隨著4G技術(shù)在全球的規(guī)模部署，面向2020年及未來商用的5G技術(shù)研發(fā)也已全面啟動(dòng)。全球主要國(guó)家和企業(yè)紛紛加大投入，積極爭(zhēng)奪5G發(fā)展主導(dǎo)權(quán)。在各方的全力推動(dòng)下，全球5G研發(fā)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前已經(jīng)從概念與需求界定階段步入到了技術(shù)研究突破的關(guān)鍵階段。

　　在我國(guó)，由工信部、發(fā)改委和科技部聯(lián)合成立的IMT-2020(5G)推進(jìn)組是推動(dòng)5G技術(shù)研究和開展國(guó)際交流合作的重要平臺(tái)。近期，IMT-2020(5G)推進(jìn)組發(fā)布《5G無線技術(shù)架構(gòu)》和《5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)》白皮書，這也是繼2014年5月的《5G愿景和需求》白皮書，以及2015年2月的《5G概念》白皮書之后該推進(jìn)組發(fā)布的最新白皮書，標(biāo)志著我國(guó)5G研發(fā)已經(jīng)邁入了新的階段。

　　5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化研究即將開啟

　　4G在全球方興未艾，5G研發(fā)卻早已展開。在全球各標(biāo)準(zhǔn)組織、運(yùn)營(yíng)商和廠商的推動(dòng)下，5G研發(fā)已經(jīng)取得了重要的階段性進(jìn)展。

　　目前，業(yè)界已經(jīng)基本確定了5G的需求及關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，普遍認(rèn)為5G需求將擴(kuò)大到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。國(guó)際電聯(lián)將5G應(yīng)用場(chǎng)景劃分為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)兩大類，各個(gè)國(guó)家均認(rèn)為5G除了支持移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，還將解決海量的機(jī)器無線通信需求，極大地促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的發(fā)展。目前來看，亞洲國(guó)家市場(chǎng)的特點(diǎn)是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)并重，而歐洲則更加強(qiáng)調(diào)5G解決物聯(lián)網(wǎng)的問題。無論如何，5G將會(huì)成為構(gòu)建未來信息社會(huì)重要的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　隨著需求和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的確定，關(guān)于5G的標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)工作也將緊鑼密鼓地展開。據(jù)悉，ITU、3GPP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已明確了5G工作時(shí)間表：國(guó)際電聯(lián)將于2015年6月完成5G愿景及關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，2017年開始征集5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，2020年計(jì)劃完成5G技術(shù)規(guī)范;作為國(guó)際移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化組織，2015年3GPP確定了5G研究計(jì)劃，開始5G技術(shù)需求研究，2015年9月將啟動(dòng)5G技術(shù)研討會(huì)，2016～2017年完成5G技術(shù)方案，2018～2019年完成5G技術(shù)規(guī)范。

　　經(jīng)歷了2G追趕、3G突破和4G同步發(fā)展之后，我國(guó)移動(dòng)通信的技術(shù)創(chuàng)新能力與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力快速提升。按照“以融入國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)、使我國(guó)成為5G主導(dǎo)力量之一”的目標(biāo)，IMT-2020(5G)推進(jìn)組加快開展5G研發(fā)，4本白皮書的發(fā)布就是IMT-2020(5G)推進(jìn)組的階段性重要成果。

　　面對(duì)全球5G標(biāo)準(zhǔn)化工作緊鑼密鼓開展的形勢(shì)，IMT-2020(5G)推進(jìn)組也在積極跟進(jìn)。推進(jìn)組組長(zhǎng)曹淑敏表示：“5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化研究即將開啟，推進(jìn)組將組織做好5G技術(shù)、頻譜等研究工作，推動(dòng)形成全球統(tǒng)一5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，5G發(fā)展應(yīng)突出需求引領(lǐng)，使5G技術(shù)盡早與行業(yè)深度融合，創(chuàng)新5G發(fā)展模式?！?/p>

　　設(shè)立全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)已成共識(shí)

　　5G標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)即將轟轟烈烈地展開，可以預(yù)見，各大廠商、運(yùn)營(yíng)商和標(biāo)準(zhǔn)化組織都將對(duì)其有所貢獻(xiàn)。而對(duì)于形成全球統(tǒng)一的5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)界已形成共識(shí)。我國(guó)也在多種場(chǎng)合下表示，中國(guó)積極推動(dòng)全球統(tǒng)一5G標(biāo)準(zhǔn)，并力爭(zhēng)成為5G標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者之一。

