在过去40年左右的时间里,移动通信经历了飞跃式发展,给人们的生活方式、工作模式以及政治经济等方面带来了深刻影响,人们一直在追求更高性能的移动通信网络。
第五代移动通信网络(简称5G网络或5G),是为构建网络型社会并实现万物互联的宏伟目标而提出的下一代移动网络。随着LTE等第四代移动通信网络进入规模化商用阶段,5G网络的研究已成为世界各国关注的焦点。5G网络的实现需要依赖于系统架构和核心技术的变革与创新。目前,5G网络还处于技术和标准的初级研究阶段。5G网络的新架构、新业务、新技术对安全提出了新的挑战。
5G的关键性能指标主要包括支持0.1～1 Gbit/s的用户体验速率,数十Gbit/s的峰值速率,数十Tbit/(s·km2)的流量密度,100万/平方千米的连接数密度,毫秒级的端到端时延,5个9(99.999%)的可靠性以及百倍以上能效提升和单位比特成本降低。此外,绿色节能也是5G发展的一个重要指标,以实现无线通信的可持续发展。
5G关键技术主要来源于无线技术和网络技术两方面:无线技术领域包括大规模多天线技术(massive-MIMO)、超密集组网、全频谱接入、新型多址、新型多载波、先进调制编码、终端直通技术、灵活双工、全双工、频谱共享和C-RAN等。在网络技术领域,基于软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的新型网络架构已取得广泛共识。此外,还包括移动边缘计算(MEC)、无线MESH、按需组网等关键技术。
5G业务应用从移动互联网扩展到移动物联网领域,服务对象从人与人通信拓展到人与物、物与物通信,将与经济社会各领域深度融合,引发人们生产生活方式的深刻变革。国际电信联盟无线电通信局(ITU-R)定义了5G的三类典型业务场景:增强移动宽带(e MBB)、大规模机器类通信(m MTC)和超可靠低时延通信(u RLLC),三类业务场景应用需求以及对网络的性能要求各不相同。
与4G相比,5G网络整体架构延续4G特点,仍采用接入层、核心网层和应用层三层架构。不过,为了应对5G需求和场景对网络提出的挑战,并满足更加灵活、更加智能的发展趋势,5G网络进行了创新和变革。5G网络的主要特征包括以下几点:采用新型基础设施平台和新型核心网架构,比4G支持更多样化的业务场景,支持更高的性能指标,并提供更强、更灵活的通信安全能力。(www.xing528.com)
2012年,欧盟正式启动METIS(Mobile and Wireless Communications Enables for Twenty-Twenty(2020)Information Society)项目[1],来进行5G移动通信网络的研究。2013年12月底欧盟宣布成立5GPPP(5G Infrastructure Public-Private Partnership),作为欧盟与未来5G技术产生共生体系发展的重点组织。英国政府联合多家企业在萨里(Surrey)大学成立5G研发中心,致力于5G的研究。[2]在亚洲,韩国于2013年开启了“GIGA Korea”5G项目;中国IMT-2020推进组也于同年成立,团结亚洲地区的5G研究力量,共同推进5G技术标准的发展[3];印度则在2015年启动“数字印度”计划,并在2017年9月成立工作小组,为2020年印度推出5G网络制定路线图。[4]
5G技术将大力推动经济增长。到2035年,5G将在全球创造12.3万亿美元的经济产出。这几乎相当于所有美国消费者在2016年的全部支出,并超过了2016年中国、日本、德国、英国和法国的消费支出总和。[5]到2035年,全球5G价值链将创造2 200万个工作岗位。
5G价值链平均每年将投入2 000亿美元,持续拓展并增强网络和商业应用基础设施中的5G技术基础。上述数字几乎相当于2014年美国联邦、州和地方政府在交通运输基础设施方面支出总和的一半。
此外,5G部署将推动全球实际GDP的长期可持续增长。2020—2035年,5G对全球实际GDP增长的贡献预计将相当于一个与印度同等规模的经济体——印度目前是全球第五大经济体。
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