1.2 5G NR系統要求及標準化

1.2.1 5G的應用場景

5G需要比4G支持更多的應用場景和案例。ITU-R M.2083《IMT愿景-2020年及之后IMT未來發展的框架和總體目標》建議書（以下簡稱“建議書”）[6]中定義了3種5G應用場景，包括增強型移動寬帶（eMBB）、大連接物聯網（mMTC）和超可靠低時延通信（URLLC）。

1. eMBB

移動寬帶（MBB）主要處理的是以人為中心的應用場景，涉及用戶對多媒體內容、服務和數據的訪問。3G系統和4G系統的主要驅動力來源于移動寬帶，對于5G來說，移動寬帶仍是最重要的使用場景。然而，由于對移動寬帶的要求將持續增長，移動寬帶技術需要進一步增強。eMBB在現有移動寬帶應用的基礎上提出了新的要求——續提高性能、不斷致力于實現無縫用戶體驗。該應用場景涵蓋一系列使用案例，包括熱點覆蓋和廣域覆蓋。就熱點覆蓋而言，用戶密度大的區域需要極強的通信能力和極高的通信速率，但對移動性的要求低。就廣域覆蓋而言，最好要有無縫連接和連接高移動性的介質，用戶數據速率也要遠高于現有用戶數據速率。不過廣域覆蓋對數據速率的要求一般低于熱點覆蓋對數據速率的要求。

2. mMTC

mMTC的應用場景主要以機器為中心，主要針對大規模物聯網業務，其主要特點是連接設備數量龐大，一般要達到每平方千米容納百萬以上的設備連接。這些設備通常傳輸數據量小并且對時延不敏感。存在的挑戰是設備成本需要降低，電池續航時間需要大幅延長，以能夠支持數年的使用。

3. URLLC

URLLC業務對時延、可靠性和傳輸速率等性能要求十分嚴格，其主要應用于工業制造或生產流程的無線控制、遠程醫療手術、智能電網配電自動化、物流運輸安全等場景。URLLC在交通安全和控制方面，譬如無人駕駛領域也具有很大的應用潛力。在無人駕駛技術中，URLLC的低時延特性和高可靠特性均會得到很好的體現。

圖1-3展示了上述三大主要5G應用場景和一些相關的使用案例。其他應用場景和使用案例目前雖無法預見，但也會隨著5G的標準化、演進和商用不斷涌現。對于未來5G及B5G通信系統而言，它們要想適應因各類新的需要而產生的全新場景，所具備的靈活性及適應性將不可或缺。

在5G已經發布的前3個正式版本中（Rel-15、Rel-16、Rel-17）,Rel-15版本重點對eMBB進行了標準化，Rel-16、Rel-17版本除了對eMBB進行繼續增強和優化外，還對URLLC和mMTC進行了研究和標準化，例如成立IIoT/URLLC、輕量級RedCap終端等工作項目。而在5G已經立項的第4個版本Rel-18（在2022—2024年研究與制定）中，上述3種5G應用場景均有相關課題被立項研究，在未來會繼續演進和增強。

無論對于哪一種場景，在5G NR已經完成的3個協議版本中，授權頻譜都是最主要的使用頻譜類型。而非授權頻譜作為授權頻譜的一種重要補充，最初在5G NR低頻（5GHz與6GHz非授權頻段）被獨立立項，后來在高頻（52.6～71GHz）與授權頻譜被聯合立項研究，目前已經延伸到IIoT/URLLC、直連鏈路通信、車聯網、定位、無人機等多個課題，涉及的應用場景和使用案例越來越多。