1.2.2 5G關(guān)鍵能力指標(biāo)

5G及其后續(xù)演進(jìn)需要能夠提供更強(qiáng)的無(wú)線通信能力。ITU-R在建議書中[6]給出了IMT-2020（5G）系統(tǒng)需要具備的八大關(guān)鍵能力及相應(yīng)指標(biāo)，并且與IMT-Advanced（4G）系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比，如圖1-4所示。

IMT-2020（5G）系統(tǒng)需要具備的八大關(guān)鍵能力及指標(biāo)的具體內(nèi)容如下。

（1）峰值數(shù)據(jù)速率。峰值數(shù)據(jù)速率是指單個(gè)用戶/單臺(tái)設(shè)備在理想條件下能夠達(dá)到的最大數(shù)據(jù)速率（單位：Gbit/s）。5G中eMBB的峰值數(shù)據(jù)速率需要達(dá)到10Gbit/s。在某些條件和場(chǎng)景下，5G支持高達(dá)20Gbit/s的峰值數(shù)據(jù)速率。由于在低頻段沒(méi)有較大的可用帶寬，較高的峰值數(shù)據(jù)速率一般更容易在高頻段實(shí)現(xiàn)。

（2）用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率。用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率是指移動(dòng)用戶/設(shè)備在覆蓋區(qū)域內(nèi)隨處可獲取的可用數(shù)據(jù)速率（單位：Mbit/s或Gbit/s）。對(duì)于廣域覆蓋場(chǎng)景，例如城市和郊區(qū)等，用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率需要能夠達(dá)到100Mbit/s以上。而在室內(nèi)或熱點(diǎn)環(huán)境中，用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率應(yīng)達(dá)到更高的1Gbit/s。

（3）頻譜效率。頻譜效率是指每個(gè)小區(qū)單位頻譜資源的平均數(shù)據(jù)吞吐量（單位：bit/s·Hz-1）。由圖1-4可以看出，盡管4G的頻譜效率已經(jīng)很高，5G仍期望能夠支持達(dá)到4G 3倍的頻譜效率。5G實(shí)現(xiàn)的頻譜效率增幅在不同場(chǎng)景中存在差異，在部分場(chǎng)景中頻譜效率增長(zhǎng)得更快。

（4）移動(dòng)性。移動(dòng)性是指移動(dòng)用戶/設(shè)備在不同小區(qū)間移動(dòng)時(shí)，能夠滿足界定的服務(wù)質(zhì)量（QoS）和無(wú)縫轉(zhuǎn)換能達(dá)到的最大移動(dòng)速率（單位：km/h）。考慮到高鐵場(chǎng)景， 5G期望在可接受的QoS條件下能夠支持500km/h的移動(dòng)速度。

（5）時(shí)延。時(shí)延是指無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)從信源開始傳送數(shù)據(jù)包到接收端正確接收數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)的時(shí)間（單位：ms）。5G能夠支持最大1ms的空口時(shí)延，用于支持低時(shí)延業(yè)務(wù)的傳輸。時(shí)延對(duì)URLLC而言是一個(gè)極其重要的關(guān)鍵能力指標(biāo)。

（6）連接數(shù)密度。連接數(shù)密度是指每單位面積內(nèi)連接設(shè)備和/或可訪問(wèn)設(shè)備的總數(shù)（單位：設(shè)備量/km2）。5G能夠支持每平方千米百萬(wàn)設(shè)備連接的密度。該能力指標(biāo)主要與mMTC的應(yīng)用場(chǎng)景相關(guān)。

（7）網(wǎng)絡(luò)能效。網(wǎng)絡(luò)能效包括以下兩個(gè)方面。

① 網(wǎng)絡(luò)能耗。網(wǎng)絡(luò)能耗是指無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）使用單位能量發(fā)送/接收的信息比特?cái)?shù)目（單位：bit/J）。

② 終端能耗。終端能耗是終端中通信模塊使用單位能量能夠發(fā)送/接收的信息比特?cái)?shù)量（單位：bit/J）。

5G RAN的能耗不應(yīng)高于當(dāng)今部署的IMT網(wǎng)絡(luò)能耗，同時(shí)還應(yīng)提供各類增強(qiáng)性能。

（8）區(qū)域通信能力。區(qū)域通信能力是指服務(wù)于單位面積內(nèi)總的通信吞吐量（單位：Mbit/（s·m2）。5G期望能夠達(dá)到每平方米10Mbit/s的吞吐量。它不僅取決于上面定義的頻譜效率和可用帶寬，還依賴于5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署的密集程度。

雖然在某種程度上，上述關(guān)鍵能力及指標(biāo)對(duì)大部分應(yīng)用場(chǎng)景、使用案例而言均十分重要，但某些關(guān)鍵能力在不同應(yīng)用場(chǎng)景、使用案例中的重要性還是存在很大的差異。圖1-5給出了5G各關(guān)鍵能力在eMBB、URLLC及mMTC這三類應(yīng)用場(chǎng)景中的重要程度，分“高”“中”“低”3個(gè)等級(jí)進(jìn)行說(shuō)明。

在eMBB場(chǎng)景中，峰值數(shù)據(jù)速率、用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率、區(qū)域通信能力、移動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)能效和頻譜效率都很重要。但是，移動(dòng)性和用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率并非同時(shí)在該場(chǎng)景中的所有使用案例中同等重要。例如，與廣域覆蓋使用案例相比，熱點(diǎn)覆蓋需要的是更高的用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率，而對(duì)移動(dòng)性要求則相對(duì)較低。

低時(shí)延對(duì)URLLC場(chǎng)景而言是極其重要的特性。此外，URLLC場(chǎng)景中的交通運(yùn)輸與安全等使用案例同樣需要支持較高且可靠的移動(dòng)性，但是并不要求較高的峰值數(shù)據(jù)速率和用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率等特性。

在mMTC場(chǎng)景中，為了支持生活中無(wú)處不在的巨量設(shè)備，譬如在智能家居/智慧城市/環(huán)境監(jiān)測(cè)/森林防火等多方面，高連接密度（每平方千米連接百萬(wàn)以上設(shè)備）及較低的能耗（尤其是終端能耗）是支持5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不可或缺的特性。但是，該場(chǎng)景對(duì)傳輸速率、移動(dòng)性及頻譜效率等特性的要求相對(duì)較低。