5G業(yè)務(wù)需求分析及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程

移動(dòng)通信大約每10年推出新一代的技術(shù)。2010年國(guó)際電聯(lián)（ITU）確定LTE-Advanced為第四代移動(dòng)通信技術(shù)（4G）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前，4G已在全球開始規(guī)模商用，業(yè)界開始啟動(dòng)面向2020年及未來(lái)的第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）的研究工作。5G研究處于初期階段，主要集中在5G需求、頻譜、關(guān)鍵技術(shù)及預(yù)標(biāo)準(zhǔn)化[1-15]。

1 5G業(yè)務(wù)需求及主要技術(shù)

挑戰(zhàn)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)與業(yè)務(wù)應(yīng)用的迅猛發(fā)展成為推動(dòng)5G發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。這迫切要求5G具有媲美光纖的接入速率、千億設(shè)備的連接能力、享受本地操作的實(shí)時(shí)體驗(yàn)、隨時(shí)隨地的寬帶無(wú)線接入能力，促使5G成為構(gòu)建泛信息化社會(huì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

1.1 市場(chǎng)與業(yè)務(wù)需求

智能終端、連接數(shù)激增，無(wú)線流量20年呈萬(wàn)倍增長(zhǎng)。智能終端的普及、移動(dòng)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，促使移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)出爆炸式發(fā)展。而物聯(lián)網(wǎng)面向多種行業(yè)應(yīng)用，呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展趨勢(shì)，其泛在化特征日益顯現(xiàn)。根據(jù)工業(yè)和信息化部電信研究院的預(yù)測(cè)，到2020年，中國(guó)的移動(dòng)用戶數(shù)將突破22億戶，物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器對(duì)機(jī)器通信（M2M）連接數(shù)近15億個(gè)；與2010年相比，中國(guó)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)350倍，移動(dòng)用戶月均流量增長(zhǎng)130倍，其中視頻類業(yè)務(wù)流量占比將超過(guò)70%。如果面向2030年，則中國(guó)的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)將超過(guò)4萬(wàn)倍，移動(dòng)用戶月均流量增長(zhǎng)1萬(wàn)倍，上海、北京等發(fā)達(dá)城市和西單、國(guó)貿(mào)等熱點(diǎn)區(qū)域的增長(zhǎng)幅度將更大。具體如圖1、圖2所示。

業(yè)務(wù)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，提升用戶體驗(yàn)成為5G技術(shù)挑戰(zhàn)的源動(dòng)力。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，智能終端顯示、計(jì)算等能力不斷提升，云計(jì)算模式日漸成熟，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新型應(yīng)用成為主流。用戶追求極致的使用體驗(yàn)，要求獲得與光纖相似的接入速率、媲美本地操作的實(shí)時(shí)體驗(yàn)以及隨時(shí)隨地的寬帶接入能力。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，服務(wù)對(duì)象將擴(kuò)展至各行業(yè)用戶，M2M終端數(shù)量將大幅激增，應(yīng)用無(wú)所不在，與行業(yè)應(yīng)用的深入結(jié)合將導(dǎo)致應(yīng)用場(chǎng)景和終端能力呈現(xiàn)巨大的差異。這使得物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)用戶提出了靈活適應(yīng)差異化、支持豐富無(wú)線連接能力和海量設(shè)備連接的需求。此外，網(wǎng)絡(luò)與信息安全的保障，低功耗、低輻射，實(shí)現(xiàn)性能價(jià)格比的提升成為所有用戶的訴求。

1.2 5G技術(shù)主要應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)

5G主要業(yè)務(wù)包括移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用。參考3GPP業(yè)務(wù)分類，我們對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行了分類，并新增了M2M類業(yè)務(wù)。具體分類如圖3所示。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的流類和會(huì)話類業(yè)務(wù)，由于超高清、3D和浸入式顯示方式的出現(xiàn)，用戶體驗(yàn)速率對(duì)無(wú)線技術(shù)形成新的挑戰(zhàn)，例如8K（3D）的無(wú)壓縮視頻傳輸速率可達(dá)100 Gb/s，經(jīng)過(guò)百倍壓縮后，也需要1 Gb/s。

