第2章　5G愿景與需求

2.1　5G需求

2.1.1　5G的驅(qū)動(dòng)力

互聯(lián)網(wǎng)不僅能像傳統(tǒng)電話網(wǎng)一樣，將人和人連接起來，還能把網(wǎng)站和網(wǎng)站連接起來?；ヂ?lián)網(wǎng)提供的不僅是簡(jiǎn)單的話路連接，還能夠向全世界提供知識(shí)、信息和智能。盡管互聯(lián)網(wǎng)的物理層與傳統(tǒng)電話網(wǎng)可以有很大部分的重合，但互聯(lián)網(wǎng)是把人類星球連接成為一個(gè)地球村的嶄新信息網(wǎng)絡(luò)。于是，社會(huì)學(xué)家開始使用一個(gè)詞匯：互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

原先的互聯(lián)網(wǎng)隨著光纖和網(wǎng)線，送到樓、送到戶、送到屋、送到桌、送到網(wǎng)絡(luò)終端：個(gè)人電腦?，F(xiàn)在，移動(dòng)通信把互聯(lián)網(wǎng)的終端真正交給了每個(gè)人口袋里的智能手機(jī)。帶著手機(jī)的網(wǎng)民，在任何時(shí)候、任何地方都在上網(wǎng)。從此，就有了一個(gè)新詞：移動(dòng)互聯(lián)。

傳感技術(shù)無論在物理學(xué)領(lǐng)域還是在信息通信領(lǐng)域，一直是一個(gè)重要的研究方向。伴隨著最近30年來移動(dòng)通信的進(jìn)步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究取得了重大進(jìn)展。

現(xiàn)代微型傳感器已經(jīng)具備3種能力：感知、計(jì)算和通信，而且具有體積小、能耗小的特征?，F(xiàn)代無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將傳感器、嵌入式計(jì)算、分布式信息處理和無線通信技術(shù)結(jié)合在一起，能將感知信息通過多跳的方式傳輸給用戶，又可以做到傳感器節(jié)點(diǎn)相對(duì)密集。這些節(jié)點(diǎn)既可以是靜止的，也可以是移動(dòng)的。網(wǎng)絡(luò)還具備通信路徑自組織能力（Ad Hoc）。

將現(xiàn)代傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接是世間人類和萬物的聯(lián)接，有著極其廣闊的發(fā)展前景和極其深遠(yuǎn)的歷史意義。

正是在這樣的背景下，產(chǎn)生了物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）的概念。2005年，在信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟發(fā)布《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》。報(bào)告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來臨，世界上所有的物體，從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行信息交換。射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。

2012年，全球聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器的數(shù)量是87億個(gè)。業(yè)界預(yù)測(cè)，到2020年，將達(dá)到500億個(gè)，占無線傳感器總量的比例，即滲透率，將從2012年的0.6%增加到2020年的2.7%。

類比于人的神經(jīng)末梢、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和大腦，具備了傳感器、網(wǎng)絡(luò)和智能的地球，也就可以被稱作具有“智慧”了。于是，就有了“智慧地球”的構(gòu)想，“物聯(lián)網(wǎng)”就成為了“智慧地球”不可或缺的一部分。

面對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等新型業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，5G系統(tǒng)需要滿足各種業(yè)務(wù)類型和應(yīng)用場(chǎng)景。一方面，隨著智能終端的迅速普及，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在過去的幾年中在世界范圍內(nèi)發(fā)展迅猛，面向2020年及未來，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)一步改變?nèi)祟惿鐣?huì)信息的交互方式，為用戶提供增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等更加身臨其境的新型業(yè)務(wù)體驗(yàn)，從而帶來未來移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的飛速增長(zhǎng)；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將傳統(tǒng)人與人通信擴(kuò)大到人與物、物與物的廣泛互聯(lián)，屆時(shí)，智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)醫(yī)療、工業(yè)控制等應(yīng)用的爆炸式增長(zhǎng)將帶來海量的設(shè)備連接。

