5G 的發展歷程。自上世紀80 年代1G 移動通信技術出現以后,每十年便推陳出新,更新現有的無線通信技術。每一代的移動通信系統,是通過標志性的能力指標和核心關鍵技術來定義的,1G 采用頻多分址(FDMA)和模擬調制技術,只能應用在一般語音傳輸上;2G 主要采用時分多址(TDMA)和GSM,實現了數字化語音通信;3G 主要采用碼分多址(CDMA),支持數據和多媒體業務;4G 主要采用正交頻分多址(OFDMA)和多入多出(MIMO),支持寬帶數據和移動互聯網業務。從1G 到4G,其關注的仍然解決人與人之間的溝通問題。5G,即第五代移動通信技術,是4G 之后的延伸,是對現有通信技術的發展,與之前最大的區別在于不僅實現了人與人的聯系,還將人與物、物與物也聯系起來。5G 是一個萬物互聯互通的時代。
5G 的應用場景和挑戰。從主要網絡功能要求上來說,我國IMT-2020(5G)推進組定義了5G 的四個主要的應用場景:連續廣覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠。
5G 標準化。當前,制定全球統一的5G 標準是業界的一致要求,世界各國已經對5G 標準的制定流程達成了基本共識。國際上推動5G 標準化的組織是ITU(國際電信聯盟)和3GPP(第三代合作伙伴計劃)。ITU 是規則制定方和認定方,主要起領導作用,設定5G 的關鍵性能指標。ITU 已經確定了5G 進展時間表,第一階段是進行預標準化的研究,第二階段是對于技術性需求與評估方法的研究,第三階段是完成候選方案征集、評估及標準化工作。3GPP 作為國際移動通信行業的主要標準組織,將承擔5G 國際標準技術內容的制定工作,即完成標準的具體制定工作。根據3GPP 的規劃,5G 標準分為NSA 和SA(Standalone,獨立組網)兩種。3GPP Rel.15 作為5G 第一個版本已經提前10 個月于今年12 月份發布,基于非獨立組網(NSA)的核心標準已經正式凍結,這是5G 技術的第一個確定的標準。所謂非獨立組網,就是以現有的LTE 無線接入和核心網作為移動性管理和覆蓋的錨點,新增5G 無線接入的組網方式。預計2018 年6 月份,將凍結獨立組網(SA)標準,2019 年年底完成Rel.16 完整版標準。
國內外5G 發展狀況。2017 年12 月21 日,在里斯本舉行的3GPP TSG RAN 全體會議上,成功完成了首個可實施的5G 新空口(5G NR)規范,這意味著首個5G 新空口標準的完成為全球移動行業開啟5G 新空口的全面發展、支持于2019 年盡早實現5G新空口大規模試驗和商用部署奠定了基礎。5G 新空口底層規范旨在同時支持獨立和非獨立5G 新空口,以確保3GPP讓全球行業受益于大規模單一5G 新空口生態系統。
5G 關鍵技術。5G 除了傳統的峰值速率指標要求外,與之前的移動通信的不同之處在于還提出了包括體驗速率、頻譜效率、空間容量、移動性能、網絡能效、連接密度和時延等八個指標。為實現其上述性能指標,5G 在無線傳輸技術和網絡技術方面將有新的突破。在無線技術領域,技術的創新主要包括大規模天線陣列、超密集組網、新型多址、全頻譜接入、基于濾波的正交頻分復用(F-OFDM)等,其中基于大規模 MIMO 的無線傳輸技術將有可能使頻譜效率和功率效率在4G 的基礎上再提升一個量級,該項技術走向實用化的主要瓶頸問題是高維度信道建模與估計以及復雜度控制,超密集網絡 (ultra dense network, UDN)已引起業界的廣泛關注,網絡協同與干擾管理將是提升高密度無線網絡容量的核心關鍵問題;在網絡技術領域,技術的創新主要包括軟件定義網絡(SDN)、網絡功能虛擬化(NFV)等。