交互類業(yè)務(wù)也發(fā)展迅猛，如Juniper公司預(yù)測(cè)2018年增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)用戶達(dá)2億戶，IDC公司預(yù)測(cè)2017年游戲下載量將占總下載量的40%。對(duì)交互類挑戰(zhàn)最大的是交互的快速響應(yīng)能力，要達(dá)到用戶對(duì)時(shí)延基本無(wú)感知的使用體驗(yàn)。

傳輸類業(yè)務(wù)在采用云存儲(chǔ)方式之后，大量數(shù)據(jù)需要在無(wú)線接口傳送，用戶希望能夠達(dá)到與光纖可類比的接入體驗(yàn)，這無(wú)疑對(duì)傳輸速率也提出了挑戰(zhàn)。在消息類業(yè)務(wù)中，OTT消息類業(yè)務(wù)將逐步成為主導(dǎo)性應(yīng)用，其大量數(shù)據(jù)包頻發(fā)消耗信令資源問題迫切需要解決。

物聯(lián)網(wǎng)采集類業(yè)務(wù)以海量連接數(shù)量的激增對(duì)無(wú)線技術(shù)形成挑戰(zhàn)，而控制類業(yè)務(wù)中，如車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制等時(shí)延敏感業(yè)務(wù)要求時(shí)延低至毫秒量級(jí)，且需要保證高可靠性。

哪些場(chǎng)景及業(yè)務(wù)應(yīng)用是現(xiàn)有4G技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而需要在5G階段重點(diǎn)解決的？5G技術(shù)需要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)數(shù)值是多少？這里，我們選擇了辦公室、密集住宅區(qū)、快速路、體育場(chǎng)等多種典型場(chǎng)景并結(jié)合視頻播放、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、OTT消息、車聯(lián)網(wǎng)等多種典型應(yīng)用進(jìn)行綜合分析，設(shè)定每種場(chǎng)景下典型的業(yè)務(wù)應(yīng)用類別，確定業(yè)務(wù)模型和用戶模型，計(jì)算出受限的技術(shù)指標(biāo)值。經(jīng)過(guò)每種場(chǎng)景的分析，在一些場(chǎng)景下，無(wú)線技術(shù)成為瓶頸，存在挑戰(zhàn)的主要場(chǎng)景存在于密集住宅區(qū)的用戶體驗(yàn)速率、辦公室場(chǎng)景下的高流量密度、地鐵場(chǎng)景下的連接數(shù)密度、高鐵環(huán)境的高速移動(dòng)性等指標(biāo)。

經(jīng)過(guò)分析，我們認(rèn)為5G與4G相比較，需滿足以下關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：

·傳輸速率提高10～100倍，用戶體驗(yàn)速率0.1～1 Gb/s，用戶峰值速率可達(dá)10 Gb/s。

·時(shí)延降低5～10倍，達(dá)到毫秒量級(jí)。

·連接設(shè)備密度提升10～100倍，達(dá)到每平方公里數(shù)百萬(wàn)個(gè)。

·流量密度100～1 000倍提升，達(dá)到每平方公里每秒數(shù)十太比特。

·移動(dòng)性達(dá)到500 km/h以上，實(shí)現(xiàn)高鐵環(huán)境下的良好用戶體驗(yàn)。

此外，能耗效率、頻譜效率及峰值速率等指標(biāo)也是重要的5G技術(shù)指標(biāo)，需要在5G系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮。

