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2025版移动通信(第五版)(章坚武)第2章课件

2.15G移动通信技术概述

(1)5G移动通信技术作为新一代的信息传输技术，承载着推动社会信息化进程的重要使命。它以更高的数据传输速率、更低的延迟和更广泛的连接能力，为物联网、智能制造、智慧城市等领域的发展提供了强有力的技术支撑。5G技术的核心优势在于其高带宽、低时延和海量连接特性，使得各类智能设备能够实现实时、高效的通信，极大地拓展了移动通信技术的应用场景。

(2)5G技术采用了多种关键技术，包括大规模MIMO（多输入多输出）、波束成形、网络切片、SDN/NFV（软件定义网络/网络功能虚拟化）等。这些技术的应用使得5G网络在数据传输效率、网络容量和用户体验方面实现了质的飞跃。大规模MIMO技术通过增加天线数量，提高了信号传输的可靠性和数据传输速率；波束成形技术能够根据用户的移动轨迹调整信号方向，进一步提升了频谱利用效率；网络切片技术则实现了网络资源的灵活分配，满足了不同应用场景的需求。

(3)5G网络的部署与实施是一个复杂的系统工程，涉及到频谱规划、基站建设、网络优化等多个方面。在频谱规划方面，5G技术主要采用了低频段、中频段和高频段等多种频段，以实现不同场景下的最佳性能。基站建设方面，5G基站需要更高的密度和更先进的设备，以满足高流量和低时延的要求。网络优化则是一个持续的过程，需要根据用户反馈和业务需求进行动态调整，以确保5G网络的稳定性和可靠性。

2.25G网络架构与关键技术

(1)5G网络架构设计旨在实现高效、灵活和可扩展的网络服务。其核心架构包括无线接入网（RAN）、核心网（CN）和用户平面（UP）等关键组成部分。在无线接入网方面，5G采用了大规模MIMO技术，通过增加天线数量和波束成形技术，实现了单站峰值速率达到Gbps级别。例如，根据3GPP标准，5G新空口（NR）的下行峰值速率可达20Gbps，上行峰值速率可达10Gbps。在实际应用中，韩国首尔的一个5G网络试点实现了超过1Gbps的下载速度。

(2)核心网方面，5G网络采用了服务化架构（SA）和非服务化架构（NSA）两种模式。SA模式是完全基于4GLTE网络的演进，而NSA模式则是将5G网络部署在4GLTE网络上，通过引入5G无线接入网来实现5G服务。在SA模式下，5G核心网包括用户面（UPF）、控制面（CNF）和元数据面（AMF）等组件。例如，中国的三大运营商在2019年实现了5G核心网的部署，并逐步开展了5GSA网络的试商用。在NSA模式下，5G核心网与4GLTE核心网共享部分功能，降低了网络建设和运营成本。

(3)用户平面（UP）是5G网络架构中的重要组成部分，负责处理用户数据和传输。在UP中，网络切片技术是实现差异化服务和保障服务质量的关键技术。网络切片技术将网络资源划分为多个虚拟切片，每个切片可以根据用户需求进行定制。例如，在自动驾驶领域，5G网络切片技术可以提供毫秒级时延和超高可靠性，确保自动驾驶车辆在行驶过程中的安全。此外，5G网络还采用了边缘计算技术，将部分数据处理和存储任务下放到网络边缘，进一步降低了时延，提高了用户体验。据相关数据显示，5G网络切片技术可以提升网络资源利用率达10倍以上。

2.35G频谱与频率分配

(1)5G频谱分配是确保5G网络高效运行的关键因素。全球范围内，5G频谱主要分布在低频段、中频段和高频段。低频段（如Sub-6GHz）具有较好的穿透力和覆盖范围，适用于广泛的地理区域；中频段（如3.5GHz）则提供了较高的数据传输速率和较远的覆盖距离；高频段（如毫米波）虽然覆盖范围有限，但可以实现极高的数据传输速率。例如，美国联邦通信委员会（FCC）已将28GHz和39GHz频段分配给5G服务，而中国工信部则将6GHz以下频段划分为5G专用频段。

(2)5G频谱分配过程中，各国政府根据国家战略需求、技术发展水平和市场需求等因素进行综合考虑。频谱拍卖、频谱指配和频谱共享是常见的频谱分配方式。频谱拍卖通过市场化手段实现频谱资源的优化配置，有利于提高频谱利用效率。例如，英国在2015年进行了首次5G频谱拍卖，吸引了多家运营商参与。频谱指配则是指政府直接将频谱分配给特定运营商，适用于国家安全或特殊行业需求。频谱共享模式允许多个用户在不同频率上同时使用同一频谱资源，有效提高了频谱利用率。

(3)在5G频谱分配过程中，国际电信联盟（ITU）发挥着重要作用，负责制定全球频谱规划和协调国际频谱使用。ITU通过世界无线电通信大会（WRC）等国际会议，对5G频谱进行全球性规划和分配。例如，在2019年举行的WRC-19会议上，ITU将35GHz至50GHz、47GHz至52GHz和64GHz至71GHz等频段划归5G使用。此外，ITU还负责协调各国之间的频谱使用，