的逻辑结构110<br />3.5.2　MEC部署的位置112<br />3.5.3　MEC整体部署策略114<br />3.6　MEC开源平台与软件115<br />3.6.1　MEC开源平台概述115<br />3.6.2　面向设备侧的开源平台118<br />3.6.3　面向边缘云的开源平台120<br />3.6.4　“边-云”协同的MEC<br />　　　开源平台122<br />3.7　本章总结124<br />第4章　基于MEC的AIoT应用开发125<br />4.1　EdgeGallery的概念125<br />4.1.1　边缘原生的概念125<br />4.1.2　EdgeGallery简介128<br />4.1.3　EdgeGallery的技术架构129<br />4.2　EdgeGallery开发的相关技术133<br />4.2.1　Docker技术133<br />4.2.2　Kubernetes技术135<br />4.3　基于EdgeGallery的智能安防应用138<br />4.3.1　应用场景分析138<br />4.3.2　应用设计与实现140<br />4.4　本章总结150<br />第5章　5G与AIoT的未来151<br />5.1　AIoT的技术展望151<br />5.1.1　基于AI的AIoT发展151<br />5.1.2　面向AIoT的AI发展153<br />5.2　6G的技术展望154<br />5.2.1　6G的发展背景154<br />5.2.2　6G的技术特征158<br />5.2.3　6G性能指标的预期160<br />5.3　边缘AI技术的展望162<br />5.3.1　边缘AI的发展背景162<br />5.3.2　边缘AI的协同模式164<br />5.3.3　边缘AI的模型设计166<br />5.3.4　边缘AI技术的研究168<br />5.4　本章总结170