基于云网融合的5G技术与应用创新

"新基建"相关应用专著

帮助读者了解云网融合5G网络的内涵。
帮助读者了解中国电信5G网络实践经验。
帮助读者系统了解5G网络技术和组网知识。

本书作者所在研究团队根据中国电信2020年提出的“网是基础，云为核心，网随云动，云网一体”的16字方针，设计了以云网融合为特征的5G创新方案。本书基于上述方案，对基于云网融合的5G技术与应用创新进行了阐述。回顾了5G需求与面临的挑战、全球5G频谱的分配情况、5G标准演进历程和5G SA架构及组网方案，通过分析5G覆盖增强、云边协同、网络切片和能力开放四大特性，让读者对基于云网融合的5G技术有更深入的了解；然后重点阐述了基于云网融合的5G网络云化部署与演进，从5G网络共享、5G网络运营支撑系统和AI赋能5G网络几个方面介绍了5G网络部署方案和运维情况，并对云网一体下的5G应用创新进行了展望；对5G Rel-16～Rel-18标准的演进情况进行了综述。
本书面向希望了解5G技术及应用创新的人士，不仅可以作为移动通信行业和相关垂直行业从业人员的技术参考书，也可以作为高等院校信息通信相关专业的教材。同时，本书对5G技术爱好者也具有阅读和参考价值。

谢沛荣
中国电信股份有限公司研究院移动与终端技术研究所核心网技术研究总监，中国电信技术类高 级 专 家、正 高 级工程师，荣获中国电信集团科技创新先进个人，科研成果先后获得中国通信学会科技进步一等奖、三等奖，通信标准化协会科学技术二等奖。

第 1章 概述 1
1.1　5G需求与面临的挑战　2
1.1.1　5G业务发展需求　2
1.1.2　5G发展面临的主要挑战　3
1.2　全球5G频谱的分配情况　5
1.2.1　欧洲5G频谱分配　5
1.2.2　美国5G频谱分配　6
1.2.3　亚太地区5G频谱分配　7
1.3　5G 标准演进历程　8
1.3.1　ITU　8
1.3.2　3GPP　10
1.4　5G系统架构与技术特征　11
1.4.1　“三朵云”5G网络架构概念设计　11
1.4.2　简洁灵活的5G无线网架构　14
1.4.3　敏捷开放的5G核心网架构　18
1.4.4　5G SA架构选择　20
1.5　5G与云网融合　23
1.5.1　云网融合概念　23
1.5.2　云网融合发展愿景　24
1.5.3　5G与云网融合　25
1.5.4　将5G打造成云网融合最佳实践　26
参考文献　28

第　2章 5G SA架构及组网方案　29
2.1　5G网络与其他网络间的关系　30
2.2　5G SA的网络组织　31
2.2.1　5G核心网的网络组织　31
2.2.2　无线网的网络组织　40
2.3　5G定制专网方案　45
2.3.1　企业虚拟专网　46
2.3.2　独享数据面网元　47
2.3.3　独享轻量级5G核心网网元　48
2.3.4　3种5G定制专网方案比较　49

第3章　重构无线资源的覆盖增强　51
3.1　4G网络和5G网络的覆盖能力分析　52
3.1.1　影响5G网络覆盖能力的主要因素　52
3.1.2　5G不同信道的覆盖能力差异　54
3.1.3　4G网络和5G网络的上行业务信道覆盖能力对比　58
3.2　5G SA面临的主要问题　60
3.2.1　5G上行覆盖　60
3.2.2　上行容量　61
3.2.3　空口时延　62
3.3　5G覆盖增强技术　65
3.3.1　上行载波聚合　66
3.3.2　补充上行载波　68
3.3.3　超级上行技术　69
3.4　几种覆盖增强技术的对比分析　70
3.4.1　技术特点分析　70
3.4.2　性能增益分析　71
参考文献　77

第4章　面向固移融合的云边协同　79
4.1　5G边缘计算关键技术及解决方案　80
4.1.1　5G边缘计算的典型应用场景及对网络的要求　80
4.1.2　网络分流方案　81
4.1.3　云边协同多点业务调度　89
4.1.4　网络增强技术方案　100
4.2　面向固移融合的边缘计算系统　102
4.2.1　系统架构　102
4.2.2　云边协同的计算系统部署方案　103
参考文献　104

第5章　基于客户定制化需求的网络切片　105
5.1　网络切片的行业需求和应用场景　106
5.1.1　网络切片的行业需求　106
5.1.2　网络切片的应用场景　107
5.2　5G网络切片整体架构和实现方式　108
5.2.1　概述　108
5.2.2　核心网切片技术　113
5.2.3　无线网切片技术　120
5.2.4　承载网切片技术　123
5.3　基于客户定制生成网络切片　133
5.3.1　网络切片SLA参数的选择　133
5.3.2　网络切片管理系统　137
5.4　网络切片的部署　142
5.4.1　网络切片的受理　142
5.4.2　网络切片的开通　143
5.5　网络切片安全　144
5.5.1　网络切片面临的安全挑战和需求　144
5.5.2　网络切片面临的安全威胁识别　146
5.5.3　网络切片安全防护措施　147
参考文献　149