　　“移動(dòng)通信具有規(guī)?；l(fā)展、全球漫游的特性，使得在5G實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)成為業(yè)界普遍共識(shí)。”工信部總工程師張峰認(rèn)為，各國(guó)都非常注重5G國(guó)際合作與交流，我國(guó)應(yīng)以更加開放的姿態(tài)，加強(qiáng)5G國(guó)際合作，共同推進(jìn)全球5G發(fā)展。他指出，我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)際合作，推動(dòng)形成全球統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn)。

　　對(duì)于5G技術(shù)研發(fā)，張峰提出要加大5G研發(fā)力度，突破5G技術(shù)及產(chǎn)業(yè)薄弱環(huán)節(jié)，要加強(qiáng)相關(guān)重大科技項(xiàng)目、重大工程和科技計(jì)劃的協(xié)同，以IMT-2020推進(jìn)組為平臺(tái)，發(fā)揮企業(yè)主體作用，支持5G關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，尤其是芯片、關(guān)鍵元器件等薄弱環(huán)節(jié)。同時(shí)，構(gòu)建綜合試驗(yàn)平臺(tái)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展，爭(zhēng)取盡早實(shí)現(xiàn)商用。

　　物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等是5G支持的新領(lǐng)域和全球關(guān)注的新焦點(diǎn)。張峰提出，應(yīng)加強(qiáng)5G與工業(yè)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等融合創(chuàng)新的研究，做好對(duì)5G的技術(shù)需求分析，開展關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用示范驗(yàn)證。要支持基礎(chǔ)電信企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、行業(yè)用戶加強(qiáng)合作，積極探索和發(fā)展新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式。

　　除了標(biāo)準(zhǔn)盡快統(tǒng)一之外，頻譜也是決定5G商用進(jìn)度的關(guān)鍵因素。眾所周知，隨著各種無線通信技術(shù)的商用，5G面臨著低頻段優(yōu)質(zhì)資源較少、頻譜分布較為零散的問題。頻率是移動(dòng)通信發(fā)展的基礎(chǔ)，也是決定其成敗的關(guān)鍵。對(duì)于備受關(guān)注的頻譜問題，國(guó)際電聯(lián)將在2016年12月召開國(guó)際無線電大會(huì)(WRC-15)，為5G業(yè)務(wù)爭(zhēng)取新的頻譜。我國(guó)面向2020年還存在500MHz以上的頻率缺口，需要在WRC-15年大會(huì)上積極爭(zhēng)取，同時(shí)面向5G大流量、高密度需要有300MHz以上連續(xù)頻譜的支持，我國(guó)最好能夠在4GHz～6GHz頻段內(nèi)尋找到適合的頻譜，同時(shí)在6GHz以上的頻段應(yīng)積極開展頻率規(guī)劃研究工作。

　　與以往的移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，5G需要滿足更加多樣化的場(chǎng)景和極致的性能挑戰(zhàn)。歸納未來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的主要場(chǎng)景及業(yè)務(wù)需求特性，可提煉出連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低時(shí)延高可靠和低功耗大連接4個(gè)主要技術(shù)場(chǎng)景。

　　面對(duì)多樣化的5G場(chǎng)景，需要選擇合適的無線技術(shù)路線以指導(dǎo)5G標(biāo)準(zhǔn)化及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。IMT-2020(5G)推進(jìn)組在《5G無線技術(shù)架構(gòu)》白皮書中提出，5G將基于統(tǒng)一的空口技術(shù)框架，沿著5G新空口(含低頻和高頻)及4G演進(jìn)兩條技術(shù)路線，依托新型多址、大規(guī)模天線、超密集組網(wǎng)和全頻譜接入等核心技術(shù)，通過靈活的技術(shù)與參數(shù)配置，形成面向連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低時(shí)延高可靠和低功耗大連接等場(chǎng)景的空口技術(shù)方案，從而全面滿足2020年及未來的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求。同時(shí)，4G演進(jìn)空口應(yīng)該能夠與5G新空口密切協(xié)作，通過雙連接等方式共同為用戶提供服務(wù)。

　　4G已在全球范圍內(nèi)大規(guī)模部署，為了持續(xù)提升4G用戶體驗(yàn)并支持網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)，需要對(duì)4G技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)。在保證后向兼容的前提下，4G演進(jìn)將以LTE/LTE-Advanced技術(shù)框架為基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)移動(dòng)通信頻段引入增強(qiáng)技術(shù)，進(jìn)一步提升4G系統(tǒng)的速率、容量、連接數(shù)、時(shí)延等空口性能指標(biāo)，在一定程度上滿足5G技術(shù)需求。