2 面向2020年的頻譜需求

研究

頻譜資源是引領(lǐng)無(wú)線移動(dòng)通信持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展的重要?jiǎng)恿υ慈?。由于頻譜資源是國(guó)際共用、國(guó)家支配的稀缺性戰(zhàn)略資源。因此，需要實(shí)現(xiàn)頻譜資源的科學(xué)管理，一方面，要為新的頻譜需求及時(shí)規(guī)劃分配資源，以促進(jìn)相關(guān)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；另一方面，也要對(duì)頻譜需求做出合理估計(jì)，避免超前分配導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。

當(dāng)前，中國(guó)的國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)（IMT）包括2G、3G系統(tǒng)，以及剛商用的4G（LTE）系統(tǒng)。中國(guó)為IMT系統(tǒng)劃分頻率總計(jì)687 MHz，其中時(shí)分雙工（TDD）頻率總計(jì)345 MHz，頻分復(fù)用（FDD）頻率總計(jì)342 MHz。

面對(duì)未來(lái)巨大的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，業(yè)界考慮從技術(shù)演進(jìn)、頻率分配、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)分流等方面解決網(wǎng)絡(luò)壓力，其中，為IMT系統(tǒng)分配新的頻率資源是最直接、最有效的手段之一?，F(xiàn)有劃分用于IMT系統(tǒng)的頻率或?qū)㈦y以適應(yīng)未來(lái)業(yè)務(wù)量急速發(fā)展帶來(lái)的頻譜缺口。目前，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ITU已經(jīng)著手研究為IMT系統(tǒng)分配新的頻率資源。針對(duì)中國(guó)2020年面臨的IMT系統(tǒng)頻率缺口問題，各相關(guān)機(jī)構(gòu)與部門已開始研究制訂中國(guó)中長(zhǎng)期的寬帶無(wú)線頻率規(guī)劃，并積極參與到國(guó)際上關(guān)于劃分新的IMT頻率工作當(dāng)中，向ITU提交中國(guó)在IMT頻率需求和合適頻段（SFR）方面的建議。endprint

根據(jù)中國(guó)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)市場(chǎng)需求，在充分分析國(guó)際主流機(jī)構(gòu)的IMT頻譜需求測(cè)算方法基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)IMT實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，中國(guó)IMT-2020（5G）推進(jìn)組提出了適合中國(guó)國(guó)情的IMT頻譜需求測(cè)算方法。經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出2020年頻譜需求及對(duì)應(yīng)的頻譜缺口，如表1所示。

針于IMT具體頻率范圍，一方面，需要在低頻段優(yōu)質(zhì)資源中，將具備IMT使用條件的頻段充分挖掘，包括450～470 MHz、698～806 MHz、3 400～3 600 MHz等已經(jīng)標(biāo)示為IMT的頻段，及3 300～3 400 MHz、4 400～4 500 MHz和4 800～4 990 MHz等WRC-15 1.1在研的候選頻段；另一方面，在毫米波無(wú)線通信設(shè)備發(fā)展日漸成熟的趨勢(shì)下，有必要尋求高頻段潛在可用頻譜資源，開展相關(guān)研究，如6～7 GHz、26 GHz、28 GHz等。

3 5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)路徑

2012年，國(guó)際電聯(lián)ITU已啟動(dòng)5G需求、頻譜及技術(shù)趨勢(shì)等研究工作。歐盟、韓國(guó)等政府紛紛開始啟動(dòng)5G研究項(xiàng)目，積極引導(dǎo)技術(shù)發(fā)展，爭(zhēng)取在新一輪的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。5G發(fā)展的階段劃分如圖4所示。中國(guó)也在2013年成立了IMT-2020（5G）推進(jìn)組推進(jìn)5G的發(fā)展。根據(jù)國(guó)際整體情況，預(yù)計(jì)2015年將形成5G愿景、關(guān)鍵能力需求及頻譜規(guī)劃，之后將啟動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)化工作，并在2020年后開始商用。因此，“十三五”期間將是5G概念提出、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)形成、產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵期。

