本书是世界知名的教材作者William Stallings的又一力作。书中对5G通信的关键技术与应用进行了全面而统一的讲解。本书分为4个部分共15章，主要讨论了蜂窝网络的发展历史与相关技术；应用场景与应用案例，包括增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器型通信(mMTC)、超可靠低延时通信(URLLC)；5G下一代(5G NGN)核心网络，包括软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)、多接入边缘计算(MEC)等；以及5G NR空中接口与无线接入网络(RAN)。

William Stallings博士在计算机安全、计算机网络和计算机架构等广泛的技术领域做出了卓越的贡献。他在该领域编写了20多本教材(包括修订版本在内共70多本著作)。Stallings博士在计算机领域已经工作了30多年，他不仅是一位技术发展的贡献者，也是几家高科技公司的技术经理和高管。Stallings博士设计并实现了基于TCP/IP和基于OSI的协议套件，可适用于多种计算机和操作系统，包括微型机和大型机。目前，Stallings博士是一名独立顾问，其客户包括计算机和网络制造商、软件开发公司及政府研究机构。
项鹏，解放军理工大学通信工程学院讲师，现从事专业有微波光子学，光电子学，光纤通信技术，光网络技术。从事的主要教学工作包括：多次独立承担本科生、研究生，及外国留学生的教学工作，独立承担课程10余门次。应邀进行校外专家讲座2次。今年来在《解放军理工大学学报（综合版）》、《新时代教育教学》等教育类学术期刊上发表论文8篇。

目 录
第1部分 概述
第1章 蜂窝网络：基本概念与演进 2
1.1 蜂窝网络的演进 2
1.2 蜂窝网络的基本概念 4
1.2.1 蜂窝网络的构成 4
1.2.2 网络系统单元 9
1.2.3 蜂窝网络的运行 10
1.3 第一代(1G)移动通信系统 12
1.4 第二代(2G)移动通信系统 13
1.4.1 时分多址技术 14
1.4.2 GSM架构 15
1.4.3 无线链路方面 17
1.5 第三代(3G)移动通信系统 17
1.5.1 码分多址 18
1.5.2 3G架构 18
1.6 第四代(4G)移动通信系统 20
1.6.1 E-UTRAN 22
1.6.2 LTE-Advanced标准的信号传输特性 24
1.6.3 演进的分组核心网络 27
1.7 关键术语和复习题 28
第2章 5G标准与规范 30
2.1 ITU-R与IMT-2020 31
2.1.1 国际移动电信 31
2.1.2 性能 31
2.1.3 应用场景 33
2.1.4 应用案例 35
2.1.5 性能评估 37
2.2 ITU-T与IMT-2020 46
2.2.1 要求 46
2.2.2 网络切片 48
2.2.3 固定移动融合 49
2.2.4 IMT-2020核心网络架构 49

2.3 3GPP 52
2.3.1 3GPP规范版本 55
2.3.2 详细的技术要求 55
2.4 关键术语和复习题 57
2.5 参考文献和文档 59
第3章 5G应用案例与架构综述 61
3.1 5G应用案例 61
3.1.1 ITU-R 61
3.1.2 5G美洲 62
3.1.3 NGMN联盟 63
3.2 NGMN 5G架构 65
3.2.1 分层功能 65
3.2.2 网络切片 68
3.3 3GPP的5G架构 69
3.3.1 5G核心网络架构 70
3.3.2 无线接入网络架构 75
3.3.3 会话建立 77
3.4 关键术语和复习题 78
3.5 参考文献和文档 79
第2部分 应用场景与应用案例
第4章 增强型移动宽带(eMBB) 82
4.1 eMBB应用场景 83
4.1.1 室内热点 83
4.1.2 用户密集型城市 84
4.1.3 农村 84
4.2 eMBB的性能 85
4.2.1 数据速率要求 85
4.2.2 频谱效率要求 86
4.2.3 延时要求 87
4.2.4 移动性要求 87
