5G開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)新時(shí)代，新業(yè)務(wù)新需求對(duì)5G系統(tǒng)提出新挑戰(zhàn)。業(yè)界一般認(rèn)為移動(dòng)通信10年一代，2G提供語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，3G時(shí)代在提供語(yǔ)音的同時(shí)，開(kāi)始提供基礎(chǔ)的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)， 4G時(shí)代移動(dòng)通信提供移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，到了5G時(shí)代，移動(dòng)通信將在大幅提升以人為中心的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)使用體驗(yàn)的同時(shí)，全面支持以物為中心的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物和物與物的智能互聯(lián)。

　　5G滿足增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類通信和超高可靠低時(shí)延通信三大類應(yīng)用場(chǎng)景，在5G系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮不同場(chǎng)景和業(yè)務(wù)的差異化需求。5G將滿足20Gbps的光纖般接入速率，ms級(jí)時(shí)延的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度和連接數(shù)密度，及百倍網(wǎng)絡(luò)能效提升等極致指標(biāo)，一個(gè)系統(tǒng)如何同時(shí)滿足多樣業(yè)務(wù)需求，5G系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨新的挑戰(zhàn)。

　　5G標(biāo)準(zhǔn)化組織

　　與4G技術(shù)類似，5G相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織有兩個(gè)：ITU和3GPP。其中ITU是聯(lián)合國(guó)的一個(gè)重要專門機(jī)構(gòu)，其下又分電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU-T）、無(wú)線電通信部門 （ITU-R）和電信發(fā)展部門（ITU-D）3個(gè)部門，每個(gè)部門下設(shè)多個(gè)研究組，每個(gè)研究組下設(shè)多個(gè)工作組。5G的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作是在ITU-R?WP5D下進(jìn)行的。而3GPP是一個(gè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，其目標(biāo)是根據(jù)ITU的相關(guān)需求，制定更加詳細(xì)的技術(shù)規(guī)范與產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范產(chǎn)業(yè)的行為。

　　ITU-R?WP5D是專門研究和制定移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)IMT（包括IMT-2000和IMT-Advanced）的組織。ITU-R?WP5D下設(shè)3個(gè)常設(shè)工作組和1個(gè)特設(shè)組，3個(gè)常設(shè)工作組分別是總體工作組、頻譜工作組、技術(shù)工作組，特設(shè)組為工作計(jì)劃特設(shè)組。 ITU-R?WP5D基本上將5G時(shí)間表劃分為3個(gè)階段。 第一個(gè)階段截止到2015年底，重點(diǎn)是完成5G宏觀描述，包括5G的愿景，5G的技術(shù)趨勢(shì)和ITU的相關(guān)決議，并在2015年世界無(wú)線電大會(huì)上獲得必要的頻率資源。 第二個(gè)階段是2016～2017年底，為技術(shù)準(zhǔn)備階段。ITU主要完成技術(shù)要求，技術(shù)評(píng)估方法和提交候選技術(shù)所需要的模板等內(nèi)容。最后正式向全世界發(fā)出征集5G候選技術(shù)的通函。 第三個(gè)階段是收集候選技術(shù)的階段。

　　從2017年底 開(kāi)始，各個(gè)國(guó)家和國(guó)際組織就可以向ITU提交候選技術(shù)。ITU組織對(duì)收到的候選技術(shù)進(jìn)行技術(shù)評(píng)估，組織技術(shù)討論，并在世界范圍內(nèi)達(dá)成一致。 2020年底，ITU將發(fā)布正式的5G標(biāo)準(zhǔn)。故此，5G也應(yīng)該被稱為IMT-2020。