4G即將進(jìn)入規(guī)模商用，而5G是繼4G后新一代的移動(dòng)通信技術(shù)。4G向5G的技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密銜接，存在3條演進(jìn)路線。首先，LTE/LTE-Advanced是事實(shí)上的全球統(tǒng)一4G標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)在5G階段繼續(xù)演進(jìn)；其次，無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）具有良好的產(chǎn)業(yè)和用戶基礎(chǔ)，下一代WLAN將提升運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)支撐能力，是一種重要補(bǔ)充技術(shù)；此外，我們還應(yīng)特別關(guān)注可能出現(xiàn)的革命性5G技術(shù)。

LTE-Advanced的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要在3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂。業(yè)界初步認(rèn)為在3GPP R14階段（預(yù)計(jì)于2016年）將啟動(dòng)面向5G的標(biāo)準(zhǔn)研究工作。目前，LTE-Advanced特別注重?zé)狳c(diǎn)/室內(nèi)場(chǎng)景的優(yōu)化，及與WLAN的融合發(fā)展。LTE-Advanced向熱點(diǎn)/室內(nèi)（LTE-Hi）、設(shè)備間直接通信（D2D）、M2M、集群通信/公共安全等領(lǐng)域拓展。針對(duì)目前寬帶無(wú)線大量流量源于熱點(diǎn)與室內(nèi)環(huán)境，LTE-Advanced的重要特征正是提供密集/熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的解決方案。通過(guò)提升小小區(qū)的頻譜效率、運(yùn)營(yíng)效率、移動(dòng)性，減少小區(qū)間干擾等手段來(lái)大幅度提升容量，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流、靈活的網(wǎng)絡(luò)部署，更高效的頻率復(fù)用。同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理、無(wú)線資源調(diào)度等緊耦合方式實(shí)現(xiàn)與WLAN的深度融合發(fā)展。

WLAN則向高效率、可運(yùn)營(yíng)的方向發(fā)展。2013年3月，IEEE已經(jīng)啟動(dòng)了下一代WLAN標(biāo)準(zhǔn)——高效率無(wú)線局域網(wǎng)（HEW）研究，旨在提升實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境中WLAN的頻譜效率和實(shí)際承載吞吐量。預(yù)計(jì)HEW標(biāo)準(zhǔn)化將于2018—2019年結(jié)束。

5G無(wú)線關(guān)鍵技術(shù)的方向包括：

（1）新型信號(hào)處理技術(shù)，如更先進(jìn)的干擾消除信號(hào)處理技術(shù)、新型多載波技術(shù)、增強(qiáng)調(diào)制分集等。

（2）超密集網(wǎng)絡(luò)和協(xié)同無(wú)線通信技術(shù)，如小基站的優(yōu)化、分布式天線的協(xié)作傳輸、分層網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)協(xié)同、蜂窩/WLAN/傳感器等不同接入技術(shù)的協(xié)同通信等。

（3）新型多天線技術(shù)，如有源天線陣列、三維波束賦型、大規(guī)模天線等等。

（4）新的頻譜使用方式，如TDD/FDD的融合使用、實(shí)現(xiàn)頻譜共享的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)等。

（5）高頻段的使用，如6 GHz以上高頻段通信技術(shù)等。

為適應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向著扁平化、控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、智能化、虛擬化等方向發(fā)展，與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源協(xié)同緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的有效存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)，新型移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為5G研究的重點(diǎn)，并將帶動(dòng)新型移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)。

4 結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)勁推動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)業(yè)能力快速提升，面向2020年及未來(lái)的5G時(shí)代正向我們走近，高流量、低時(shí)延、高智能、低能耗的5G無(wú)線技術(shù)及新型網(wǎng)絡(luò)成為技術(shù)研究方向，充足的頻率資源是5G發(fā)展的基礎(chǔ)，全球統(tǒng)一的頻譜、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)業(yè)的訴求也是5G獲得成功的關(guān)鍵。endprint