在保證設(shè)備低成本的前提下，5G網(wǎng)絡(luò)需要滿足以下幾個(gè)目標(biāo)。

（1）服務(wù)更多的用戶。據(jù)ITU發(fā)布的全球信息技術(shù)數(shù)據(jù)顯示，全球蜂窩移動(dòng)簽約用戶到2013年年底已經(jīng)達(dá)到68億。其中，移動(dòng)寬帶用戶經(jīng)過近年來的快速增長(zhǎng)已達(dá)到20億左右，滲透率接近30%，約為2011年的2倍，2009年的4～5倍。隨著移動(dòng)寬帶技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，移動(dòng)寬帶用戶數(shù)量和滲透率將繼續(xù)增加。與此同時(shí)，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和移動(dòng)終端種類的不斷豐富，預(yù)計(jì)到2020年，人均移動(dòng)終端的數(shù)量將達(dá)到3個(gè)左右。這就要求到2020年，5G網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)槌^150億的移動(dòng)寬帶終端提供高速的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

（2）支持更高的速率。移動(dòng)寬帶用戶在全球范圍的快速增長(zhǎng)，即時(shí)通信、社交網(wǎng)絡(luò)、文件共享、移動(dòng)視頻、移動(dòng)云計(jì)算等新型業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，帶來了移動(dòng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)速率需求的迅猛增長(zhǎng)。據(jù)ITU發(fā)布的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，相比于2020年，2030年全球的移動(dòng)業(yè)務(wù)量將飛速增長(zhǎng)，達(dá)到5000EB/月。

相對(duì)應(yīng)地，未來5G網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)能夠?yàn)橛脩籼峁└斓姆逯邓俾?，如果?0倍于4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)峰值速率計(jì)算，5G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率將達(dá)到10Gbit/s量級(jí)。

（3）支持無限的連接。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的對(duì)象將呈現(xiàn)泛化的特點(diǎn)。它們?cè)趥鹘y(tǒng)人與人之間通信的基礎(chǔ)上，增加了人與物（如智能終端、傳感器、儀器等）、物與物之間的互通。不僅如此，通信對(duì)象還具有泛在的特點(diǎn)，人或物可以在任何時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行通信。因此，5G移動(dòng)通信網(wǎng)將變成一個(gè)能夠讓任何人和任何物，在任何時(shí)間和地點(diǎn)都可以自由通信的泛在網(wǎng)絡(luò)，如圖2.1所示。

近年來，國內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)開始在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面開展新的探索和創(chuàng)新，已出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，如智慧城市、智能交通、智能物流、智能家居，智能農(nóng)業(yè)、智能水利、設(shè)備監(jiān)控、遠(yuǎn)程抄表等，都致力于改善人們的生產(chǎn)和生活。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及、無線通信技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)一步的發(fā)展，到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)將達(dá)到1 000億左右。在這個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)中，通信對(duì)象之間的互聯(lián)和互通不僅能夠產(chǎn)生無限的連接數(shù)，還會(huì)產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)量。預(yù)測(cè)到2020年，物物互聯(lián)數(shù)據(jù)量將達(dá)到傳統(tǒng)人與人通信數(shù)據(jù)量的約30倍。

（4）提供個(gè)性的體驗(yàn)。隨著商業(yè)模式的不斷創(chuàng)新，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將推出更為個(gè)性化、多樣化、智能化的業(yè)務(wù)應(yīng)用。因此，這就要求未來5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)進(jìn)一步改善移動(dòng)用戶體驗(yàn)，如汽車自動(dòng)駕駛應(yīng)用要求將端到端時(shí)延控制在毫秒級(jí)、社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要為用戶提供永遠(yuǎn)在線體驗(yàn)，以及為高速場(chǎng)景下的移動(dòng)用戶提供全高清/超高清視頻實(shí)時(shí)播放等體驗(yàn)。