4.2.5 系统要求 88
4.3 智能办公室：室内热点应用案例 88
4.4 用户密集型城市信息社会：用户密集型城市应用案例 89
4.5 列车与轨道旁设施之间的无线通信系统：农村eMBB应用案例 90
4.5.1 RSTT的构成要素 91
4.5.2 RSTT的应用 92
4.5.3 乘客的宽带连接 93
4.5.4 线性蜂窝架构 93
4.6 关键术语和复习题 94
4.7 参考文献和文档 95
第5章 大规模机器型通信(mMTC) 97
5.1 mMTC的性能要求 98
5.2 物联网 98
5.2.1 物联网的内涵 99
5.2.2 物联网中的物品 101
5.2.3 物联网中的物品构成 101
5.2.4 资源受限设备 102
5.2.5 物联网与云环境 103
5.3 mMTC和物联网之间的关系 105
5.4 mMTC与NB-IoT和eMTC之间的关系 107
5.4.1 NB-IoT与eMTC的比较 107
5.4.2 低功耗广域网(LPWA) 108
5.5 智慧农业 109
5.5.1 IoT的部署模型 109
5.5.2 应用案例 110
5.5.3 精准农作物管理 115
5.5.4 网络性能要求 118
5.6 智慧城市 119
5.6.1 智慧城市应用案例 119
5.6.2 智慧城市的ICT架构 125
5.6.3 网络性能要求 126
5.7 关键术语和复习题 127
5.8 参考文献和文档 128
第6章 超可靠低延时通信(URLLC) 131
6.1 URLLC应用的性能要求 132
6.1.1 延时 132
6.1.2 移动性 133
6.1.3 可靠性 134
6.1.4 NGMN的定义 134
6.2 新兴任务关键型应用中的URLLC案例 135
6.2.1 工业自动化 135
6.2.2 地面车辆、无人机和机器人 135
6.2.3 触觉交互 135
6.2.4 增强现实与虚拟现实 135
6.2.5 紧急事件、灾害与公共安全 139
6.2.6 紧急医疗 139
6.2.7 智能交通 140
6.3 基于性能要求的URLLC应用类别 141
6.3.1 更高可靠性和更低延时 141
6.3.2 更高可靠性、更高可用性和更低延时 142
6.3.3 非常低延时 143
6.3.4 更高精度定位 143
6.3.5 更高可用性 143
6.3.6 任务关键型服务 144
6.4 工业4.0 144
6.4.1 工厂自动化架构 145
6.4.2 应用领域 147
6.4.3 应用案例 148
6.4.4 性能要求 150
6.5 无人机系统的交通管理 151
6.5.1 UTM总体架构 152
6.5.2 UTM对于5G的性能要求 154
6.6 关键术语和复习题 156
6.7 参考文献和文档 157
第3部分 5G下一代(5G NGN)核心网络
第7章 软件定义网络(SDN) 160
7.1 不断演进的网络需求 160
7.2 SDN解决方案 161
7.2.1 如今的网络需求 161
7.2.2 SDN架构 162
7.2.3 软件定义网络的特征 164
7.3 SDN数据平面 164
7.3.1 SDN数据平面功能 164
7.3.2 SDN数据平面协议 165
7.4 OpenFlow 165
7.4.1 流表结构 167
7.4.2 流表处理流程 170
7.4.3 多个流表的使用 171
7.4.4 组表 172
7.4.5 OpenFlow协议 172
7.5 SDN控制平面 173
7.5.1 SDN控制平面功能 173
7.5.2 南向接口 174
7.5.3 北向接口 174
7.5.4 东向接口 177
7.5.5 西向接口 178
7.6 SDN应用平面 178
7.6.1 SDN应用平面架构 178
7.6.2 北向接口 178
7.6.3 网络服务抽象层 179
7.6.4 网络应用 179
7.6.5 用户接口 182
7.7 关键术语和复习题 182
7.8 参考文献和文档 183
第8章 网络功能虚拟化(NFV) 184