根據(jù)中國(guó)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)市場(chǎng)需求，在充分分析國(guó)際主流機(jī)構(gòu)的IMT頻譜需求測(cè)算方法基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)IMT實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，中國(guó)IMT-2020（5G）推進(jìn)組提出了適合中國(guó)國(guó)情的IMT頻譜需求測(cè)算方法。經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出2020年頻譜需求及對(duì)應(yīng)的頻譜缺口，如表1所示。

針于IMT具體頻率范圍，一方面，需要在低頻段優(yōu)質(zhì)資源中，將具備IMT使用條件的頻段充分挖掘，包括450～470 MHz、698～806 MHz、3 400～3 600 MHz等已經(jīng)標(biāo)示為IMT的頻段，及3 300～3 400 MHz、4 400～4 500 MHz和4 800～4 990 MHz等WRC-15 1.1在研的候選頻段；另一方面，在毫米波無(wú)線通信設(shè)備發(fā)展日漸成熟的趨勢(shì)下，有必要尋求高頻段潛在可用頻譜資源，開展相關(guān)研究，如6～7 GHz、26 GHz、28 GHz等。

3 5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)路徑

2012年，國(guó)際電聯(lián)ITU已啟動(dòng)5G需求、頻譜及技術(shù)趨勢(shì)等研究工作。歐盟、韓國(guó)等政府紛紛開始啟動(dòng)5G研究項(xiàng)目，積極引導(dǎo)技術(shù)發(fā)展，爭(zhēng)取在新一輪的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。5G發(fā)展的階段劃分如圖4所示。中國(guó)也在2013年成立了IMT-2020（5G）推進(jìn)組推進(jìn)5G的發(fā)展。根據(jù)國(guó)際整體情況，預(yù)計(jì)2015年將形成5G愿景、關(guān)鍵能力需求及頻譜規(guī)劃，之后將啟動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)化工作，并在2020年后開始商用。因此，“十三五”期間將是5G概念提出、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)形成、產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵期。

4G即將進(jìn)入規(guī)模商用，而5G是繼4G后新一代的移動(dòng)通信技術(shù)。4G向5G的技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密銜接，存在3條演進(jìn)路線。首先，LTE/LTE-Advanced是事實(shí)上的全球統(tǒng)一4G標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)在5G階段繼續(xù)演進(jìn)；其次，無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）具有良好的產(chǎn)業(yè)和用戶基礎(chǔ)，下一代WLAN將提升運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)支撐能力，是一種重要補(bǔ)充技術(shù)；此外，我們還應(yīng)特別關(guān)注可能出現(xiàn)的革命性5G技術(shù)。

LTE-Advanced的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要在3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂。業(yè)界初步認(rèn)為在3GPP R14階段（預(yù)計(jì)于2016年）將啟動(dòng)面向5G的標(biāo)準(zhǔn)研究工作。目前，LTE-Advanced特別注重?zé)狳c(diǎn)/室內(nèi)場(chǎng)景的優(yōu)化，及與WLAN的融合發(fā)展。LTE-Advanced向熱點(diǎn)/室內(nèi)（LTE-Hi）、設(shè)備間直接通信（D2D）、M2M、集群通信/公共安全等領(lǐng)域拓展。針對(duì)目前寬帶無(wú)線大量流量源于熱點(diǎn)與室內(nèi)環(huán)境，LTE-Advanced的重要特征正是提供密集/熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的解決方案。通過(guò)提升小小區(qū)的頻譜效率、運(yùn)營(yíng)效率、移動(dòng)性，減少小區(qū)間干擾等手段來(lái)大幅度提升容量，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流、靈活的網(wǎng)絡(luò)部署，更高效的頻率復(fù)用。同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理、無(wú)線資源調(diào)度等緊耦合方式實(shí)現(xiàn)與WLAN的深度融合發(fā)展。