因此，面向2020年的未來5G移動(dòng)通信系統(tǒng)要求在確保低成本、傳輸?shù)陌踩?、可靠性、穩(wěn)定性的前提下，能夠提供更高的數(shù)據(jù)速率、服務(wù)更多的連接數(shù)和獲得更好的用戶體驗(yàn)。

2.1.2　運(yùn)營(yíng)需求

移動(dòng)通信系統(tǒng)從1G到4G的發(fā)展是無線接入技術(shù)的發(fā)展，也是用戶體驗(yàn)的發(fā)展。每一代的接入技術(shù)都有自己鮮明的特點(diǎn)，同時(shí)每一代的業(yè)務(wù)都給予用戶更全新的體驗(yàn)。然而，在技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)越來越“重”。

“重”部署：基于廣域覆蓋、熱點(diǎn)增強(qiáng)等傳統(tǒng)思路的部署方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)層層加碼，另外涇渭分明的雙工方式，以及特定雙工方式與頻譜間嚴(yán)格的綁定，加劇了網(wǎng)絡(luò)之重（頻譜難以高效利用、雙工方式難以有效融合）。

“重”投入：無線網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜，使得網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入加大，從而導(dǎo)致投資回收期長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)站址條件的需求也越來越高；另外，很多關(guān)鍵技術(shù)的引入對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)影響較大、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，從而使得系統(tǒng)達(dá)到目標(biāo)性能的代價(jià)變高。

“重”維護(hù)：多接入方式并存，新型設(shè)備形態(tài)的引入帶來新的挑戰(zhàn)，技術(shù)復(fù)雜使得運(yùn)維難度加大，維護(hù)成本增高；無線網(wǎng)絡(luò)配置情況愈加復(fù)雜，一旦配置則難以改動(dòng)，難以適應(yīng)業(yè)務(wù)、用戶需求快速發(fā)展變化的需要。

在5G階段，因?yàn)樾枰?wù)更多用戶、支持更多連接、提供更高速率以及多樣化用戶體驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)性能等指標(biāo)需求的爆炸性增長(zhǎng)將使網(wǎng)絡(luò)更加難以承受其“重”。為了應(yīng)對(duì)在5G網(wǎng)絡(luò)部署、維護(hù)及投資成本上的巨大挑戰(zhàn)，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的研究應(yīng)總體致力于建設(shè)滿足部署輕便、投資輕度、維護(hù)輕松、體驗(yàn)輕快要求的“輕形態(tài)”網(wǎng)絡(luò)。其應(yīng)具備以下的特點(diǎn)。

（1）部署輕便。基站密度的提升使得網(wǎng)絡(luò)部署難度逐漸加大，輕便部署的要求將對(duì)運(yùn)營(yíng)商未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起到重要作用。在5G技術(shù)研究中，應(yīng)考慮盡量降低對(duì)部署站址的選取要求，希望以一種靈活的組網(wǎng)形態(tài)出現(xiàn)，同時(shí)應(yīng)具備即插即用的組網(wǎng)能力。

（2）投資輕度。從既有網(wǎng)絡(luò)投入方面考慮，在運(yùn)營(yíng)商無線網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)支出中，OPEX（Operating Expense，運(yùn)營(yíng)性支出）占比顯著，但CAPEX（Capital Expenditure，資本性支出）仍不容忽視。其中，設(shè)備復(fù)雜度、運(yùn)營(yíng)復(fù)雜度對(duì)網(wǎng)絡(luò)支出影響顯著。隨著網(wǎng)絡(luò)容量的大幅提升，運(yùn)營(yíng)商的成本控制面臨巨大挑戰(zhàn)，未來的網(wǎng)絡(luò)必須要有更低的部署和維護(hù)成本，在技術(shù)選擇時(shí)應(yīng)注重降低兩方面的復(fù)雜度。