　　5G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃

　　3GPP于2018年6月發(fā)布第一個(gè)獨(dú)立組網(wǎng)5G標(biāo)準(zhǔn)。3GPP制定R15和R16標(biāo)準(zhǔn)滿足ITU IMT-2020全部需求，其中R15為5G基礎(chǔ)版本，重點(diǎn)支持增強(qiáng)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)和基礎(chǔ)的低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)，R16為5G增強(qiáng)版本，將支持更多物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。考慮到5G將與LTE較長(zhǎng)時(shí)間共存，并且運(yùn)營(yíng)商擁有的頻譜不同、部署節(jié)奏不同、5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)定位不同，3GPP標(biāo)準(zhǔn)分階段支持多種5G組網(wǎng)架構(gòu)。具體地，R15包含3個(gè)子階段，這些子版本將為運(yùn)營(yíng)商提供更多組網(wǎng)選擇，其中2018年6月份發(fā)布獨(dú)立組網(wǎng)的5G標(biāo)準(zhǔn)此外，3GPP將于2019年底發(fā)布R16標(biāo)準(zhǔn)，R16標(biāo)準(zhǔn)在R15的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)支持移動(dòng)寬帶的能力和效率，同時(shí)擴(kuò)展支持更多物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。

　　5G新空口技術(shù)

　　5G新空口（NR）支持大帶寬、低時(shí)延、靈活配置，滿足多樣業(yè)務(wù)需求，同時(shí)易于擴(kuò)展支持新業(yè)務(wù)。在帶寬方面，針對(duì)6GHz以下的頻譜，5G新空口支持最大100MHz的基礎(chǔ)帶寬；針對(duì)20GHz-50GHz頻譜，5G新空口支持最大400MHz的基礎(chǔ)帶寬；此外，5G新空口采用部分帶寬設(shè)計(jì)，支持多種終端帶寬，適應(yīng)多種業(yè)務(wù)需求。 在低時(shí)延方面，5G新空口支持較寬子載波間隔，支持符號(hào)級(jí)的調(diào)度資源粒度，支持自包含時(shí)隙和快速重傳機(jī)制?；谶@些技術(shù)方案，5G支持4ms的空中接口時(shí)延，并在特定場(chǎng)景和配置下，支持0.5ms的空中接口時(shí)延。5G新空口靈活設(shè)計(jì)體現(xiàn)在基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)計(jì)、幀結(jié)構(gòu)、參考信號(hào)設(shè)計(jì)、控制信道設(shè)計(jì)等等方面。

　　NR支持靈活參數(shù)集，以滿足多樣帶寬需求。NR以15kHz子載波間隔為基礎(chǔ)，可根據(jù)15*2u靈活擴(kuò)展，其中u=0,1,2,3,4，也就是說(shuō)NR支持15、30、60、120、240khz等5種子載波間隔，其中子載波15、30、60kHz適用于低于6GHz的頻譜，子載波60、120、240kHz適用于高于6GHz的頻譜。新空口定義子幀長(zhǎng)度固定為1ms，每個(gè)時(shí)隙固定包含14個(gè)符號(hào)，因而對(duì)于不同子載波間隔，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度不同，分別為1、0.5、0.25、0.125和0.0625ms。

　　NR支持靈活幀結(jié)構(gòu)，定義大量時(shí)隙格式，滿足各種時(shí)延需求。LTE定義了7種幀結(jié)構(gòu)、11種特殊子幀格式，其中幀結(jié)構(gòu)以5ms和10ms 為周期；NR更多是定義時(shí)隙格式，共定義了56種時(shí)隙格式，并支持基于符號(hào)靈活定義幀結(jié)構(gòu)。LTE幀結(jié)構(gòu)以準(zhǔn)靜態(tài)配置為主，高層配置了某種幀結(jié)構(gòu)后，網(wǎng)絡(luò)在一段時(shí)間內(nèi)采用該幀結(jié)構(gòu)。在特定場(chǎng)景下，也可以支持物理層的快速幀結(jié)構(gòu)調(diào)整；NR從一開(kāi)始設(shè)計(jì)就支持準(zhǔn)靜態(tài)配置和快速配置，支持更多周期配置，如0.5, 0.625, 1, 1.25, 2, 2.5, 5, 10ms，此外，時(shí)隙中的符號(hào)可以配置為上行、下行或靈活符號(hào)，其中靈活符號(hào)可以通過(guò)物理層信令配置為下行或上行符號(hào)，以靈活支持突發(fā)業(yè)務(wù)。

