5G的概念與內涵

5G涉及的內容較為復雜，包括標準由誰來制定，如何制定，為何要制定統一的標準等問題，本節內容將詳細介紹。

通信標準由誰制定

我們都知道，所謂5G，指的是第五代移動通信技術（5th generation mobile networks），是繼2G、3G、4G之后的最新一代蜂窩移動通信技術。而蜂窩移動通信（Cellular Mobile Communication），指的是以蜂窩無線組網方式，在終端和網絡設備之間通過無線通道連接起來，進而實現用戶在活動中可相互通信（可與固定電話，即座機相對比）。這種無線組網方式的主要特征就是終端的移動性，并且具有越區切換和跨本地網自動漫游功能。

實際上，5G的法定名稱是“IMT-2020”，即“International Mobile Telecommunications-2020”。2015年10月26日至30日，在瑞士日內瓦召開的2015無線電通信全會上，國際電信聯盟無線電通信部門（ITU-R）正式批準了三項有利于推進未來5G研究進程的決議，并正式確定了5G的法定名稱是“IMT-2020”。同樣地，4G其實也有一個法定名稱叫IMT-Advanced，也是由ITU-R命名的。

而5G具體的標準制定工作是由3GPP（第三代合作伙伴計劃）主管的。3GPP成立于1998年，最初只是一個為各國協調3G通信標準的組織，后來就負責起歷代移動通信標準的制定了。該組織的成員主要包括組織伙伴、市場代表伙伴和個體會員三類。第一類成員是組織伙伴，主要有歐洲的ETSI（歐洲電信標準化委員會）、日本的ARIB（無線行業企業協會）和TTC（電信技術委員會）、中國的CCSA（中國通信標準化協會）、韓國的TTA（電信技術協會）、北美的ATIS（世界無線通訊解決方案聯盟）以及印度的TSDSI（電信標準開發協會），以上七個組織也被稱為SDO（標準開發組織），是3GPP最重要的成員，共同決定3GPP的整體政策和策略；第二類成員是市場代表伙伴，它們通常被邀請參與3GPP以提供建議，并對3GPP中的一些新項目提出市場需求的合作伙伴，包括3G Americas、Femto論壇等13個成員；第三類成員是個體會員，也被稱為獨立會員，各個希望參與3GPP標準制定工作的實體（包括設備商和運營商）均需首先注冊成為任一SDO的成員，然后才能成為3GPP的獨立會員，并具有相應的3GPP決定權以及投票權，比如注冊成為CCSA成員的中興、華為等企業。

通信標準如何制定

3GPP技術規范的制定分為五個步驟，分別是早期研發、項目提案、可行性研究、技術規范和商用部署。我們結合5G技術標準的制定過程來看看這五個步驟的具體內容。第一步，很多個體會員產生了通信技術升級的想法，3GPP就會把這些想法匯集到一起，形成一個愿景。第二步，個體會員發起項目提案，任何成員均可發起，但必須要有至少4個成員支持，然后經過TSG（3GPP的技術規范組，主要負責技術方面的工作）審核，審核通過后進入研究條目（SI）。第三步是可行性研究，每個項目提案經過多輪迭代和談判，通過可行性研究后形成技術報告，由TSG審核通過后進入工作條目（WI）。第四步是形成技術規范，每個工作條目同樣要經過多輪迭代和談判，最終形成技術規范，由TSG審核通過后發布。然后進入最后一步，即商用部署，這個階段各個體會員可以針對問題提出變更請求（見圖1-1）。

在標準制定過程中，每一個參與者各自提出自己的想法，大家一起討論、修改，最后形成共同的意見。由于技術不斷在發展，大家的想法也會有所改變，因此標準的制定過程中不斷有新東西加入進來。于是，3GPP會在某一個階段凍結所有的需求，然后發布一個版本，叫作一個Release，中文簡寫為R，比如R14，其實就是Release14。

5G時代的大門已經打開

2016年2月，3GPP在R14階段啟動了5G愿景、需求和技術方案的研究工作，這屬于早期研發階段。目前，大家討論的是R15，這個標準把5G的建設分為兩步，第一步是非獨立組網模式NSA，即采用現有4G作為核心網，4G為主，5G為輔，對應的標準是3GPP-R15-NSA，這是設想的前期做法。2017年12月，在3GPP第78次全會上，RAN（無線接入網）工作組發布了5G新空口的NSA標準，同時SA（業務和系統架構）工作組發布了面向SA的5G新核心網架構與流程標準，這標志著第一步標準制定工作的基本完成。第二步是獨立組網模式SA，5G作為核心網，只有5G基站工作，對應的標準是3GPP-R15-NSA。在2019年6月舉行的3GPP第80次全會上，RAN工作組正式宣布凍結并發布5GSA標準，CT（核心網和終端）工作組正式發布5GSA下面向R15（Release15）新核心網的詳細設計標準，這標志著第二步標準制定工作的基本完成，同時也標志著5G第一個完整標準體系的完成。