　　受現(xiàn)有4G技術(shù)框架的約束，大規(guī)模天線、超密集組網(wǎng)等增強(qiáng)技術(shù)的潛力難以完全發(fā)揮，4G演進(jìn)路線無法滿足5G的極致性能需求。因此白皮書提出，5G需要突破后向兼容的限制，設(shè)計(jì)全新的空口，充分發(fā)掘各種先進(jìn)技術(shù)的潛力，以全面滿足5G性能和效率指標(biāo)要求，新空口將是5G主要的演進(jìn)方向，4G演進(jìn)將是有效補(bǔ)充。

　　其中，5G低頻(6GHz以下)新空口將采用全新的空口設(shè)計(jì)，引入大規(guī)模天線、新型多址、新波形等技術(shù)，支持更短的幀結(jié)構(gòu)、更精簡(jiǎn)的信令流程、更靈活的雙工方式，有效滿足廣覆蓋、大連接及高速等多數(shù)場(chǎng)景下的體驗(yàn)速率、時(shí)延、連接數(shù)以及能效等指標(biāo)要求;5G高頻(6GHz以上)新空口需要考慮高頻信道和射頻器件的影像，并針對(duì)波形、調(diào)制編碼、天線技術(shù)等進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。

　　SDN和NFV將被引入

　　SDN和NFV這兩個(gè)實(shí)現(xiàn)控制域轉(zhuǎn)發(fā)分離、硬件與軟件分離的技術(shù)，在移動(dòng)通信領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。未來，其在5G領(lǐng)域也將擁有廣闊的前景。

　　《5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)》白皮書指出，5G網(wǎng)絡(luò)將以全新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及SDN/NFV構(gòu)建的平臺(tái)為主要特征?；诳刂妻D(zhuǎn)發(fā)分離和控制功能重構(gòu)的技術(shù)設(shè)計(jì)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提高網(wǎng)絡(luò)面向5G復(fù)雜場(chǎng)景下的整體接入性能;基于虛擬化技術(shù)按需編排網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片和靈活部署，滿足端到端的業(yè)務(wù)體驗(yàn)和高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)需求。

　　實(shí)現(xiàn)5G新型設(shè)施平臺(tái)的基礎(chǔ)是NFV和SDN技術(shù)，NFV通過軟件和硬件的分離，為5G網(wǎng)絡(luò)提供更具彈性的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，組件化的網(wǎng)絡(luò)功能模塊實(shí)現(xiàn)控制功能的可重構(gòu)。NFV使網(wǎng)絡(luò)功能與物理實(shí)體解耦，采用通用硬件取代專用硬件，可以方便快捷地把網(wǎng)元功能部署在網(wǎng)絡(luò)中任意位置，同時(shí)對(duì)通用硬件資源實(shí)現(xiàn)按需分配和動(dòng)態(tài)伸縮，以達(dá)到最優(yōu)的資源利用率。SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能的分離，控制功能的抽離和聚合，有利于通過網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)從全局視角來感知和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的可編程。

　　白皮書認(rèn)為，NFV和SDN技術(shù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的引入和發(fā)展，將推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的革新，借鑒控制轉(zhuǎn)發(fā)分離技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行重組，使得網(wǎng)絡(luò)邏輯功能更加聚合，邏輯功能平臺(tái)更加清晰。通過NFV和SDN技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)功能將可以按需編排，運(yùn)營(yíng)商能根據(jù)不同場(chǎng)景和業(yè)務(wù)特征要求，靈活組合功能模塊，按需定制網(wǎng)絡(luò)資源和業(yè)務(wù)邏輯，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)彈性和自適應(yīng)性。

　　此外，多樣化的業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)提出了多樣化的性能和功能要求。白皮書認(rèn)為，5G核心網(wǎng)應(yīng)具備向業(yè)務(wù)場(chǎng)景適配的能力，針對(duì)每種5G業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供恰到好處的網(wǎng)絡(luò)控制功能和性能保證，實(shí)現(xiàn)按需組網(wǎng)的目的。網(wǎng)絡(luò)切片是實(shí)現(xiàn)按需組網(wǎng)的一種實(shí)現(xiàn)方式。