　　NR支持更大數(shù)據(jù)包的有效傳輸和接收，同時(shí)提升控制信道性能。增強(qiáng)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的大數(shù)據(jù)包對(duì)編碼方案的編譯碼的復(fù)雜度和處理時(shí)延提出了挑戰(zhàn)，LPDC在處理大數(shù)據(jù)包和高碼率方面有性能優(yōu)勢(shì)，成為NR的數(shù)據(jù)信道編碼方案，并且為了避免大數(shù)據(jù)包的重傳，一個(gè)傳輸塊編碼后拆分為多個(gè)碼塊組，基于碼塊組重傳。對(duì)于控制信道，魯棒性是最重要的技術(shù)指標(biāo)，極化碼Polar在短數(shù)據(jù)包方面有更好的表現(xiàn)，成為NR控制信道編碼方案之一。

　　NR支持基于波束的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提供更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署手段。LTE中同步、接入采用廣播傳輸模式，數(shù)據(jù)信道支持波束賦形傳輸模式。為了實(shí)現(xiàn)同步、接入和數(shù)據(jù)傳輸3個(gè)階段的匹配，NR中同步、接入、控制信道、數(shù)據(jù)信道均基于波束傳輸，并支持基于波束的測(cè)量和移動(dòng)性管理，以同步為例，NR支持多個(gè)同步信號(hào)塊，SSB可以指向不同的區(qū)域，比如樓宇的高層、中層和地面，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供更多可調(diào)手段。

　　NR支持?jǐn)?shù)字和混合波束賦形。低頻NR主要采用傳統(tǒng)的數(shù)字波束賦形，針對(duì)高頻NR，既需要補(bǔ)償路損，又需要考慮合理的天線成本，因而NR引入模擬+數(shù)字的混合波束賦形。NR下行支持最大32端口的天線配置，上行支持最大4端口的天線配置；在具體MIMO傳輸能力方面，下行單用戶最大支持8流，最大支持12個(gè)正交多用戶，上行單用戶最大支持4流。另，與LTE定義了多種傳輸模式不同，NR目前只定義了一種傳輸模式，即基于專用導(dǎo)頻的預(yù)編碼傳輸模式。此外，相比于LTE，5G新空口定義更多導(dǎo)頻格式（如Front-loaded和支持高速移動(dòng)的額外DMRS），以支持更多天線陣列模式和部署場(chǎng)景。

　　同時(shí)，3GPP注重新空口與LTE共存的場(chǎng)景，除了支持雙連接外，還支持新空口共享LTE上行資源，以提升新空口的上行覆蓋。

　　5G核心網(wǎng)設(shè)計(jì)

　　以控制與轉(zhuǎn)發(fā)功能分離為基礎(chǔ)，突出網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)差異化服務(wù)能力。架構(gòu)方面，5G核心網(wǎng)采用全新的基于服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)、新型架構(gòu)將原先的網(wǎng)絡(luò)功能分解為一組服務(wù)，每個(gè)服務(wù)都可以獨(dú)立發(fā)現(xiàn)和調(diào)用，重構(gòu)業(yè)務(wù)流程，結(jié)合基于NFV的網(wǎng)絡(luò)切片快速部署，新業(yè)務(wù)可以在幾周內(nèi)完成開(kāi)發(fā)，并實(shí)現(xiàn)分鐘級(jí)的上線運(yùn)行。控制平面功能方面，5G核心網(wǎng)根據(jù)終端類型和位置區(qū)域，提供不同的切片選擇、移動(dòng)性和會(huì)話管理策略，為不同業(yè)務(wù)提供差異化的接入服務(wù)。轉(zhuǎn)發(fā)平面功能方面，5G核心網(wǎng)支持分布式的轉(zhuǎn)發(fā)路徑設(shè)置和邊緣計(jì)算，優(yōu)化不同業(yè)務(wù)的吞吐量和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延。5G安全采用可擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議（EAP）框架實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證，支持用戶在接入網(wǎng)間無(wú)縫切換,同時(shí)，通過(guò)增強(qiáng)的安全機(jī)制進(jìn)行用戶隱私保護(hù)（如身份標(biāo)識(shí)等），并支持按需的用戶數(shù)據(jù)保護(hù)方法。

