中国电信5G技术白皮书

中国电信5G技术白皮书2018-06目录1引言.........................................................................................................................125G需求及挑战.......................................................................................................22.15G业务发展需求.....................................................................................22.25G主要挑战.............................................................................................33中国电信5G目标网络架构..................................................................................63.1“三朵云”网络总体架构.......................................................................63.2控制云.......................................................................................................63.3接入云.......................................................................................................73.4转发云.......................................................................................................84中国电信5G网络演进策略..................................................................................94.15G网络是CTNet2025网络重构的重要组成部分................................94.2总体演进原则及策略.............................................................................1055G关键技术与组网方案.....................................................................................135.1NR新空口技术......................................................................................135.2大规模天线技术.....................................................................................145.3无线频率.................................................................................................155.4无线网CU/DU网络架构......................................................................155.55G服务化架构及能力开放...................................................................165.64G/5G互操作.........................................................................................175.7多网络融合.............................................................................................195.8多接入边缘计算.....................................................................................195.9网络切片.................................................................................................205.105G承载网络...........................................................................................215.11人工智能技术.........................................................................................256总结与展望...........................................................................................................26缩略语..........................................................................................................................271©2018中国电信版权所有1引言国家“十三五”规划纲要中全明确提出“积极推进第五代移动通信（5G）和超宽带关键技术，启动5G商用”的要求。为贯彻国家十三五规划，工信部于2017年1月公布的《信息通信行业发展规划（2016-2020年）》中提出，“十三五”时期支持5G标准研究和技术试验，推进5G频谱规划，启动5G商用服务，突破5G关键技术和产品，成为5G标准和技术的全球引领者之一。5G将是引领科技创新、实现产业升级、发展新经济的基础性平台，中国电信作为国家信息基础设施的建设者和运营者，需要坚定不移落实网络强国和5G国家战略。同时，中国电信也要坚持市场导向和技术创新双驱动的原则，以技术创新、业务创新、运营管理创新接应中国电信转型3.0战略，脚踏实地推动CTNet2025网络架构重构的实施，实现企业的创新发展。为真正实现5G和通信行业的健康发展，中国电信认为5G应以业务需求为驱动，以未来5G网络架构为目标，针对5G发展中的主要挑战，提出中国电信5G网络演进策略和阶段目标，探索新的5G网络建设方案与运营模式，同时积极推动5G与垂直行业相结合的业务创新，构筑健壮的5G生态圈。在5G的创新驱动下，中国电信将进一步推动“网络智能化、业务生态化、运营智慧化”的内涵向“泛网络智能、广业务生态、精智慧运营”方向发展。©2018中国电信版权所有225G需求及挑战2.15G业务发展需求5G的愿景与需求，是为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景，同时与行业深度融合，满足垂直行业终端互联的多样化需求，实现真正的“万物互联”，构建社会经济数字化转型的基石。ITU为5G定义了eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量大连接）、URLLC（低时延高可靠）三大应用场景。实际上不同行业往往在多个关键指标上存在差异化要求，因而5G系统还需支持可靠性、时延、吞吐量、定位、计费、安全和可用性的定制组合。万物互联也带来更高的安全风险，5G应能够为多样化的应用场景提供差异化安全服务，保护用户隐私，并支持提供开放的安全能力。eMBB典型应用包括超高清视频、虚拟现实、增强现实等。这类场景首先对带宽要求极高，关键的性能指标包括100Mbps用户体验速率（热点场景可达1Gbps）、数十Gbps峰值速率、每平方公里数十Tbps的流量密度、每小时500km以上的移动性等。其次，涉及到交互类操作的应用还对时延敏感，例如虚拟现实沉浸体验对时延要求在十毫秒量级。URLLC典型应用包括工业控制、无人机控制、智能驾驶控制等。这类场景聚焦对时延极其敏感的业务，高可靠性也是其基本要求。自动驾驶实时监测等要求毫秒级的时延，汽车生产、工业机器设备加工制造时延要求为十毫秒级，可用性要求接近100%。mMTC典型应用包括智慧城市、智能家居等。这类应用对连接密度要求较高，同时呈现行业多样性和差异化。智慧城市中的抄表应用要求终端低成本低功耗，网络支持海量连接的小数据包；视频监控不仅部署密度高，还要求终端和网络支持高速率；智能家居业务对时延要求相对不敏感，但终端可能需要适应高温、低温、震动、高速旋转等不同家具电器工作环境的变化。移动视频业务将是5G时代个人用户ARPU值增长的首要关键，而5G与垂直行业物联网应用的深度结合是运营商最大的增收契机。中国电信将在5G时代围绕网络＋连接＋内容＋应用，聚焦重点应用，积极发展5G业务。3©2018中国电信版权所有2.25G主要挑战2.2.1无线设备器件的挑战无线设备主要包括基带数字处理单元以及ADC/DAC/变频和射频前端等模拟器件。5G为了追求更高的吞吐量和更低的空口用户面时延，采用更短的调度周期及更快的HARQ反馈，对5G系统和终端要求更高基带处理能力，从而对数字基带处理芯片工艺带来更大挑战。5G支持的频段更高、载波带宽更宽、通道数更多，对模拟器件也提出了更高的要求，主要包括ADC/DAC、功放和滤波器。ADC/DAC为支持更宽的载波带宽（如1GHz），需支持更高的采样率。功放为支持4GHz以上高频段和更高的功放效率，需采用GaN材料。基站侧通道数激增，导致滤波器数量相应增加，工程上需进一步减小滤波器体积和重量，如采用陶瓷滤波器或小型化金属腔设计等有效手段。总之，模拟器件的主要挑战在于产业规模不足，新型功放器件的输出功率/效率、体积、成本、功耗以及新型滤波器的滤波性能等尚不满足5G规模商业化要求，特别是射频元器件和终端集成射频前端方面，尽管已具备一定研发和生产能力，但需要在产业规模、良品率、稳定性和性价比等方面进一步提升。至于未来的毫米波段，则无论是有源器件，还是无源器件，对性能要求更高，需要业界付出更大的努力。2.2.2多接入融合的挑战移动通信系统从第一代到第四代，经历了迅猛的发展，现实网络逐步形成了包含多种无线制式、频谱利用和覆盖范围的复杂现状，多种接入技术长期共存成为突出特征。在5G时代，同一运营商拥有多张不同制式网络的状况将长期存在，多制式网络将至少包括4G、5G以及WLAN。如何高效的运行和维护多张不同制式的网络、不断减少运维成本、实现节能减排、提高竞争力是每个运营商都要面临和解决的问题。面向2020年及未来，移动互联网和物联网业务将成为移动通信发展的主要驱动力。如何实现多接入网络的高效动态管理与协调，同时满足5G的技术指标©2018中国电信版权所有4及应用场景需求是5G多网络融合的主要技术挑战。具体包括：网络架构的挑战。5G多网络融合架构中将包括5G、4G和WLAN等多个无线接入网和核心网。如何进行高效的架构设计，如核心网和接入网锚点的选择，同时兼顾网络改造升级的复杂度、对现网的影响等是网络架构研究需要解决的问题。