第6章　能力开放赋能5G网络　151
6.1　5G网络支持的能力开放　152
6.2　5G网络能力开放平台架构　153
6.2.1　NEF功能架构　153
6.2.2　CAPIF功能架构　154
6.2.3　CAPIF与5G网络能力开放的关系　157
6.3　5G 网络典型能力开放端到端解决方案　159
6.3.1　业务需求探讨　159
6.3.2　应用技术架构　160
6.3.3　应用流程举例　162
6.4　5G网络能力开放部署相关考虑　165
参考文献　165

第7章　基于云网融合的5G网络云化部署与演进　167
7.1　5G网络云化架构　168
7.1.1　体系框架　168
7.1.2　部署需求　169
7.1.3　部署架构　172
7.2　5G核心网云网融合基础设施层部署　177
7.2.1　总体部署架构　177
7.2.2　资源池布局　178
7.2.3　资源池部署架构　180
7.2.4　资源池网络　182
7.2.5　资源管理　185
7.2.6　灾备　190
7.2.7　安全　191
7.3　5G网络云原生化演进　194
7.3.1　云原生技术概述　194
7.3.2　云原生化网络云　199
7.3.3　5G网络云原生化发展　201
参考文献　202

第8章　5G网络共享　203
8.1　5G接入网共享　204
8.1.1　NSA接入网共享　205
8.1.2　SA接入网共享　208
8.2　频谱资源动态共享　210
8.2.1　动态频谱共享中的5G关键技术　211
8.2.2　动态频谱共享中的下行物理信道　214
8.2.3　动态频谱共享中的上行物理信道　217

第9章　5G网络运营支撑系统　219
9.1　5G网络运营支撑系统的挑战　220
9.1.1　网络挑战　220
9.1.2　业务挑战　220
9.1.3　运营挑战　221
9.2　顶层设计　222
9.2.1　设计思路　222
9.2.2　目标特征　224
9.2.3　架构定位　224
9.3　架构蓝图　227
9.3.1　总体架构　227
9.3.2　技术架构　229
9.3.3　集成架构　231
9.3.4　部署架构　234
9.4　5G关键运营能力　237
9.4.1　5G核心网运营支撑建设　238
9.4.2　5G网络云化NFVO建设　241
9.4.3　5G NSMF建设　243
9.5　中国电信5G核心网运营支撑系统建设实践案例　245
9.5.1　面向5G的云网控制和采集平台　245
9.5.2　面向5G的云网资源与数据共享平台　248
9.5.3　面向5G网络的切片产品开通编排实践　252

第　10章 AI赋能5G网络　257
10.1　AI技术　258
10.2　5G对AI的需求　259
10.3　AI赋能5G智能化的主要应用场景　259
10.3.1　基于AI的5G资源效率优化　260
10.3.2　基于AI的5G运维效率提升　261
10.3.3　基于AI的5G能源效率提升　262
10.3.4　基于AI的5G业务创新应用　263
10.4　中国电信在AI赋能5G网络方面的实践案例　264
10.4.1　5G基站智慧节能　264
10.4.2　5G精定位与智慧网络优化　265
10.4.3　5G无人机智能巡检　267

第　11章 云网一体下的5G应用创新　269
11.1　中国电信5G应用总述　270
11.2　5G工业应用创新及实践　271
11.2.1　5G赋能工业信息化　271
11.2.2　5G工业应用场景及分析　273
11.2.3　5G工业应用案例剖析——广东美的　276
11.3　5G交通应用创新及实践　280
11.3.1　5G赋能交通信息化　280
11.3.2　5G交通应用场景及分析　281
11.3.3　5G交通应用案例剖析——珍宝巴士 5G 智能公交　285
11.4　5G警务应用创新及实践　286
11.4.1　5G赋能警务信息化　286
11.4.2　5G警务应用场景及分析　288
11.4.3　5G警务应用案例剖析——广州天河公安　290
11.5　5G媒体应用创新及实践　292
11.5.1　5G赋能媒体信息化　292
11.5.2　5G媒体应用场景及分析　295
11.5.3　5G媒体应用案例剖析——央视春晚　297
11.6　5G医疗应用创新及实践　299
11.6.1　5G赋能医疗信息化　299
11.6.2　5G医疗应用场景及分析　301
11.6.3　5G医疗应用案例剖析——远程医学超声检查　304
11.7　5G应用未来展望　306
参考文献　308

第　12章 5G增强　309
12.1　5G核心网3GPP Rel-16标准新特性介绍及引入分析　310
12.1.1　核心网基础能力增强　310
12.1.2　核心网垂直行业增强　312
12.2　5G无线网3GPP Rel-16标准新特性介绍及引入分析　313
12.2.1　空口功能及性能增强　313
12.2.2　垂直行业拓展　314
12.2.3　运维和网络系统优化　315
12.3　3GPP Rel-17标准工作介绍　316
12.3.1　5G核心网3GPP Rel-17项目介绍　316
12.3.2　5G无线网3GPP Rel-17项目介绍　317
12.4　3GPP Rel-18标准工作介绍　319
12.4.1　5G核心网3GPP Rel-18项目介绍　319
12.4.2　5G无线网3GPP Rel-18项目介绍　320
12.5　智能调度　322
12.5.1　智能调度标准化实现　323
12.5.2　智能调度应用：基站节能　324
参考文献　327

缩略语　329