新技術(shù)的使用一方面要有效控制設(shè)備的制造成本，采用新型架構(gòu)等技術(shù)手段降低網(wǎng)絡(luò)的整體部署開銷；另一方面還需要降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)復(fù)雜度，以便捷的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和高效的系統(tǒng)優(yōu)化來滿足未來網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的成本需求；應(yīng)盡量避免基站數(shù)量不必要的擴(kuò)張，盡量做到站址利舊，基站設(shè)備應(yīng)盡量輕量化、低復(fù)雜度、低開銷，采用靈活的設(shè)備類型，在基站部署時(shí)，應(yīng)能充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，采用靈活的供電和回傳方式。

（3）維護(hù)輕松。隨著3G的成熟和4G的商用，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)已經(jīng)出現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)管理和協(xié)調(diào)的需求，在未來5G系統(tǒng)中，多網(wǎng)絡(luò)的共存和統(tǒng)一管理將是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)面臨的巨大挑戰(zhàn)。為了簡(jiǎn)化維護(hù)管理成本、統(tǒng)一管理、提升用戶體驗(yàn)，智能的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化管理平臺(tái)將是未來網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的重要技術(shù)手段。

此外，運(yùn)營(yíng)服務(wù)的多樣性，如虛擬運(yùn)營(yíng)商的引入，對(duì)業(yè)務(wù)QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）管理及計(jì)費(fèi)系統(tǒng)會(huì)帶來影響。因而相比既有網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)更加自主、更加靈活、更低成本和更快適應(yīng)地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理與協(xié)調(diào)，要在多網(wǎng)絡(luò)融合和高密復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下?lián)碛凶越M織的、靈活簡(jiǎn)便的網(wǎng)絡(luò)部署和優(yōu)化技術(shù)。

（4）體驗(yàn)輕快。網(wǎng)絡(luò)容量數(shù)量級(jí)的提升是每一代網(wǎng)絡(luò)最鮮明的標(biāo)志和用戶最直觀的體驗(yàn)，然而5G網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)只關(guān)注用戶的峰值速率和總體的網(wǎng)絡(luò)容量，更需要關(guān)心的是用戶體驗(yàn)速率，需要小區(qū)去邊緣化以給用戶提供連續(xù)一致的極速體驗(yàn)。此外，不同的場(chǎng)景和業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延、接入數(shù)、能耗、可靠性等指標(biāo)有不同的需求，不可一概而論，應(yīng)該因地制宜，全面評(píng)價(jià)和權(quán)衡?？傮w來講，5G系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足個(gè)性、智能、低功耗的用戶體驗(yàn)，具備靈活的頻譜利用方式、靈活的干擾協(xié)調(diào)/抑制處理能力，移動(dòng)性性能得到進(jìn)一步的提升。

另外，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶給用戶全新的業(yè)務(wù)服務(wù)，未來網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和運(yùn)營(yíng)要向著能為用戶提供更豐富的業(yè)務(wù)服務(wù)方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)智能化，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化，利用網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的信息和基礎(chǔ)管道的優(yōu)勢(shì)，帶給用戶更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。游戲發(fā)燒友、音樂達(dá)人、微博控以及機(jī)器間通信等，不同的用戶有不同的需求，更需要個(gè)性化的體驗(yàn)。未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和運(yùn)營(yíng)方式應(yīng)使得運(yùn)營(yíng)商能夠根據(jù)用戶和業(yè)務(wù)屬性以及產(chǎn)品規(guī)劃，靈活自主地定制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用規(guī)則和用戶體驗(yàn)等級(jí)管理等。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備智能化認(rèn)知用戶使用習(xí)慣，并能根據(jù)用戶屬性提供更加個(gè)性化的業(yè)務(wù)服務(wù)。

2.1.3　業(yè)務(wù)需求

（1）支持高速率業(yè)務(wù)。無線業(yè)務(wù)的發(fā)展瞬息萬變，僅從目前階段可以預(yù)見的業(yè)務(wù)看，在移動(dòng)場(chǎng)景下，大多數(shù)用戶為支持全高清視頻業(yè)務(wù)，需要達(dá)到10Mbit/s的速率保證；對(duì)于支持特殊業(yè)務(wù)的用戶，如支持超高清視頻，要求網(wǎng)絡(luò)能夠提供100Mbit/s的速率體驗(yàn)；在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)景下，用戶要求達(dá)到10Gbit/s的無線傳輸速率，如短距離瞬間下載、交互類3D（3-Dimensions）全息業(yè)務(wù)等。

