第一部分:5G標準發展的總體脈絡

5G標準的制定主要由國際標準組織 3GPP 負責。其發展並非一蹴而就,而是分階段、分版本逐步推進和完善的,就像一個軟件的“大版本更新”。

核心思想:5G標準的發展是一個從“能用”到“好用”,再到“全面賦能”的演進過程。


第二部分:3GPP核心版本詳解

可以將3GPP的版本理解為5G成長的幾個關鍵“人生階段”。

2023大唐杯學習筆記——5G網絡架構與部署(1)_服務化

1. Release 15 (R15) - 5G的“誕生與奠基”

  • 定位: 第一個完整的5G標準,奠定了所有5G技術的基礎。
  • 核心目標: “快”! 解決最基本的增強移動寬帶需求。
  • 關鍵技術特性:
  • 新空口: 定義了全新的5G無線接入技術,包括低頻段(Sub-6GHz)和高速率、低延遲的高頻段(毫米波)。
  • 獨立組網: 首次定義了5G核心網 和全新的服務化架構,這是5G與傳統網絡最根本的區別(後面會詳述)。
  • 非獨立組網: 為了快速部署,允許5G基站接入現有的4G核心網,作為過渡方案。
  • 網絡切片雛形: 提出了基本概念,為後續版本打下基礎。
  • 通俗理解: R15就像是造出了第一輛能跑的5G“原型車”,證明了5G技術是可行的,基本功能都有了。

2. Release 16 (R16) - 5G的“拓展與深化”

  • 定位: 5G的“完整版”,從“能用”升級到“好用”,重點拓展垂直行業應用。
  • 核心目標: “可靠和高效”! 滿足超高可靠低時延通信和海量機器類通信兩大場景。
  • 關鍵技術特性:
  • 超可靠低時延通信的增強: 大幅降低了空口時延,提高了傳輸可靠性,為工業互聯網、遠程手術、車聯網 等關鍵業務鋪平道路。
  • 垂直行業能力擴展: 引入了時間敏感網絡5G LAN 等技術,讓5G網絡能更好地替代工廠內的有線網絡,實現靈活的“無線車間”。
  • 網絡切片成熟化: 對切片的管理、隔離和自動化能力進行了增強。
  • 其他增強: 包括終端節能、定位精度提升等。
  • 通俗理解: R16給這輛“原型車”加裝了防抱死系統、精準導航和多功能接口,讓它不僅能上路跑,還能下賽道、拉貨,適應各種複雜場景。

3. Release 17 (R17) 及以後 - 5G的“精益求精與未來探索”

  • 定位: 5G-Advanced的起點,是對5G能力的進一步增強和外延。
  • 核心目標: “更廣、更優、更經濟”!
  • 關鍵技術特性:
  • 覆蓋擴展: 增強了對低成本物聯網 和衞星通信 的支持,實現“空天地海”一體化網絡。
  • 能力精益求精: 進一步提升網絡能效、頻譜效率、定位精度等。
  • 新場景探索: 引入了對輕量版增強現實眼鏡無人機通信 等新型設備的優化支持。
  • 通俗理解: R17及後續版本,是給這輛車升級了更省油的發動機、加裝了翅膀(衞星通信),讓它能去更遠的地方,用更低的成本做更多的事。

第三部分:5G網絡部署策略

部署策略主要解決“如何從4G平滑過渡到5G”的問題,核心是核心網 和基站 的組合方式。

1. 非獨立組網 - “4G為主體,5G為加速器”

  • 架構: 5G基站 + 4G核心網。
  • 工作方式: 用户同時連接4G和5G基站,4G基站作為控制面的“管理員”,5G基站作為用户面的“高速數據通道”。
  • 優點:
  • 部署快,成本低: 可以直接利用現有的4G核心網,初期投資小。
  • 缺點:
  • 無法支持5G核心網新特性: 如網絡切片、超低時延等,本質上還是4G的體驗增強。
  • 性能受限: 受制於4G核心網的架構。
  • 通俗理解: 像是在一條老城區的路(4G核心網)旁邊,又修了一條新的快車道(5G基站),但總的交通指揮系統還是老的,效率提升有限。

2. 獨立組網 - “純正的5G”

  • 架構: 5G基站 + 5G核心網。
  • 工作方式: 終端完全連接到全新的5G核心網,由5G網絡獨立提供服務。
  • 優點:
  • 發揮5G全部能力: 可以完全實現網絡切片、超低時延、服務化架構 等所有5G新特性。
  • 端到端優化: 從無線到核心網都是為5G設計,性能最優。
  • 缺點:
  • 初期投資大,部署週期長: 需要新建整個5G核心網。
  • 通俗理解: 這是在一片全新的土地上,按照最新規劃修建的現代化交通網絡(5G核心網+基站),指揮系統和道路都是全新的,能實現最高效率。
  • 核心網變革 - 服務化架構:
  • 這是SA組網的靈魂。它把傳統核心網中一個個“黑盒子”式的網元(如MME, HSS, PGW等),拆解成一個個獨立的、可靈活調用的“軟件服務”。
  • 好處: 像樂高積木一樣,可以根據不同業務需求(如自動駕駛、大規模物聯網),快速組合這些服務,創建出功能、性能各不相同的“虛擬網絡”(即網絡切片)。

部署路徑總結: 運營商通常採用 NSA → SA 的演進路徑,先快速推出5G服務,再逐步建設5G核心網,最終過渡到完整的SA網絡。


第四部分:其他關鍵知識點

頻譜策略:

  • Sub-6GHz (< 6GHz): 覆蓋能力好,是5G廣覆蓋的主力頻段。
  • 毫米波 (> 24GHz): 帶寬極大,速率極高,但覆蓋範圍小,易受阻擋,主要用於熱點區域的高容量補充。

5G三大應用場景(ITU定義):

  • eMBB: 增強移動寬帶。就是我們常説的“高速下載”,看4K/8K視頻、VR/AR等。
  • uRLLC: 超高可靠低時延通信。用於工業自動化、遠程控制、智能電網等。
  • mMTC: 海量機器類通信。用於大規模物聯網設備連接,如智能抄表、環境監測等。

總結歸納表格

維度

關鍵階段/選項

核心特點

目標/解決的問題

標準發展

R15 (奠基)

首個完整標準、定義SA/NSA、新空口

實現5G從無到有,主打eMBB

R16 (深化)

增強uRLLC、完善垂直行業能力、成熟切片

從“能用”到“好用”,賦能工業互聯網等

R17+ (增強)

5G-Advanced起點、擴展覆蓋(衞星、IoT)

更廣、更優、更經濟,探索新邊界

部署策略

NSA (非獨立)

5G基站 + 4G核心網

快速部署,成本低,但無法支持5G新特性

SA (獨立)

5G基站 + 5G核心網

發揮5G全部能力(切片、低時延),是終極目標

核心網架構

服務化架構

網元軟件化、模塊化、接口開放

實現網絡靈活、敏捷、按需定製(切片的基礎)