什么是5G,？5G的關(guān)鍵技術(shù)有哪些,？5G的主要應(yīng)用場(chǎng)景又是什么？

　　盡管5G已經(jīng)成為ICT領(lǐng)域的熱點(diǎn)名詞,，但是圍繞5G的一連串疑問(wèn)仍亟待解答,。當(dāng)前，隨著4G進(jìn)入規(guī)模商用階段,，面向2020年及未來(lái)的第五代移動(dòng)通信（5G）已成為全球研發(fā)的熱點(diǎn),。確定統(tǒng)一的5G概念，制定全球統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn),，已經(jīng)成為業(yè)界的共同呼聲,。為了促使全球業(yè)界在5G概念與關(guān)鍵技術(shù)方面盡快達(dá)成共識(shí)，不久前,，中國(guó)的IMT-2020（5G）推進(jìn)組發(fā)布了5G概念白皮書,。白皮書從5G愿景與需求出發(fā)，分析歸納了5G主要技術(shù)場(chǎng)景,、關(guān)鍵挑戰(zhàn)和適用關(guān)鍵技術(shù),，提取了關(guān)鍵能力與核心技術(shù)特征形成了5G概念。同時(shí),，還在此基礎(chǔ)上結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)提出了5G適合的技術(shù)路線,。

　　什么是5G

　　什么是5G？相信很多人看到5G這個(gè)名詞時(shí)都會(huì)有如此疑問(wèn),。從字義上看,，5G指的是第五代移動(dòng)通信。然而,，5G究竟應(yīng)該如何定義,？目前，全球業(yè)界對(duì)于5G的概念尚未達(dá)成一致,。中國(guó)IMT-2020（5G）推進(jìn)組發(fā)布的5G概念白皮書認(rèn)為,，綜合5G關(guān)鍵能力與核心技術(shù)，5G概念可由“標(biāo)志性能力指標(biāo)”和“一組關(guān)鍵技術(shù)”來(lái)共同定義,。其中,，標(biāo)志性能力指標(biāo)為“Gbps用戶體驗(yàn)速率”,，一組關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng),、新型多址,、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

　　回顧移動(dòng)通信的發(fā)展歷程,，每一代移動(dòng)通信系統(tǒng)都可以通過(guò)標(biāo)志性能力指標(biāo)和核心關(guān)鍵技術(shù)來(lái)定義,。其中，1G采用頻分多址（FDMA）,，只能提供模擬語(yǔ)音業(yè)務(wù),；2G主要采用時(shí)分多址（TDMA），可提供數(shù)字語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),；3G以碼分多址（CDMA）為技術(shù)特征,，用戶峰值速率達(dá)到2Mbps至數(shù)十Mbps,，可以支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),；4G以正交頻分多址（OFDMA）技術(shù)為核心，用戶峰值速率可達(dá)100Mbps~1Gbps,，能夠支持各種移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),。

　　5G關(guān)鍵能力比前幾代移動(dòng)通信更加豐富，用戶體驗(yàn)速率,、連接數(shù)密度,、端到端時(shí)延、峰值速率和移動(dòng)性等都將成為5G的關(guān)鍵性能指標(biāo),。然而,，與以往只強(qiáng)調(diào)峰值速率的情況不同，業(yè)界普遍認(rèn)為用戶體驗(yàn)速率是5G最重要的性能指標(biāo),，它真正體現(xiàn)了用戶可獲得的真實(shí)數(shù)據(jù)速率,，也是與用戶感受最密切的性能指標(biāo)?；?G主要場(chǎng)景的技術(shù)需求,，5G用戶體驗(yàn)速率應(yīng)達(dá)到Gbps量級(jí)。

　　面對(duì)多樣化場(chǎng)景的極端差異化性能需求,，5G很難像以往一樣以某種單一技術(shù)為基礎(chǔ)形成針對(duì)所有場(chǎng)景的解決方案,。此外，當(dāng)前無(wú)線技術(shù)創(chuàng)新也呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì),，除了新型多址技術(shù)之外,，大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng),、全頻譜接入,、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等也被認(rèn)為是5G主要技術(shù)方向,，均能夠在5G主要技術(shù)場(chǎng)景中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

　　四大技術(shù)場(chǎng)景

　　5G是面向2020年及未來(lái)的移動(dòng)通信技術(shù),，5G究竟將滿足人們?cè)鯓拥膽?yīng)用需求,？暢想未來(lái)，5G會(huì)擁有哪些主要技術(shù)場(chǎng)景,？5G概念白皮書指出,，連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量,、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠,，是5G的四大主要技術(shù)場(chǎng)景。

　　面向2020年及未來(lái),，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)將成為移動(dòng)通信發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力,。5G將滿足人們?cè)诰幼　⒐ぷ?、休閑和交通等領(lǐng)域的多樣化業(yè)務(wù)需求,，即便在密集住宅區(qū)、辦公室,、體育場(chǎng),、露天集會(huì)、地鐵,、快速路,、高鐵和廣域覆蓋等具有超高流量密度、超高連接數(shù)密度,、超高移動(dòng)性特征的場(chǎng)景,，也可以為用戶提供超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí),、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),、云桌面、在線游戲等極致業(yè)務(wù)體驗(yàn),。與此同時(shí),，5G還將滲透到物聯(lián)網(wǎng)及各種行業(yè)領(lǐng)域，與工業(yè)設(shè)施,、醫(yī)療儀器,、交通工具等深度融合，有效滿足工業(yè),、醫(yī)療,、交通等垂直行業(yè)的多樣化業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)真正的“萬(wàn)物互聯(lián)”。

