一本书读懂5G技术

《一本书读懂5G技术》是5G从业者的“蓝宝书”。
《一本书读懂5G技术》从移动制式演进的角度，讲述了从1G到5G技术发展的脉络，并且展望了6G、7G，从3GPP协议演进的角度讲解从R99版本到R17版本的主要技术特征。每一个移动通信制式都要面临着共性的哲学问题，如资源分配类、网络架构类、信息交互类等问题，本书也进行了梳理。这是一个非常独特新颖的写作角度，处处体现了作者对于科学技术的哲学思考。详细解读5G应用三大场景、九大指标，辅以鲜活的应用案例和解决方案，详细描绘5G给生活、各行各业、社会治理等方面带来全新变革的蓝图和愿景。
《一本书读懂5G技术》介绍了5G的三朵云架构，从主设备的视角有接入云、控制云、转发云；从承载网的视角有接入云、汇聚云、核心云。在NFV SDN 云技术的基础上，5GRAN架构、5G核心网架构和5G承载网架构端到端都所有变革。这一部分内容有利于从广度上帮助很多5G从业者系统、全面地了解5G的网络架构，以便理解自己所从事的工作在5G整网中的作用和价值。对于从事5G无线产品和无线网络规划优化工程师来说，第三部分内容有利于他们掌握无线侧更深层次的知识。
本书有一个鲜明特点——以图表来说话，图文并茂，既形象生动，也简洁直白。有演进视图、全景视图、对比视图、工具视图、写作视图。作者在全书中原创性地绘制了插图300多幅、表格数十个。
《一本书读懂5G技术》深入浅出，通俗易懂。相信能够让更多的人读懂5G、加入到5G的创新应用中来，将5G硬核能力与自身行业应用充分融合，主动跨界创新，探索新应用、新模式、新机遇，铸造科技创新硬实力，力争在全球产业链中发挥更大作用，更好地满足人类社会对美好数字生活的需要。

 

5G终将一统互联网、移动网和物联网，为用户提供光纤般的接入速率，“零”时延的操作感知，千亿设备的连接能力，将拉近万物的距离，为用户带来身临其境的信息盛宴。
《一本书读懂5G技术》采用从总体到细节的顺序提纲挈领地介绍了5G工程师需要掌握的基本概念和关键技术。从5G和LTE的对比中，本书梳理出技术发展的脉络，帮助读者了解技术继承点在哪里，技术突破点在哪里。本书尽量以图表的方式来阐述技术，观点清晰、信息密度高。在阐述5G的技术原理和技术特点的时候，尽量使用通俗、简洁的语言，总结了很多5G方面的打油诗、行业俗语，使读者阅读起来轻松愉快。
《一本书读懂5G技术》是5G技术的科普读物，适合5G项目管理者、营销人员、售前支持人员、工程服务人员和管理人员，也可以作为各类院校通信工程、网络工程、物联网和计算机等专业的5G技术教材或参考读物。

前言

第1篇5G总体

第1章移动制式演进

1.1从两个著名的公式说起

1.1.1光速公式

1.1.2香农公式

1.2从1G到5G

1.2.1无线移动化——1G

1.2.2移动数字化——2G

1.2.3数字宽带化——3G

1.2.4网络全分组化——4G

1.2.5三T融合化——5G

1.2.6速率发展历程

1.2.7业务支撑历程

1.2.8终端演进历程

1.33GPP协议演进

1.3.13G各协议版本主要技术特征

1.3.24G各协议版本主要技术特征

1.3.35G各协议版本主要技术特征

1.3.45G的“圣经”