WLAN則向高效率、可運(yùn)營(yíng)的方向發(fā)展。2013年3月，IEEE已經(jīng)啟動(dòng)了下一代WLAN標(biāo)準(zhǔn)——高效率無(wú)線局域網(wǎng)（HEW）研究，旨在提升實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境中WLAN的頻譜效率和實(shí)際承載吞吐量。預(yù)計(jì)HEW標(biāo)準(zhǔn)化將于2018—2019年結(jié)束。

5G無(wú)線關(guān)鍵技術(shù)的方向包括：

（1）新型信號(hào)處理技術(shù)，如更先進(jìn)的干擾消除信號(hào)處理技術(shù)、新型多載波技術(shù)、增強(qiáng)調(diào)制分集等。

（2）超密集網(wǎng)絡(luò)和協(xié)同無(wú)線通信技術(shù)，如小基站的優(yōu)化、分布式天線的協(xié)作傳輸、分層網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)協(xié)同、蜂窩/WLAN/傳感器等不同接入技術(shù)的協(xié)同通信等。

（3）新型多天線技術(shù)，如有源天線陣列、三維波束賦型、大規(guī)模天線等等。

（4）新的頻譜使用方式，如TDD/FDD的融合使用、實(shí)現(xiàn)頻譜共享的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)等。

（5）高頻段的使用，如6 GHz以上高頻段通信技術(shù)等。

為適應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向著扁平化、控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、智能化、虛擬化等方向發(fā)展，與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源協(xié)同緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的有效存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)，新型移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為5G研究的重點(diǎn)，并將帶動(dòng)新型移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)。

4 結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)勁推動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)業(yè)能力快速提升，面向2020年及未來(lái)的5G時(shí)代正向我們走近，高流量、低時(shí)延、高智能、低能耗的5G無(wú)線技術(shù)及新型網(wǎng)絡(luò)成為技術(shù)研究方向，充足的頻率資源是5G發(fā)展的基礎(chǔ)，全球統(tǒng)一的頻譜、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)業(yè)的訴求也是5G獲得成功的關(guān)鍵。endprint

根據(jù)中國(guó)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)市場(chǎng)需求，在充分分析國(guó)際主流機(jī)構(gòu)的IMT頻譜需求測(cè)算方法基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)IMT實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，中國(guó)IMT-2020（5G）推進(jìn)組提出了適合中國(guó)國(guó)情的IMT頻譜需求測(cè)算方法。經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出2020年頻譜需求及對(duì)應(yīng)的頻譜缺口，如表1所示。

針于IMT具體頻率范圍，一方面，需要在低頻段優(yōu)質(zhì)資源中，將具備IMT使用條件的頻段充分挖掘，包括450～470 MHz、698～806 MHz、3 400～3 600 MHz等已經(jīng)標(biāo)示為IMT的頻段，及3 300～3 400 MHz、4 400～4 500 MHz和4 800～4 990 MHz等WRC-15 1.1在研的候選頻段；另一方面，在毫米波無(wú)線通信設(shè)備發(fā)展日漸成熟的趨勢(shì)下，有必要尋求高頻段潛在可用頻譜資源，開展相關(guān)研究，如6～7 GHz、26 GHz、28 GHz等。

3 5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)路徑

2012年，國(guó)際電聯(lián)ITU已啟動(dòng)5G需求、頻譜及技術(shù)趨勢(shì)等研究工作。歐盟、韓國(guó)等政府紛紛開始啟動(dòng)5G研究項(xiàng)目，積極引導(dǎo)技術(shù)發(fā)展，爭(zhēng)取在新一輪的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。5G發(fā)展的階段劃分如圖4所示。中國(guó)也在2013年成立了IMT-2020（5G）推進(jìn)組推進(jìn)5G的發(fā)展。根據(jù)國(guó)際整體情況，預(yù)計(jì)2015年將形成5G愿景、關(guān)鍵能力需求及頻譜規(guī)劃，之后將啟動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)化工作，并在2020年后開始商用。因此，“十三五”期間將是5G概念提出、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)形成、產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵期。

