1.3 5G面臨的挑戰

1.3.1 硬件設備器件的挑戰

硬件設備主要包括基帶數字處理單元以及ADC/DAC/變頻和射頻前端等模擬器件。為了追求更高的吞吐量和更低的空口用戶面時延，5G采用更短的調度周期及更快的HARQ反饋，這對5G系統和終端的基帶處理能力要求更高，從而給數字基帶處理芯片工藝帶來更大挑戰。5G支持的頻段更高、載波帶寬更寬、通道數更多，對模擬器件也提出了更高的要求，主要包括ADC/DAC、功放和濾波器。ADC/DAC為支持更寬的載波帶寬（如1GHz），需支持更高的采樣率。功放為支持4GHz以上高頻段和更高的功放效率，需采用GaN材料。基站側通道數激增，導致濾波器數量相應增加，工程上需進一步減小濾波器體積和重量，如采用陶瓷濾波器或小型化金屬腔設計等有效手段。總之，模擬器件的主要挑戰在于產業規模不足，新型功放器件的輸出功率/效率、體積、成本、功耗以及新型濾波器的濾波性能等尚不滿足5G規模商業化要求，特別是射頻元器件和終端集成射頻前端方面，盡管已具備一定研發和生產能力，但需要在產業規模、良品率、穩定性和性價比等方面進一步提升。至于未來的毫米波段，則無論是有源器件還是無源器件，對性能要求更高，需要業界付出更大的努力。

1.3.2 多接入融合的挑戰

移動通信系統從第一代到第四代，經歷了迅猛的發展，現實網絡逐步形成了包含多種無線制式、頻譜利用和覆蓋范圍的復雜現狀，多種接入技術長期共存成為突出特征。在5G時代，同一運營商擁有多張不同制式網絡的狀況將長期存在，多制式網絡將至少包括4G、5G以及WLAN。如何高效地運行和維護多張不同制式的網絡、不斷減少運維成本、實現節能減排、提高競爭力是每個運營商都要面臨和解決的問題。面向2020年及未來，移動互聯網和物聯網業務將成為移動通信發展的主要驅動力。如何實現多接入網絡的高效動態管理與協調，同時滿足5G的技術指標及應用場景需求是5G多網絡融合的主要技術挑戰。具體包括網絡架構、數據分流和連接與移動性控制三方面的挑戰。

（1）網絡架構的挑戰 5G多網絡融合架構中將包括5G、4G和WLAN等多個無線接入網和核心網。如何進行高效的架構設計，如核心網和接入網錨點的選擇，同時兼顧網絡改造升級的復雜度、對現網的影響等是網絡架構研究需要解決的問題。

（2）數據分流的挑戰 5G多網絡融合中的數據分流機制要求用戶面數據能夠靈活高效地在不同接入網傳輸；最小化對各接入網絡底層傳輸的影響；根據部署場景和性能需求進行有效的分流層級選擇，如核心網、IP或PDCP分流等。

（3）連接與移動性控制的挑戰 5G中包含了更多復雜的應用場景及更加多樣的接入技術，同時引入了更高的移動性性能要求。與4G相比，5G網絡中的連接管理和控制需要更加簡化、高效、靈活。

1.3.3 網絡架構靈活性的挑戰

5G承載的業務種類繁多，業務特征各不相同，對網絡要求不同。業務需求的多樣性給5G網絡規劃和設計帶來了新的挑戰，包括網絡功能、架構、資源、路由等多方面的定制化設計挑戰。5G網絡將基于NFV/SDN、云原生技術實現網絡虛擬化、云化部署，目前受限于容器技術標準尚未明確和產業發展尚未成熟的情況，5G網絡云化部署將面臨用戶面轉發性能待提升、安全隔離技術待完善等方面的挑戰。5G網絡基于服務化架構設計，通過網絡功能模塊化、控制和轉發分離等使能技術，可以實現網絡按照不同業務需求快速部署、動態的擴縮容和網絡切片的全生命周期管理，包括端到端網絡切片的靈活構建、業務路由的靈活調度、網絡資源的靈活分配以及跨域、跨平臺、跨廠家，乃至跨運營商（漫游）的端到端業務提供等，這些都給5G網絡運營和管理帶來新的挑戰。

1.3.4 靈活高效承載技術的挑戰

承載網絡的高速率、低時延、靈活性需求和成本限制。5G網絡帶寬相對4G預計有數10倍以上的增長，導致承載網速率需求急劇增加，25/50Gbit/s高速率將部署到網絡邊緣，25/50Gbit/s光模塊低成本實現和WDM傳輸是承載網的一大挑戰；URLLC業務提出的毫秒級超低時延要求則需要網絡架構的扁平化和MEC的引入以及站點的合理布局，微秒級超低時延性能是承載設備的另一個挑戰；5G核心網云化及部分功能下沉、網絡切片等需求導致5G回傳網絡對連接靈活性的要求更高，如何優化路由轉發和控制技術，滿足5G承載網路由靈活性和運維便利性需求，是承載網的第三個挑戰。

1.3.5 終端技術的挑戰

與4G終端相比，面對多樣化場景的需求，5G終端將沿著形態多樣化與技術性能差異化方向發展。5G初期的終端產品形態以eMBB場景下手機為主，其余場景（如URLLC和mMTC）的終端規劃將隨著標準與產業的成熟而逐步明朗。5G的多頻段大帶寬接入以及高性能指標對終端實現提出了天線、射頻等方面的新挑戰。從網絡性能角度，未來5G手機在Sub-6GHz（6GHz以下）頻段可首先采用2T4R作為收發信機基本方案。天線數量增加將引起終端空間與天線效率問題，需對天線設計進行優化。對Sub-6GHz頻段的射頻前端器件需根據5G新需求（如高頻段、大帶寬、新波形、高發射功率、低功耗等）進行硬件與算法優化，進一步推動該頻段射頻前端產業鏈發展。