　　5G將解決多樣化應(yīng)用場(chǎng)景下差異化性能指標(biāo)帶來(lái)的挑戰(zhàn),，不同應(yīng)用場(chǎng)景面臨的性能挑戰(zhàn)有所不同,，用戶的體驗(yàn)速率、流量密度,、時(shí)延,、能效和連接數(shù)都可能成為不同場(chǎng)景的挑戰(zhàn)性指標(biāo)。從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用場(chǎng)景,、業(yè)務(wù)需求及挑戰(zhàn)出發(fā),，可歸納出連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量,、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠四個(gè)5G主要技術(shù)場(chǎng)景,。

　　具體而言，連續(xù)廣域覆蓋和熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景主要滿足2020年及未來(lái)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求,，也是傳統(tǒng)的4G主要技術(shù)場(chǎng)景,。低功耗大連接和低時(shí)延高可靠場(chǎng)景主要面向物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，是5G新拓展的場(chǎng)景,，重點(diǎn)解決傳統(tǒng)移動(dòng)通信無(wú)法很好地支持物聯(lián)網(wǎng)及垂直行業(yè)應(yīng)用的問(wèn)題,。

　　連續(xù)廣域覆蓋——這是移動(dòng)通信最基本的覆蓋方式，以保證用戶的移動(dòng)性和業(yè)務(wù)連續(xù)性為目標(biāo),，為用戶提供無(wú)縫的高速業(yè)務(wù)體驗(yàn),。該場(chǎng)景的主要挑戰(zhàn)在于隨時(shí)隨地（包括小區(qū)邊緣,、高速移動(dòng)等惡劣環(huán)境）為用戶提供100Mbps以上的用戶體驗(yàn)速率,。

　　熱點(diǎn)高容量——主要面向局部熱點(diǎn)區(qū)域，為用戶提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率,，滿足網(wǎng)絡(luò)極高的流量密度需求,。1Gbps用戶體驗(yàn)速率、數(shù)十Gbps峰值速率和數(shù)十Tbps/km2的流量密度需求是該場(chǎng)景面臨的主要挑戰(zhàn),。

　　低功耗大連接——主要面向智慧城市,、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè),、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用場(chǎng)景,，具有小數(shù)據(jù)包、低功耗,、海量連接等特點(diǎn),。這類終端分布范圍廣、數(shù)量眾多,，不僅要求網(wǎng)絡(luò)具備超千億連接的支持能力,，滿足100萬(wàn)/km2連接數(shù)密度指標(biāo)要求，而且還要保證終端的超低功耗和超低成本。

　　低時(shí)延高可靠——主要面向車聯(lián)網(wǎng),、工業(yè)控制等垂直行業(yè)的特殊應(yīng)用需求,，這類應(yīng)用對(duì)時(shí)延和可靠性具有極高的指標(biāo)要求，需要為用戶提供毫秒級(jí)的端到端時(shí)延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證,。

　　兩條技術(shù)路

　　從技術(shù)特征,、標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度分析，白皮書認(rèn)為,，5G存在新空口和4G演進(jìn)空口兩條技術(shù)路線,。

　　新空口路線主要面向新場(chǎng)景和新頻段進(jìn)行全新的空口設(shè)計(jì)，不考慮與4G框架的兼容,，通過(guò)新的技術(shù)方案設(shè)計(jì)和引入創(chuàng)新技術(shù)來(lái)滿足4G演進(jìn)路線無(wú)法滿足的業(yè)務(wù)需求及挑戰(zhàn), 特別是各種物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景及高頻段需求,。

　　4G演進(jìn)路線通過(guò)在現(xiàn)有4G框架的基礎(chǔ)上引入增強(qiáng)型新技術(shù)，在保證兼容性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提升,，在一定程度上滿足5G場(chǎng)景與業(yè)務(wù)需求,。

　　此外，無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）已成為移動(dòng)通信的重要補(bǔ)充,，主要在熱點(diǎn)地區(qū)提供數(shù)據(jù)分流,。下一代WLAN標(biāo)準(zhǔn)（802.11ax）制定工作已于2014年年初啟動(dòng)，預(yù)計(jì)將于2019年完成,。面向2020年及未來(lái),，下一代WLAN將與5G深度融合，共同為用戶提供服務(wù),。

　　當(dāng)前,，制定全球統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn)已成為業(yè)界共同的呼聲，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）已啟動(dòng)了面向5G標(biāo)準(zhǔn)的研究工作,，并明確了IMT-2020（5G）工作計(jì)劃：2015年將完成IMT-2020國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)前期研究,，2016年將開展5G技術(shù)性能需求和評(píng)估方法研究，2017年年底將啟動(dòng)5G候選方案征集,，2020年年底完成標(biāo)準(zhǔn)制定,。

　　3GPP作為國(guó)際移動(dòng)通信行業(yè)的主要標(biāo)準(zhǔn)組織，將承擔(dān)5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的制定工作,。3GPP R14階段被認(rèn)為是啟動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)研究的最佳時(shí)機(jī),，R15階段可啟動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)工作項(xiàng)目，R16及以后將對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善增強(qiáng),。