1.1 5G發(fā)展概述

5G最開始的工作是由ITU發(fā)起的。2012年ITU開始組織全球業(yè)界開展5G標準化前期研究，持續(xù)推動全球形成5G共識。2015年6月，ITU正式確定IMT-2020為5G系統(tǒng)的官方命名，并明確了5G業(yè)務(wù)趨勢、應用場景和流量趨勢，提出5G系統(tǒng)的八大關(guān)鍵能力指標，以及未來移動通信技術(shù)發(fā)展趨勢。

在業(yè)務(wù)方面，5G將在大幅提升“以人為中心”的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗的同時，全面支持“以物為中心”的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)人與人、人與物和物與物的智能互聯(lián)。如圖1-1所示，在應用場景方面，5G支持增強移動寬帶（enhanced Mobile Broadband，eMBB）、海量機器類通信（massive Machine Type Communication，mMTC）和超高可靠低時延通信（Ultra-Reliable and Low Latency Communications，URLLC）三大類應用場景，在5G系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮了不同場景和業(yè)務(wù)的差異化需求。以三大典型應用場景為基礎(chǔ)，5G也將不斷演進出更好的支持不同垂直行業(yè)的新應用。

圖1-1 5G三大應用場景

5G的八大關(guān)鍵能力指標如圖1-2所示，除了傳統(tǒng)的峰值速率、移動性、時延和頻譜效率之外，ITU還提出了用戶體驗速率、連接數(shù)密度、流量密度和能量效率四個新增關(guān)鍵能力指標，以適應多樣化的5G場景及業(yè)務(wù)需求。其中，5G用戶體驗速率可達100Mbit/s～1Gbit/s，能夠支持移動虛擬現(xiàn)實等極致業(yè)務(wù)體驗；5G峰值速率可達10～20Gbit/s，流量密度可達10Mbit/（s·m2），能夠支持未來千倍以上移動業(yè)務(wù)流量增長；5G連接數(shù)密度可達100萬個/平方千米，能夠有效支持海量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；5G傳輸時延可達毫秒量級，可滿足車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制的嚴苛要求；5G能夠支持500km/h的移動速度，能夠在高鐵環(huán)境下提供良好的用戶體驗。此外，為了保證對頻譜和能源的有效利用，5G的頻譜效率將比4G提高3～5倍，能效將比4G提升100倍。

圖1-2 5G關(guān)鍵能力指標

5G的國際標準化工作由3GPP來承擔。3GPP本質(zhì)上是一個代表全球移動通信產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，其目標是根據(jù)ITU的需求，制定更加詳細的技術(shù)規(guī)范和標準，規(guī)范產(chǎn)業(yè)的行為。在5G標準化開始之前，各主要公司均希望推動全球形成統(tǒng)一的5G標準，3GPP制定的5G新空口（New Radio，NR）標準成為5G最主流的國際標準。

5G國際標準處于不斷演進過程之中。3GPP制定的標準規(guī)范以Release作為版本進行管理，每18～21個月就會完成一個版本的制定，從建立之初的R99，之后到R4，目前已經(jīng)進展到R17。圖1-3給出了5G標準演進概覽。R15作為第一個版本的5G標準，完成5G基礎(chǔ)的框架性設(shè)計，并滿足以移動增強寬帶為代表的部分5G需求。R16作為第二版本的5G標準，在R15版本基礎(chǔ)上持續(xù)完善：完成對毫米波更好支持和已有功能的增強；加強了對超高可靠低時延業(yè)務(wù)的支持，空口時延降低到0.5～1ms，可靠性達到99.9999%；對于以車聯(lián)網(wǎng)為代表的垂直行業(yè)應用，R16版本也進行了專門的支持。在R16版本基礎(chǔ)上，后續(xù)的版本還會持續(xù)完善5G各項功能，并根據(jù)新技術(shù)發(fā)展不斷引入新的能力。尤其值得關(guān)注的是，在R17標準及以后的演進中，5G技術(shù)與人工智能逐步成為標準演進的重要方向。

圖1-3 5G標準演進概覽

目前5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在全球廣泛部署，傳統(tǒng)的智能終端業(yè)務(wù)可以很好地使用5G網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)ITU的愿景及需求，5G還將持續(xù)向垂直行業(yè)擴展，成為未來社會的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。在這一過程中，5G還將根據(jù)不同行業(yè)特點及現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)面臨的各種問題不斷演進。如前所述，5G網(wǎng)絡(luò)對于車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、定位技術(shù)、超高可靠低時延（URLLC）技術(shù)會持續(xù)增強。在5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力方面，為了更好地支撐各行業(yè)不同的業(yè)務(wù)，5G采用了網(wǎng)絡(luò)切片、多接入邊緣計算（Multi-Access Edge Computing，MEC）等技術(shù)。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)也逐步考慮引入基于人工智能的各種技術(shù)以提升5G網(wǎng)絡(luò)性能。同時，為使5G網(wǎng)絡(luò)更好地支持各種基于AI的應用及算法，5G也會在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上進行演進。