（2）業(yè)務(wù)特性穩(wěn)定。無所不在的覆蓋、穩(wěn)定的通信質(zhì)量是對(duì)無線通信系統(tǒng)的基本要求。由于無線通信環(huán)境復(fù)雜多樣，仍存在很多場(chǎng)景覆蓋性能不夠穩(wěn)定的情況，如地鐵、隧道、室內(nèi)深覆蓋等。通信的可靠性指標(biāo)可以定義為對(duì)于特定業(yè)務(wù)的時(shí)延要求下成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包比例，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)要求在典型業(yè)務(wù)下，可靠性指標(biāo)應(yīng)能達(dá)到99%甚至更高；對(duì)于MTC（MachineType Communication，機(jī)器類型通信）等非時(shí)延敏感性業(yè)務(wù)，可靠性指標(biāo)要求可以適當(dāng)降低。

（3）用戶定位能力高。對(duì)于實(shí)時(shí)性的、個(gè)性化的業(yè)務(wù)而言，用戶定位是一項(xiàng)潛在且重要的背景信息，在5G網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于用戶的三維定位精度要求應(yīng)提出較高要求，如對(duì)于80%的場(chǎng)景（如室內(nèi)場(chǎng)景）精度從10m提高到1m以內(nèi)。在4G網(wǎng)絡(luò)中，定位方法包括LTE自身解決方案和借助衛(wèi)星的定位方式，在5G網(wǎng)絡(luò)中可以借助既有的技術(shù)手段，但應(yīng)該從精度上進(jìn)行進(jìn)一步的增強(qiáng)。

（4）對(duì)業(yè)務(wù)的安全保障。安全性是運(yùn)營(yíng)商提供給用戶的基本功能之一，從基于人與人的通信到基于機(jī)器與機(jī)器的通信，5G網(wǎng)絡(luò)將支持各種不同的應(yīng)用和環(huán)境。所以，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)能夠應(yīng)對(duì)通信敏感數(shù)據(jù)有未經(jīng)授權(quán)的訪問、使用、毀壞、修改、審查、攻擊等問題。此外，由于5G網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)殛P(guān)鍵領(lǐng)域，如公共安全、電子保健和公共事業(yè)提供服務(wù)，因此5G網(wǎng)絡(luò)的核心要求應(yīng)具備提供一組全面保證安全性的功能，用以保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)、創(chuàng)造新的商業(yè)機(jī)會(huì)，并防止或減少任何可能的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊。

2.1.4　用戶需求

（1）終端多樣性。在3G網(wǎng)絡(luò)的全球部署下，終端的蓬勃發(fā)展給移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)帶來巨大的變化。2000年以來，終端業(yè)務(wù)由傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)向?qū)拵?shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展，終端形態(tài)呈現(xiàn)多樣化發(fā)展，未來還會(huì)出現(xiàn)手表、眼鏡等多種形態(tài)的終端，圍繞個(gè)人、行業(yè)、家庭三大市場(chǎng)形成個(gè)性化多媒體信息平臺(tái)。

智能終端的流行，同時(shí)成就終端與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的結(jié)合，為用戶帶來全新的業(yè)務(wù)體驗(yàn)與交互能力，刺激用戶對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的使用欲望，拉動(dòng)數(shù)據(jù)流量的激增。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，智能終端用戶70%的時(shí)間花費(fèi)在游戲、社交網(wǎng)絡(luò)等活動(dòng)上，隨著終端的發(fā)展，將會(huì)產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)流量。2020年，智能終端每天業(yè)務(wù)量接近1GByte將不再是夢(mèng)想。