4G即將進(jìn)入規(guī)模商用，而5G是繼4G后新一代的移動(dòng)通信技術(shù)。4G向5G的技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密銜接，存在3條演進(jìn)路線。首先，LTE/LTE-Advanced是事實(shí)上的全球統(tǒng)一4G標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)在5G階段繼續(xù)演進(jìn)；其次，無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）具有良好的產(chǎn)業(yè)和用戶基礎(chǔ)，下一代WLAN將提升運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)支撐能力，是一種重要補(bǔ)充技術(shù)；此外，我們還應(yīng)特別關(guān)注可能出現(xiàn)的革命性5G技術(shù)。

LTE-Advanced的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要在3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂。業(yè)界初步認(rèn)為在3GPP R14階段（預(yù)計(jì)于2016年）將啟動(dòng)面向5G的標(biāo)準(zhǔn)研究工作。目前，LTE-Advanced特別注重?zé)狳c(diǎn)/室內(nèi)場(chǎng)景的優(yōu)化，及與WLAN的融合發(fā)展。LTE-Advanced向熱點(diǎn)/室內(nèi)（LTE-Hi）、設(shè)備間直接通信（D2D）、M2M、集群通信/公共安全等領(lǐng)域拓展。針對(duì)目前寬帶無(wú)線大量流量源于熱點(diǎn)與室內(nèi)環(huán)境，LTE-Advanced的重要特征正是提供密集/熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的解決方案。通過(guò)提升小小區(qū)的頻譜效率、運(yùn)營(yíng)效率、移動(dòng)性，減少小區(qū)間干擾等手段來(lái)大幅度提升容量，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流、靈活的網(wǎng)絡(luò)部署，更高效的頻率復(fù)用。同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理、無(wú)線資源調(diào)度等緊耦合方式實(shí)現(xiàn)與WLAN的深度融合發(fā)展。

WLAN則向高效率、可運(yùn)營(yíng)的方向發(fā)展。2013年3月，IEEE已經(jīng)啟動(dòng)了下一代WLAN標(biāo)準(zhǔn)——高效率無(wú)線局域網(wǎng)（HEW）研究，旨在提升實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境中WLAN的頻譜效率和實(shí)際承載吞吐量。預(yù)計(jì)HEW標(biāo)準(zhǔn)化將于2018—2019年結(jié)束。

5G無(wú)線關(guān)鍵技術(shù)的方向包括：

（1）新型信號(hào)處理技術(shù)，如更先進(jìn)的干擾消除信號(hào)處理技術(shù)、新型多載波技術(shù)、增強(qiáng)調(diào)制分集等。

（2）超密集網(wǎng)絡(luò)和協(xié)同無(wú)線通信技術(shù)，如小基站的優(yōu)化、分布式天線的協(xié)作傳輸、分層網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)協(xié)同、蜂窩/WLAN/傳感器等不同接入技術(shù)的協(xié)同通信等。

（3）新型多天線技術(shù)，如有源天線陣列、三維波束賦型、大規(guī)模天線等等。

（4）新的頻譜使用方式，如TDD/FDD的融合使用、實(shí)現(xiàn)頻譜共享的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)等。

（5）高頻段的使用，如6 GHz以上高頻段通信技術(shù)等。

為適應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向著扁平化、控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、智能化、虛擬化等方向發(fā)展，與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源協(xié)同緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的有效存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)，新型移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為5G研究的重點(diǎn)，并將帶動(dòng)新型移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)。

4 結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)勁推動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)業(yè)能力快速提升，面向2020年及未來(lái)的5G時(shí)代正向我們走近，高流量、低時(shí)延、高智能、低能耗的5G無(wú)線技術(shù)及新型網(wǎng)絡(luò)成為技術(shù)研究方向，充足的頻率資源是5G發(fā)展的基礎(chǔ)，全球統(tǒng)一的頻譜、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)業(yè)的訴求也是5G獲得成功的關(guān)鍵。endprint