1.4展望6G、7G

1.4.16G愿景

1.4.2连接意念的7G 

1.4.3数字世界和物理世界的深度融合

第2章基础概念解析

2.1资源分配类

2.1.1静态、动态

2.1.2集中、分布

2.1.3共享、专用

2.1.4复用、分集

2.1.5竞争、调度

2.2网络架构类

2.2.1分离、解耦

2.2.2统一、融合

2.2.3层级化、扁平化

2.2.4自组织、网状网

2.3信息交互类

2.3.1C/S、B/S

2.3.2请求/响应

..一本书读懂5G技术目录2.3.3订阅/通知

2.3.4转发/重定向

2.3.5基于事件/基于周期 

第3章5G需求和愿景

3.1三大场景

3.1.1IMT-2020推进组的5G需求

3.1.25G的需求特征

3.1.35G的三大场景

3.1.46G的三大场景

3.2关键能力指标

3.2.15G的九大指标

3.2.26G指标的展望

第4章5G应用及商业模式

4.15G应用方案框架

4.1.15G基础业务类型

4.1.2端管云架构

4.1.3行业方案设计思路

4.2新场景、新应用

4.2.1车联网

4.2.2VR AR

4.2.3无人机

4.2.4工业物联网

4.2.5智慧城市

4.35G应用商业模式探讨

4.3.15G时代商业发展趋势

4.3.25G时代商业模式

4.3.35G典型应用商业模式

第2篇5G网络架构

第5章两侧三云架构

5.1网络架构演进

5.1.1无线侧视角

5.1.2核心网侧视角

5.1.3主要功能视角

5.2架构变革技术

5.2.1软硬件解耦——NFV

5.2.2控制转发分离——SDN

5.2.3天涯咫尺——云

5.35G三朵云

5.3.1主设备视角

5.3.2承载网视角

第6章5G无线网架构

6.1RAN的集中和分布

6.1.1一体式基站架构

6.1.2分布式基站架构

6.1.3C-RAN架构

6.1.45G RAN架构

6.25G RAN网络架构关键技术

6.2.1统一接入技术

6.2.2协议定制化部署

6.2.3无线感知和智能控制

6.2.4以用户为中心的接入网

6.35G基站形态演进

6.3.15G基站形态

6.3.25G无线目标网

6.45G 组网方式

6.4.1CA与DC

6.4.2MCG与SCG

6.4.3NSA与SA

第7章5G核心网架构

7.1服务化架构

7.1.1SBA和SBI

7.1.2无状态设计

7.1.3NF的发现和选择

7.1.4网络开放功能

7.1.5网络通信路径优化

7.2CUPS

7.2.1CUPS的架构

7.2.2CUPS的数据包转发

7.3网络切片

7.3.1网络切片的技术特征

7.3.2网络切片架构

7.3.3网络切片应用部署

7.4边缘计算

7.4.1边缘计算的关键技术

7.4.2边缘计算部署和架构

7.4.3MEC的典型应用

7.5QoS管控机制

7.5.14G QoS 和5G QoS架构对比

7.5.24G QoS和5G QoS参数对比

7.5.35G QoS流量映射

7.6从VoLTE到VoNR

7.6.1VoNR方案

7.6.2IMS域的5G架构演进

7.6.3VoLTE和VoNR业务承载建立

第8章5G承载网架构

8.15G承载网需求

8.1.1大带宽

8.1.2低时延高可靠性

8.1.3高精度同步

8.1.4网络切片

8.1.5敏捷网络

8.25G承载网架构

8.2.15G承载网的部署方式

8.2.25G前传

8.2.35G中回传

8.35G承载网关键技术

8.3.1灰光和彩光

8.3.2FlexE和FlexO

8.3.3灵活带宽调整技术

8.3.4分组转发层技术

8.3.5L2VPN和L3VPN

第3篇5G空口技术

第9章5G无线关键技术

9.1大规模天线阵列

9.1.1Massive MIMO技术原理

9.1.2Massive MIMO的技术优势

9.1.3Massive MIMO场景部署方案

9.2密集组网

9.2.1UDN的主要特点

9.2.2UDN关键技术

9.2.3UDN场景化部署

9.3毫米波和可见光

9.3.1毫米波的优缺点

9.3.2可见光通信

9.4新多址接入

9.4.1NOMA的关键技术

9.4.2几个重要的NOMA技术

9.5双工技术

9.5.1灵活双工

9.5.2同频同时双工

9.6D2D

9.6.1D2D通信方式

9.6.2D2D技术特点

9.6.3D2D技术的应用

9.7上下行解耦技术

第10章5G空口资源

10.1μ参数

10.1.1μ与频域

10.1.2μ与时域

10.1.35G 空口资源框架

10.2时域资源

10.2.15G NR帧结构

10.2.25G NR时间单位

10.2.3灵活时隙配置

10.2.4自包含帧

10.3频域资源

10.3.1频域资源基本单位

10.3.2BWP

10.3.3信道带宽和保护带宽

10.4空域资源

10.4.1从码字到天线端口

10.4.2准共址

第11章5G物理信道和信号

11.15G NR和LTE信道结构比较

11.1.1三类信道、两个方向

11.1.25G NR逻辑信道

11.1.35G NR传输信道

11.1.45G NR物理信道和信号

11.1.5信道映射

11.2下行物理信道与信号

11.2.1下行物理信道处理过程

11.2.2下行物理信道与信号时频域分布

11.2.3SSB

11.2.4PDCCH

11.2.5PDSCH