（2）應(yīng)用的多樣性。智能終端的發(fā)展同時(shí)帶動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)由最初簡(jiǎn)單的短/彩信業(yè)務(wù)發(fā)展到現(xiàn)在的微信、微博和視頻等業(yè)務(wù)，越來越深刻地改變了信息通信產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展模式。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，5G移動(dòng)通信將會(huì)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，除了常規(guī)業(yè)務(wù)，如超高清視頻（3D視頻）、3D游戲、移動(dòng)云計(jì)算外，還會(huì)在遠(yuǎn)程醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)控、社會(huì)安全、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域方便人們的生活。這些新應(yīng)用、新業(yè)務(wù)仍然以客戶為中心，關(guān)注用戶的完美體驗(yàn)，并保證用戶隨時(shí)隨地的最佳體驗(yàn)，更快速地開展業(yè)務(wù)，即使在移動(dòng)狀態(tài)下，仍然能夠享有高質(zhì)量的服務(wù)。因此，未來，人機(jī)之間的混合通信對(duì)于網(wǎng)絡(luò)流量增長(zhǎng)，高效、便捷和安全訪問顯得非常重要，只有充分關(guān)注用戶體驗(yàn)，才能促進(jìn)整個(gè)移動(dòng)通信行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.1.5　網(wǎng)絡(luò)需求

（1）由于頻譜資源的有限性，需要提高頻譜的使用效率。移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率由ITU-R進(jìn)行業(yè)務(wù)劃分。目前，ITU-R劃分了450MHz、700MHz、800MHz、1 800MHz、1 900MHz、2 100MHz、2 300MHz、2 500MHz、3 500MHz和4 400MHz等頻率給IMT系統(tǒng)使用。LTE網(wǎng)絡(luò)部署初期主要集中在2.6GHz、1.8GHz和700MHz。然而，由于各國家和地區(qū)使用情況存在差異，因此給產(chǎn)業(yè)鏈和用戶帶來困難。例如，New iPad只支持700MHz和2 100MHz頻率。這兩個(gè)頻率在很多國家不能使用。對(duì)我國來說，上述頻率存在多種業(yè)務(wù)（如鐵路調(diào)度系統(tǒng)、廣播電視系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)以及固定衛(wèi)星系統(tǒng)等），給LTE頻率規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)部署帶來巨大的挑戰(zhàn)。按照ITU-R的預(yù)計(jì)，10年后，移動(dòng)流量將是現(xiàn)在的1 000倍。如此巨大的數(shù)據(jù)流量亟須提升頻譜的使用效率，改變目前碎片化的使用方式。

另外，可以通過新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)頻譜利用率的最大化，如基于OFDMA的長(zhǎng)期演進(jìn)系統(tǒng)（4G）相比2G、3G在容量上有了新的突破，為了達(dá)到系統(tǒng)需求的峰值速率，采用MIMO和高階調(diào)制技術(shù)提升頻譜利用率。在LTE-Advanced演進(jìn)過程中引入的載波聚合（CA）技術(shù)，將多個(gè)連續(xù)或不連續(xù)離散頻譜聚合使用，從而解決高帶寬需求，進(jìn)而提高頻譜利用率。因此，針對(duì)頻譜資源稀缺問題，未來5G需要使用合適的頻譜使用方式和新技術(shù)來提高頻譜使用效率，如TDD/FDD融合的同頻同時(shí)全雙工（CCFD）可以有效提升頻譜效率，并給頻譜的使用提供方便。