　　5G技術(shù)發(fā)展

　　5G技術(shù)將持續(xù)增強(qiáng)。3GPP已啟動(dòng)5G第二版本（R16）標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)研工作，在增強(qiáng)基礎(chǔ)的移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)能力和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能力的同時(shí)，重點(diǎn)提升對(duì)垂直行業(yè)應(yīng)用的支持，特別是對(duì)低時(shí)延高可靠類業(yè)務(wù)的支持。在移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)能力方面，R16重點(diǎn)研究多天線增強(qiáng)、載波聚合與大帶寬增強(qiáng)、遠(yuǎn)端干擾刪除、非正交多址和免許可5G技術(shù)。在基礎(chǔ)能力提升方面，重點(diǎn)研究終端節(jié)能、定位增強(qiáng)、移動(dòng)性增強(qiáng)、基于RAN的大數(shù)據(jù)收集與應(yīng)用、服務(wù)化架構(gòu)增強(qiáng)、智能化運(yùn)營(yíng)、切片增強(qiáng)等內(nèi)容。在垂直行業(yè)應(yīng)用方面，研究5G車聯(lián)網(wǎng)（NR V2X）、低時(shí)延高可靠（URLLC）增強(qiáng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)增強(qiáng)（NR IIoT）、NB-IoT/mMTC增強(qiáng)等內(nèi)容。

　　中國(guó)在5G標(biāo)準(zhǔn)制定中的作用

　　5G通信成為各國(guó)和地區(qū)爭(zhēng)搶發(fā)展的技術(shù)高地，多個(gè)國(guó)家都試圖在標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域擁有更多的話語(yǔ)權(quán),中國(guó)領(lǐng)先進(jìn)入奪得技術(shù)高的一面旗。

　　在整個(gè)5G應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)中，中國(guó)和美國(guó)相對(duì)而言處于領(lǐng)先地位，中國(guó)很早就開(kāi)始參與5G標(biāo)準(zhǔn)的制定。中國(guó)在3G、4G時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，投入了巨量資金，這為5G時(shí)代的領(lǐng)先奠定了基礎(chǔ)。

　　中國(guó)在標(biāo)準(zhǔn)組織擔(dān)任關(guān)鍵職位的有30余個(gè)，投票權(quán)超過(guò)23%，文稿數(shù)量30%，牽頭項(xiàng)目占比40%。在無(wú)線靈活系統(tǒng)設(shè)計(jì)、無(wú)線基礎(chǔ)技術(shù)、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和大規(guī)模天線等關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定都起著至關(guān)重要的作用。

　　其中中國(guó)移動(dòng)在SA標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)方面做出重要貢獻(xiàn)。在獨(dú)立組網(wǎng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化工作方面，中國(guó)移動(dòng)在3GPP擔(dān)任了下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（5G）研究、5G系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人工作，主導(dǎo)提出了基于服務(wù)的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（SBA），是5G獨(dú)立組網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)。此外，還牽頭推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)切片架構(gòu)、用戶數(shù)據(jù)融合架構(gòu)等工作，并在功能軟件化、C/U分離、邊緣計(jì)算方面發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用。中國(guó)移動(dòng)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)領(lǐng)域提交了250多篇文稿，通過(guò)了70多篇文稿，是全球運(yùn)營(yíng)商中最多的。