上面提到的NSA（非獨立組網）和SA（獨立組網），是5G標準中的兩種組網方式。通俗來講，NSA指5G與4GLTE聯合組網，在利用現有的4G設備基礎上進行5G網絡的部署，即可同時使用4G核心網、4G無線網和5G無線網。但在NSA模式下，5G依賴于4G網絡，不能單獨工作，也不能共建共享，在帶寬和時延方面的能力很有限，因此除了滿足eMBB（增強移動寬帶）場景外，對uRLLC（超高可靠低時延通信）和mMTC（海量機器類通信）等場景無能為力，這也是一些聲音認為NSA是假5G的根本原因。

5G發展的重點目標之一就是為垂直行業的轉型升級賦能，如果帶寬和時延方面的能力跟不上，就根本滿足不了uRLLC場景和mMTC場景的需求，因此，NSA注定只適用于過渡階段，最終還是要轉向SA組網建設。目前，3GPP在R16階段已經確立了70余個標準化研究項目，重點圍繞uRLLC場景和mMTC場景，從網絡更智能、性能更極致、頻譜更豐富、應用更廣闊等幾個方面進行5G標準增強。

從以上分析可以看出，在R16正式發布之前，從嚴格意義上來說，今天各家推出的基于NSA的5G服務，都是過渡性的。只有等到SA階段，5G網絡的全部特性都可以實現的時候，才算真正進入了5G時代。

5G為什么要制定全球統一標準

人們可能很好奇的一點是，為什么2G、3G、4G時代都可以有多個標準，而在5G時代就一定要全球統一標準呢？這個問題其實可以從兩個維度去回答。一是移動通信技術發展的目標或者說使命就是實現更廣泛的連接；二是全球化和全球分工使得各國相關組織和企業相互深度融合，難分彼此。

移動通信技術的首要發展目標就是實現人與人乃至人與物、物與物之間更廣泛的連接，這是從2G時代開始就寫在移動通信技術的基因里的。由于技術原因，2G只支持語音和短信的傳輸，盡管相對1G已經有了極大的進步，但其系統容量相當有限，導致其連接人與人的能力也相對較弱。當時，全球主要有兩套技術標準，即歐洲提出來的GSM（全球移動通信系統）和美國提出來的CDMA（碼分多址）。

3G則開啟了移動互聯網的新階段。3G不僅支持語音和短信傳輸業務，還支持數據傳送，能夠實現無線通信與互聯網等多媒體通信相結合，數據傳輸速率達到每秒數百上千比特。3G時代全球有三個標準，分別是歐洲的W CDMA、美國的CDMA2000以及中國的TD SCDMA。就在3G時代來臨之際，中國開始了第二次通信業改革，同時形成了三大運營商，即我們熟知的中國移動、中國聯通和中國電信。中國3G元年，主管部門發放了三張3G牌照，分別是中國移動的TD-SCDMA、中國聯通的W-CDMA以及中國電信的CDMA2000，這正是當時全球的三大標準。

如果說3G時代實現了手機終端和互聯網的結合，那么4G時代則實現了對手機互聯網化的全面革新。2004年，3GPP聯合全球六大電信發展組織進行LTE的標準化工作，將LTE技術確認為全球的通用標準。后來的LTE一般指3GPP基于2004年開發的UMTS（通用移動電信系統）技術標準的長期演進（LTE也就是Long Term Evolution）。各方博弈的最終結果是，歐洲的LTE-FDD和中國的TD-LTE成為4G時代的全球兩大技術標準。

通過以上對通信技術標準的發展歷程的簡單回顧，我們可以發現一個趨勢，那就是全球范圍內的通信技術標準逐漸趨于統一，這樣看來，5G時代要制定全球統一的唯一標準，其實是一件順其自然的事。那么，其中道理何在呢？我們在上面提及了移動通信技術的目標和全球分工這兩個維度，更現實的其實是第二個。與其他很多行業一樣，通信行業的全球化程度也達到了很高的水平。我們看到，5G標準制定的過程中，有很多我們熟悉或不熟悉的身影，比如國內就包括三大電信運營商，小米等手機生產商，還有華為等電信設備制造商。

這些參與方的業務遍及全球很多國家和地區，如果全球同時存在很多標準，那么手機生產商、電信運營商以及電信設備制造商就需要對不同的標準進行兼容，顯然既費時又費事。試想，同樣一款小米或華為手機，在國內用得好好的，但是一到美國或歐洲（假設與中國采用的是不同的標準），就完全無法通信，這會給消費者帶來極大的不便。而且，手機生產商在出口時就需要針對不同的通信標準對同一款手機進行改造以適應不同的通信環境，成本也會大大增加。

而且，在5G標準的制定上，不管有關各方是否情愿，事實上早就形成了“你中有我，我中有你”的局面，比如在高通主推的LDPC碼上，中國企業有不少專利；而在華為主推的Polar碼上，很多外國企業同樣有很多專利。所以，制定一個統一的5G標準，是全球主流企業的共同心聲。

其實，從移動通信技術的發展來看，不同的技術標準實際上對形成更為廣泛的人與人的連接形成了阻礙，而在5G時代，通信技術所要實現的不僅僅是人與人的連接，還要在此基礎上實現人與物、物與物的連接，于是，全球統一標準的重要性就不言而喻了。