《5G核心网规划与应用》第一章:5G部署及标准发展
第一部分:5G标准发展的总体脉络
5G标准的制定主要由国际标准组织 3GPP 负责。其发展并非一蹴而就,而是分阶段、分版本逐步推进和完善的,就像一个软件的“大版本更新”。
核心思想:5G标准的发展是一个从“能用”到“好用”,再到“全面赋能”的演进过程。
第二部分:3GPP核心版本详解
可以将3GPP的版本理解为5G成长的几个关键“人生阶段”。

1. Release 15 (R15) - 5G的“诞生与奠基”
定位: 第一个完整的5G标准,奠定了所有5G技术的基础。
核心目标: “快”! 解决最基本的增强移动宽带需求。
关键技术特性:
新空口: 定义了全新的5G无线接入技术,包括低频段(Sub-6GHz)和高速率、低延迟的高频段(毫米波)。
独立组网: 首次定义了5G核心网 和全新的服务化架构,这是5G与传统网络最根本的区别(后面会详述)。
非独立组网: 为了快速部署,允许5G基站接入现有的4G核心网,作为过渡方案。
网络切片雏形: 提出了基本概念,为后续版本打下基础。
通俗理解: R15就像是造出了第一辆能跑的5G“原型车”,证明了5G技术是可行的,基本功能都有了。
2. Release 16 (R16) - 5G的“拓展与深化”
定位: 5G的“完整版”,从“能用”升级到“好用”,重点拓展垂直行业应用。
核心目标: “可靠和高效”! 满足超高可靠低时延通信和海量机器类通信两大场景。
关键技术特性:
超可靠低时延通信的增强: 大幅降低了空口时延,提高了传输可靠性,为工业互联网、远程手术、车联网 等关键业务铺平道路。
垂直行业能力扩展: 引入了时间敏感网络、5G LAN 等技术,让5G网络能更好地替代工厂内的有线网络,实现灵活的“无线车间”。
网络切片成熟化: 对切片的管理、隔离和自动化能力进行了增强。
其他增强: 包括终端节能、定位精度提升等。
通俗理解: R16给这辆“原型车”加装了防抱死系统、精准导航和多功能接口,让它不仅能上路跑,还能下赛道、拉货,适应各种复杂场景。
3. Release 17 (R17) 及以后 - 5G的“精益求精与未来探索”
定位: 5G-Advanced的起点,是对5G能力的进一步增强和外延。
核心目标: “更广、更优、更经济”!
关键技术特性:
覆盖扩展: 增强了对低成本物联网 和卫星通信 的支持,实现“空天地海”一体化网络。
能力精益求精: 进一步提升网络能效、频谱效率、定位精度等。
新场景探索: 引入了对轻量版增强现实眼镜、无人机通信 等新型设备的优化支持。
通俗理解: R17及后续版本,是给这辆车升级了更省油的发动机、加装了翅膀(卫星通信),让它能去更远的地方,用更低的成本做更多的事。
第三部分:5G网络部署策略
部署策略主要解决“如何从4G平滑过渡到5G”的问题,核心是核心网 和基站 的组合方式。
1. 非独立组网 - “4G为主体,5G为加速器”
架构: 5G基站 + 4G核心网。
工作方式: 用户同时连接4G和5G基站,4G基站作为控制面的“管理员”,5G基站作为用户面的“高速数据通道”。
优点:
部署快,成本低: 可以直接利用现有的4G核心网,初期投资小。
缺点:
无法支持5G核心网新特性: 如网络切片、超低时延等,本质上还是4G的体验增强。
性能受限: 受制于4G核心网的架构。
通俗理解: 像是在一条老城区的路(4G核心网)旁边,又修了一条新的快车道(5G基站),但总的交通指挥系统还是老的,效率提升有限。
2. 独立组网 - “纯正的5G”
架构: 5G基站 + 5G核心网。
工作方式: 终端完全连接到全新的5G核心网,由5G网络独立提供服务。
优点:
发挥5G全部能力: 可以完全实现网络切片、超低时延、服务化架构 等所有5G新特性。
端到端优化: 从无线到核心网都是为5G设计,性能最优。
缺点:
初期投资大,部署周期长: 需要新建整个5G核心网。
通俗理解: 这是在一片全新的土地上,按照最新规划修建的现代化交通网络(5G核心网+基站),指挥系统和道路都是全新的,能实现最高效率。
核心网变革 - 服务化架构:
这是SA组网的灵魂。它把传统核心网中一个个“黑盒子”式的网元(如MME, HSS, PGW等),拆解成一个个独立的、可灵活调用的“软件服务”。
好处: 像乐高积木一样,可以根据不同业务需求(如自动驾驶、大规模物联网),快速组合这些服务,创建出功能、性能各不相同的“虚拟网络”(即网络切片)。
部署路径总结: 运营商通常采用 NSA → SA 的演进路径,先快速推出5G服务,再逐步建设5G核心网,最终过渡到完整的SA网络。
第四部分:其他关键知识点
频谱策略:
Sub-6GHz (< 6GHz): 覆盖能力好,是5G广覆盖的主力频段。
毫米波 (> 24GHz): 带宽极大,速率极高,但覆盖范围小,易受阻挡,主要用于热点区域的高容量补充。
5G三大应用场景(ITU定义):
eMBB: 增强移动宽带。就是我们常说的“高速下载”,看4K/8K视频、VR/AR等。
uRLLC: 超高可靠低时延通信。用于工业自动化、远程控制、智能电网等。
mMTC: 海量机器类通信。用于大规模物联网设备连接,如智能抄表、环境监测等。
总结归纳表格
| 维度 | 关键阶段/选项 | 核心特点 | 目标/解决的问题 |
|---|---|---|---|
| 标准发展 | R15 (奠基) | 首个完整标准、定义SA/NSA、新空口 | 实现5G从无到有,主打eMBB |
| R16 (深化) | 增强uRLLC、完善垂直行业能力、成熟切片 | 从“能用”到“好用”,赋能工业互联网等 | |
| R17+ (增强) | 5G-Advanced起点、扩展覆盖(卫星、IoT) | 更广、更优、更经济,探索新边界 | |
| 部署策略 | NSA (非独立) | 5G基站 + 4G核心网 | 快速部署,成本低,但无法支持5G新特性 |
| SA (独立) | 5G基站 + 5G核心网 | 发挥5G全部能力(切片、低时延),是终极目标 | |
| 核心网架构 | 服务化架构 | 网元软件化、模块化、接口开放 | 实现网络灵活、敏捷、按需定制(切片的基础) |