8.1 NFV的背景与产生动机 184
8.2 虚拟机与容器 185
8.2.1 虚拟机管理程序 185
8.2.2 构建方法 187
8.2.3 容器虚拟化 189
8.3 NFV的概念 190
8.3.1 NFV的一个简单示例 192
8.3.2 NFV原理 193
8.3.3 高阶的NFV架构 194
8.4 NFV的优势与需求 195
8.4.1 NFV的优势 195
8.4.2 NFV的需求 195
8.5 NFV的参考架构 196
8.5.1 NFV管理与编排 197
8.5.2 参考点 197
8.6 NFV基础设施 198
8.6.1 容器接口 199
8.6.2 NFVI容器的部署 201
8.6.3 NFVI域的逻辑结构 202
8.6.4 计算域 202
8.6.5 虚拟机管理程序域 204
8.6.6 基础设施网络域 205
8.7 虚拟网络功能 206
8.7.1 VNF接口 207
8.7.2 VNFC至VNFC的通信 207
8.7.3 VNF的扩缩 209
8.8 SDN与NFV 209
8.9 关键术语和复习题 211
8.10 参考文献和文档 212
第9章 核心网络的功能、QoS与网络切片 213
9.1 5G核心网络的需求 213
9.1.1 网络运营需求 213
9.1.2 基本网络需求 214
9.2 5G核心网络的功能架构 219
9.2.1 网络隧道 220
9.2.2 PDU会话建立 221
9.2.3 策略控制功能 225
9.3 服务质量(QoS) 228
9.3.1 QoS功能 228
9.3.2 QoS架构 230
9.3.3 QoS类别、标记与区分 232
9.3.4 3GPP的QoS架构 233
9.3.5 QoS参数 234
9.3.6 QoS特性 235
9.3.7 标准化的5QI至QoS特性映射 237
9.4 网络切片 240
9.4.1 网络切片的概念 241
9.4.2 网络切片的要求 243
9.4.3 识别与选择网络切片 244
9.4.4 网络切片的功能方面 244
9.4.5 通用网络切片模板 245
9.5 SDN与NFV对5G的支持 246
9.6 关键术语和复习题 248
9.7 参考文献和文档 249
第10章 多接入边缘计算(MEC) 251
10.1 MEC与5G 252
10.2 MEC架构的概念 252
10.3 ETSI MEC架构 255
10.3.1 设计原则 255
10.3.2 MEC系统参考架构 256
10.3.3 相关的组件 259
10.4 NFV中的MEC 259
10.4.1 部署为VNF的MEC组件 259
10.4.2 被NFV组件取代的MEC组件 260
10.4.3 MEC系统级组件 261
10.5 MEC对网络切片的支持 261
10.6 MEC应用案例 262
10.6.1 面向用户服务 262
10.6.2 运营商与第三方服务 266
10.6.3 网络性能与QoS改进 268
10.7 实现边缘应用的3GPP结构 271
10.7.1 EDGEAPP功能架构 272
10.7.2 协同移动边缘云架构 273
10.8 关键术语和复习题 274
10.9 参考文献和文档 274
第4部分 5G NR空中接口与无线接入网络(RAN)
第11章 无线传输 277
11.1 信道容量 277
11.1.1 奈奎斯特带宽 278
11.1.2 香农容量公式 278
11.2 视距传输 281
11.2.1 折射 282
11.2.2 光视距与无线电波视距 283
11.3 视距信号传输损伤 283
11.3.1 衰减和衰减失真 284
11.3.2 自由空间损耗 284
11.3.3 实际蜂窝网络中的路径损耗 286
11.3.4 噪声 288
11.3.5 Eb/N0表达式 290
11.3.6 大气吸收损耗 292
11.3.7 多径 292
11.3.8 折射 293
11.4 移动环境中的信号衰落 293
11.4.1 多径传播 293
11.4.2 多径传播的影响 294
11.4.3 衰落的种类 295