　　根據(jù)場(chǎng)景需求，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)利用虛擬化將5G網(wǎng)絡(luò)物理基礎(chǔ)設(shè)施資源虛擬化為多個(gè)相互獨(dú)立平行的虛擬網(wǎng)絡(luò)切片。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片可以視為一個(gè)實(shí)例化的5G核心網(wǎng)架構(gòu)，在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片內(nèi)，運(yùn)營(yíng)商可以進(jìn)一步對(duì)虛擬進(jìn)行靈活的分割，按需創(chuàng)建子網(wǎng)絡(luò)。基于網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的按需組網(wǎng)，改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)歸責(zé)、部署和運(yùn)營(yíng)維護(hù)模式。

　　從4G到5G是一個(gè)持續(xù)演進(jìn)的過程，而5G就是4G演進(jìn)再加上一些新的技術(shù)。為此，在關(guān)注5G新技術(shù)的同時(shí)，我們還需要對(duì)LTE及其演進(jìn)給予一定的關(guān)注。

　　談到5G技術(shù)，必須看到具體的解決方案需要和相應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合，并不存在適用于各種場(chǎng)景的通用方案。比如要滿足高速率的要求，可能有必要把工作在更高頻段上的帶寬變得更寬;要滿足物聯(lián)網(wǎng)的通信需求，則需要將傳感器等設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中。

　　愛立信目前已經(jīng)進(jìn)行了多項(xiàng)5G測(cè)試和5G實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室獲得了5Gbit/s的峰值速度，現(xiàn)在愛立信已經(jīng)把實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展到了室外，通過在室外搭建實(shí)驗(yàn)廠以進(jìn)一步驗(yàn)證和測(cè)量。

　　華為：新空口技術(shù)提升頻譜效率達(dá)300%

　　華為無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線戰(zhàn)略總監(jiān)余泉認(rèn)為，不同代際的移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在空口方面。華為今年3月份發(fā)布了5G新空口關(guān)鍵技術(shù)，4月份在全球分析師大會(huì)上發(fā)布了5G空口技術(shù)白皮書，這兩項(xiàng)內(nèi)容均被IMT-2020(5G)推進(jìn)組采納并作為主導(dǎo)技術(shù)寫入此次發(fā)布的白皮書。

　　余泉認(rèn)為，5G重要技術(shù)包括三個(gè)方面：一是全頻譜接入，二是云化，三是新空口。余泉表示：“華為結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)提出了5G技術(shù)架構(gòu)，在外場(chǎng)驗(yàn)證中，在同樣天線和相同頻譜的條件下，華為建議的新空口關(guān)鍵技術(shù)可提升頻譜效率高達(dá)300%?！?/p>

　　中興：部分5G技術(shù)可以在4G上預(yù)先使用

　　中興首席科學(xué)家向際鷹介紹，中興在5G關(guān)鍵技術(shù)研究方面全面布局，在核心技術(shù)上重點(diǎn)投入。目前公司的5G研究涵蓋網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、多天線技術(shù)、高頻通訊、IOT物聯(lián)網(wǎng)融合、新業(yè)務(wù)(如D2D、M2X、URC)等多個(gè)方面。

　　向際鷹認(rèn)為，中興至少有4項(xiàng)5G技術(shù)可以用在4G網(wǎng)絡(luò)：一是Massive MIMO(大規(guī)模的多入多出天線陣列);二是MUSA，多用戶共享接入允許多個(gè)用戶復(fù)用相同的空口自由度，可顯著提升系統(tǒng)的資源復(fù)用能力;三是UDN(超密集小區(qū))，運(yùn)營(yíng)商能夠?qū)⒒静渴鸬酶鼮槊芗瑥亩@取更高的容量密度;四是核心網(wǎng)技術(shù)。2014年年中興就提出了Pre 5G的概念，基于現(xiàn)有終端，大大提高了吞吐效率。

　　高通：5G應(yīng)用將擴(kuò)展到D2D通信

　　高通高級(jí)副總裁Edward G.Tiedemann認(rèn)為，與4G業(yè)務(wù)不同的是，5G將出現(xiàn)大量的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以及物體和物體之間的直接通信(D2D，也稱終端直通技術(shù))。

　　目前智能終端設(shè)備的種類日趨繁多，這些設(shè)備可支持的無線通信能力也越來越強(qiáng)，除了傳統(tǒng)的蜂窩通信之外，還可以借助于Wi-Fi、藍(lán)牙、LTE-D2D等技術(shù)實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備間的直接通信。將兩者協(xié)同融合，可以衍生出更多新的應(yīng)用場(chǎng)景，

　　隨著5G應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化以及頻譜的日漸分散化，運(yùn)營(yíng)商在業(yè)務(wù)部署時(shí)需要考慮到業(yè)務(wù)應(yīng)用與頻段的結(jié)合。