（2）需要通過IPv6促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)融合。現(xiàn)有數(shù)字技術(shù)允許不同的系統(tǒng)，如有線、無線、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)融合在一起。這種融合正在全球范圍內(nèi)發(fā)生，并且迅速改變?nèi)藗兒驮O(shè)備的通信方式?；贗P的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使其成為可能，并且是這場(chǎng)變革的骨干?；贗P的通信系統(tǒng)不管是為運(yùn)營(yíng)商和用戶提供多種設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的連接，還是實(shí)現(xiàn)管理的靈活性和節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源都具有重要的優(yōu)勢(shì)。由于IP化進(jìn)程加快，各接入系統(tǒng)的互通可以通過共用IP核心網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的最優(yōu)連接。除此之外，IPv6在安全性、QoS、移動(dòng)性等方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)。因此，IPv6對(duì)未來網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和業(yè)務(wù)發(fā)展產(chǎn)生起著重要作用。

2.1.6　效率需求

頻譜利用、能耗和成本是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展的三個(gè)關(guān)鍵因素。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，5G系統(tǒng)相比4G系統(tǒng)在頻譜效率、能源效率和成本效率方面需要得到顯著提升。具體來說，頻譜效率需要提高5～15倍，能源效率和成本效率均要求有百倍以上的提升，如表2.1所示。

2.1.7　終端需求

無論硬件還是軟件方面，智能終端設(shè)備在5G時(shí)代都將面臨功能和復(fù)雜度方面的顯著提升，尤其是在操作系統(tǒng)方面，必然會(huì)有持續(xù)的革新。另外，5G的終端除了基本的端到端通信之外，還可能具備其他的效用，如成為連接到其他智能設(shè)備的中繼設(shè)備，或者能夠支持設(shè)備間的直接通信等。考慮目前終端的發(fā)展趨勢(shì)以及對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的展望，可以預(yù)見5G終端設(shè)備將具備以下特性。

（1）更強(qiáng)的運(yùn)營(yíng)商控制能力。對(duì)于5G終端，應(yīng)該具備網(wǎng)絡(luò)側(cè)高度的可編程性和可配置性，比如終端能力、使用的接入技術(shù)、傳輸協(xié)議等；運(yùn)營(yíng)商應(yīng)能通過空口確認(rèn)終端的軟/硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)等配置來保證終端獲得更好的服務(wù)質(zhì)量；另外，運(yùn)營(yíng)商可以通過獲知終端關(guān)于服務(wù)質(zhì)量的數(shù)據(jù)，比如掉話率、切換失敗率、實(shí)時(shí)吞吐量等來進(jìn)行服務(wù)體驗(yàn)的優(yōu)化。

（2）支持多頻段、多模式。未來的5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，必將是多網(wǎng)絡(luò)共存的時(shí)代，同時(shí)考慮全球漫游，這就對(duì)終端提出了多頻段、多模式的要求。另外，為了達(dá)到更高的數(shù)據(jù)速率，5G終端需要支持多頻帶聚合技術(shù)。這與LTE-Advanced系統(tǒng)的要求是一致的。

（3）支持更高的效率。雖然5G終端需要支持多種應(yīng)用，但其供電作為基本通信保障應(yīng)有所保證，如智能手機(jī)充電周期為3天，低成本MTC終端能達(dá)到15年。這就要求終端在資源和信令效率方面應(yīng)有所突破，如在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮在網(wǎng)絡(luò)側(cè)加入更靈活的終端能力控制機(jī)制，有針對(duì)性地發(fā)送必須的信令信息等。

（4）個(gè)性化。為滿足以人為本、以用戶體驗(yàn)為中心的5G網(wǎng)絡(luò)要求，用戶應(yīng)可以按照個(gè)人偏好選擇個(gè)性化的終端形態(tài)、定制業(yè)務(wù)服務(wù)和資費(fèi)方案。在未來的網(wǎng)絡(luò)中，形態(tài)各異的設(shè)備將大量涌現(xiàn)，如目前已經(jīng)初見端倪的內(nèi)置在衣服上用于健康信息處理的便攜化終端、3D眼鏡終端等，將逐漸商用和普及。另外，因?yàn)椴糠纸K端類型需要與人長(zhǎng)時(shí)間緊密接觸，所以終端的輻射需要進(jìn)一步降低，以保證長(zhǎng)時(shí)間使用不會(huì)對(duì)人的身體造成傷害。