发展5G的分析与建议

1   引言

无线移动通信在20多年里得到了飞速的发展，给人们的生活、学习和工作方式以及政治、经济、社会等各方面都带来了巨大的影响。20世纪末，中国提出的TD-SCDMA被国际电信联盟（ITU）接纳成为三大3G国际标准之一，实现了中国通信历史上的百年突破。随后，我国企业主导并拥有核心知识产权的TD-LTE-Advanced（以下简称TD-LTE），成为全球两大4G主流标准之一。目前，已有43个国家和地区推出了67个TD-LTE商用网络，TD-LTE基站数达140万套，占4G基站总数的43%；TD-LTE用户数达4.7亿户，占全球4G用户总数的40%。TD-LTE在与美国企业主导的WiMAX的产业竞争中胜出，全球90%的WiMAX网络将升级到TD-LTE。TD-LTE已成为全球TDD技术共同演进的方向，发展空间巨大。

自2012年初WRC-12上ITU通过了4G标准之后，通信业界开始研究5G。各国成立了专门组织推进5G研究，争抢新一轮技术和标准的影响力和制高点。例如，欧盟启动了METIS、5GNOW等多个5G预研项目，并成立了5GPPP；韩国成立了5G Forum等；美国和日本也启动了5G研究。《IEEE Communications Magazine》在2014年2月和5月出版了两期关于5G的技术专题。

2013年2月，我国由工业和信息化部（以下简称工信部）、科技部、国家发展和改革委员会（以下简称国家发展改革委）等发起成立IMT-2020(5G)推进组，目标是在"3G突破、4G同步"的基础上，实现"5G引领"全球。为配合该目标，国家"863"计划、国家重大科技专项及地方政府等分别设置了5G相关研究课题。IMT-2020(5G)推进组前期完成了5G的需求、概念、无线技术和网络技术的分析，且有多项成果输入ITU。

我国IMT-2020(5G)推进组分析了驱动5G发展的移动互联网和移动物联网两类业务需求，提出了包括6项性能指标和3项效率指标的"5G需求之花"，定义了广域覆盖、热点覆盖、低功耗大连接物联网和低时延高可靠物联4类5G主要应用场景。ITU将5G需求和应用场景主要分为3类：增强的移动宽带（eMBB）（将我国提出的广域覆盖、热点覆盖归为此类）、海量连接的机器类通信（mMTC）、超可靠和低时延通信（cMTC）。同时定义了8项关键技术指标，表1中列出了5G相对4G的各个关键能力提升的倍数。

事实上，5G不再仅仅是上面分析到的更高速率、更大带宽、更强能力的空中接口技术，而且是面向用户体验、业务应用和行业应用的智能无线网络。需要指出的是，5G对应的是多种不同应用场景，需要的是一组不同能力指标，即表1中的所有指标不是也不可能同时满足和达到。上述5G的速率、流量密度、连接密度等关键指标要求带来了在技术、频率、运营等方面的巨大挑战。

2   关于5G的几点认识

（1）5G是万物互联、连接场景的一代

5G是移动通信从1G到4G主要以人与人通信为主，跨越到人与物、物与物通信的时代。5G是万物互联和连接场景的时代。从业务和应用的角度，5G具有三大特点：大数据、海量连接和场景体验，满足未来更广泛的数据和连接业务需要，提升用户体验。

数据和连接是信息社会的时代特征。全球化将进入一个新纪元，一个由数据和连接传递信息、思想和创新的全新时代。5G将应时而生。

（2）5G是电信IT化、软件定义的一代

5G将是全新一代的移动通信技术，5G网络呈软件化、智能化、平台化趋势，是通信技术（CT）与信息技术（IT）的深度融合，是电信IT化的时代。

软件定义的5G，包括采用通过软件定义网络（software defined networking，SDN）和网络功能虚拟化（network function virtualization，NFV）以及软件定义无线电的无线接入空口，实现5G可编程的核心网和无线接口。SDN和NFV将引起5G的IT化，包括硬件平台通用化、软件实现平台化、核心技术IP化。运营商能在通用硬件基础上加载专用软件实现5G设备运行，IT化对于传统电信设备制造商将是一个挑战。就像Google（谷歌）和百度等定制服务器一样，给IBM和HP等传统服务器厂商带来挑战。

（3）5G是云化的一代

5G的云化趋势包括：基带处理能力的云化（云架构的RAN，即C-RAN）、采用移动边缘内容与计算（mobile edgecontent and computing，MECC）、终端云化。

C-RAN是将多个基带处理单元（baseband unit， BBU）集中起来，通过大规模的基带处理池为成百上千个远端射频单元（remote radio unit，RRH）服务。此时，基带处理能力是云化的虚拟资源。逻辑集中的控制增加了系统的灵活性，方便升级。C-RAN减少了基站机房数量，可以大幅度降低建设和运维成本，同时还能大幅度降低能耗。但存在的问题与挑战是BBU与RRU间