11.4.4 衰落信道 296
11.5 5G中的毫米波传输 297
11.5.1 信号传输损伤 298
11.5.2 对于5G通信的影响 301
11.6 关键术语和复习题 302
11.7 参考文献 304
附录11A 分贝与信号强度 304
第12章 天线 307
12.1 信道补偿机制 307
12.1.1 自适应均衡技术 307
12.1.2 分集技术 308
12.1.3 自适应调制与编码技术 310
12.1.4 前向纠错技术 310
12.2 天线简介 311
12.2.1 天线的辐射方向图 311
12.2.2 天线的基本类型 313
12.2.3 天线增益 316
12.3 多输入/多输出(MIMO)天线 317
12.3.1 MIMO天线的工作原理 318
12.3.2 多用户MIMO 320
12.4 先进的蜂窝天线 320
12.4.1 蜂窝天线技术的发展 320
12.4.2 波束成形 322
12.4.3 有源天线系统 324
12.4.4 大规模MIMO 325
12.5 关键术语和复习题 327
12.6 参考文献 328
第13章 5G空中接口的物理层 330
13.1 信号调制方案 330
13.1.1 调制 330
13.1.2 幅移键控(ASK) 331
13.1.3 频移键控(FSK) 332
13.1.4 相移键控(PSK) 332
13.1.5 正交幅度调制 338
13.1.6 ?/2-BPSK 341
13.2 OFDM、OFDMA和SC-FDMA 341
13.2.1 正交频分复用 342
13.2.2 OFDM的实现 344
13.2.3 OFDM面临的困难 346
13.2.4 正交频分多址 347
13.2.5 单载波FDMA 348
13.3 波形与参数 350
13.3.1 参数集 350
13.3.2 CP-OFDM 351
13.3.3 DFT-S-OFDM 351
13.4 关键术语和复习题 353
13.5 参考文献和文档 354
附录13A 多路复用与多址 354

第14章 5G空中接口的信道编码 357
14.1 信息传输错误 357
14.1.1 错误突发 357
14.1.2 数据传输信道 358
14.2 前向纠错 360
14.2.1 数据块纠错 360
14.2.2 汉明距离 362
14.3 奇偶校验码 365
14.3.1 编码 367
14.3.2 错误检测 368
14.3.3 纠错 369
14.4 低密度奇偶校验码 369
14.4.1 编码的构造 369
14.4.2 纠错 371
14.4.3 编码 373
14.5 极性编码 373
14.5.1 极性编码器 374
14.5.2 合成信道 376
14.5.3 解码 378
14.6 3GPP信道编码参数 379
14.6.1 准循环低密度奇偶校验码 380
14.6.2 带有CRC的极性编码 381
14.7 混合自动重传请求 382
14.8 关键术语和复习题 384
14.9 参考文献和文档 385
第15章 5G无线接入网络(RAN) 386
15.1 RAN架构概述 386
15.2 RAN与核心网络之间的功能划分 390
15.2.1 RAN的功能区域 390
15.2.2 核心网络的功能区域 391
15.3 RAN信道结构 392
15.3.1 逻辑信道 393
15.3.2 传输信道 393
15.3.3 物理信道 394
15.4 RAN协议架构 395
15.4.1 空中接口协议架构 395
15.4.2 信道结构 396
15.4.3 NG接口协议架构 397
15.4.4 Xn接口协议架构 399
15.5 NG RAN传输网络 400
15.6 接入与回传集成 403
15.6.1 IAB架构 405
15.6.2 父节点/子节点的关系 406
15.6.3 IAB协议架构 406
15.7 关键术语和复习题 408
15.8 参考文献和文档 409
附录A 复习题与答案 411
附录B 术语表 461
附录C 首字母缩略词