11.2.6CSI-RS

11.3上行物理信道与信号

11.3.1上行物理信道处理过程

11.3.2上行物理信道和信号时频域分布

11.3.3PRACH

11.3.4PUCCH

11.3.5PUSCH

11.3.6SRS

11.45G NR物理信道的使用

11.4.1小区搜索涉及的物理信道和信号

11.4.2随机接入涉及的物理信道和信号

11.4.3下行数据传输涉及的物理信道和信号

11.4.4上行数据传输涉及的物理信道和信号

参考文献

前言
写作背景
4G改变生活，5G改变社会。全球的5G部署正在如火如荼地进行。华为、爱立信、诺基亚、中兴在全球5G市场上角逐，终为满足和促进人们生活及各行各业的通信需求奠定了基础。到2030年，移动数据流量比2020年增长将超过万倍，各行各业终端的规模也将发展到千亿级别。
那么，5G是什么？有人说，5G就是高带宽、大连接、低时延；也有人说，5G是人工智能（AI）、大数据（Big Data）、云计算（Cloud Computing）；还有的人说，5G是NFV、SDN、边缘计算；当然，还有的人说，5G就是高清或超高清视频、自动驾驶、VR和AR、远程医疗、工业物联网等。
5G的概念已经遍及大江南北，每个人都从自己的角度感知着5G。“天地与我并生，而万物与我为一。”庄子描绘了一个超越了事物时空界限的万物一统的世界。5G终将一统互联网、移动网和物联网，为用户提供光纤般的接入速率，“零”时延的操作感知，千亿设备的连接能力，将拉近万物的距离，为用户带来身临其境的信息盛宴。“人工智能 大数据 云计算”助力用户突破海量数据的时空限制，为用户提供多场景、多应用而且智能、智慧的交互体验；NFV、SDN、边缘计算等技术将促进5G网络架构发生根本性的变革，大规模天线、密集组网、毫米波等无线侧技术将极大地解放空口能力，终满足人们提出的5G指标，实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景。
移动通信的永恒追求是高速、可靠、便捷。1G完成了从无线通信到移动通信的转变；2G完成了从模拟通信到数字通信的转变；3G推进了数字通信的宽带化进程；4G实现了网络全分组化，取消了电路域；5G实现将走得更远，基于服务化的架构是承接移动网、增强互联网、使能物联网融合架构的基础。
随着5G部署的脚步声越来越多、越来越急促，5G系统化的知识，你储备好了吗？面对5G时代广阔的职场空间、无限的商机，5G的技术架构，你掌握好了吗？
写作特点
有志于了解和掌握5G技术的人，可能是对过去的移动技术有一定了解的人，但已有的移动通信知识可以是你进一步掌握5G技术的垫脚石，也可以是理解5G技术的障碍。为此,本书在写作过程中，对不同制式的技术进行大量对比。介绍5G知识点，同时要回答和其他无线制式相比，尤其是和LTE相比到底有哪些不同。从5G和LTE的对比中，能够梳理出技术发展的脉络，帮助读者了解技术继承点在哪里，技术突破点在哪里。有一定移动知识的读者在比较中学习，使已有的无线知识成为掌握5G技术的桥梁，而不是理解5G的鸿沟。
一本书读懂5G技术前言本书对5G技术的阐述遵循一个原则：文不如表、表不如图。尽量以图表的方式来阐述技术，保证观点清晰、信息密度高。用工程师的话说，满满的全是技术干货。即使如此，由于5G的技术庞杂，限于篇幅，本书没有穷尽5G的所有技术，而只是介绍了5G总体概述、网络架构和无线关键技术，这些都是进一步学习5G技术的基础。
生活中的故事和技术原理在哲理层面上是相通的，只不过技术原理披上了数学公式和物理定律的外衣，使得它神秘莫测、难以接近。本书在阐述5G的技术原理和技术特点的时候，尽量使用通俗化的语言，总结了很多5G方面的打油诗、行业俗语，使读者阅读起来轻松愉悦。在不知不觉中，你已掌握了5G的精髓。
本书介绍的5G知识点是多数5G工作岗位上必须了解的5G基础知识。如果读者需要了解5G的空口协议栈、信令流程、组网规划、优化维护、智能运维等更高阶的知识，还需要在此基础上进一步深化学习。初学5G的人，忌讳的就是一开始碰到大量的专业术语、复杂的数学公式，就好比一进门，被抡了一闷棍，顿时丧失了走进去的信心。本书就是解决让读者轻松入门5G的问题。
本书采用从总体到细节的顺序提纲挈领地介绍了5G工程师需要掌握的基本概念和关键技术。本书如同一本纵贯全国的交通地理手册，靠着这个手册，能够方便地找到某个乡镇，但这个乡镇里的小路就得自己熟悉了。本书是从大多数5G从业者学习需求的角度来讲的，是给初学开车（5G这辆时代列车）的人使用的，而不是给设计车的人使用的。
本书结构
本书分为三篇进行介绍。
第1篇是5G的总体概述（包括1~4章），是所有有志于从事5G相关岗位的人都应该了解的内容。第1章站在一定的高度俯瞰了从1G到5G的技术发展脉络，梳理了从初始的3GPP协议的R99版本到5G的R15、R16、R17版本中的关键技术，并且展望了6G、7G的技术愿景。第2章介绍了移动通信技术共有的基础概念，包括每一个移动通信制式都要考虑的资源分配类问题、网络架构类问题、信息交互类问题，实际上属于5G技术的根本问题。第3章介绍了5G的需求和愿景，第4章介绍了5G的应用和商业模式，这两章从需求场景、关键能力指标及各行各业应用的角度介绍了什么是5G。
第2篇介绍了5G的网络架构（包括5~8章）。第5章介绍了5G的“两侧三云”架构特征，以及架构变革的关键技术：NFV、SDN和云。第6章介绍了无线网架构，第7章介绍了核心网架构，第8章介绍了承载网架构。5G网络架构是5G技术的基础知识，是从事5G技术岗位的人应该了解的内容。
第3篇介绍了5G的空口技术（包括9~11章）。第9章介绍了5G无线侧的7个关键技术，这不是5G无线侧全部的关键技术，而是目前可