5G，全稱5thGeneration，即第五代移動通信。蜂窩移動通信從模擬通信（1G）演進到目前已經普及的LTE（4G），已經經歷了4次更新換代。而從2012年開始，5G網絡的研究和試驗正在快速推進。

　　由于低頻段資源的稀缺，僅依靠提升頻譜效率無法滿足大容量地區數據增長的需求，因此，通過增加單位面積內小基站密度，形成超密集組網，是解決該問題的最有效手段。

　　根據3GPP對某密集住宅區場景及辦公樓場景的小基站部署實驗統計，隨著小基站數目的增加，系統容量逐漸升高。密集住宅場景下：當部署8個小基站時，系統容量達到僅宏基站蜂窩覆蓋的13倍。辦公樓場景下：當每層部署40個小基站時，系統容量可提升至單小基站部署的14倍。

　　系統容量與小基站部署數量的關系——部署小基站大大提升了密集住宅區的系統容量，最多可達13倍

　　系統容量與小基站部署數量的關系——部署小基站大大提升了辦公樓場景下的系統容量，最多可達14倍

　　隨著小區部署密度的增加，超密集組網需要解決如干擾、移動性、站址、傳輸資源以及部署成本等問題。為了滿足大容量場景的需求和技術挑戰，實現易部署、易維護、用戶體驗輕快的輕型網絡，5G的超密集組網還需要解決如下技術：接入和回傳聯合設計、干擾管理及抑制、小區虛擬化技術等。

　　（3）接入技術3——全頻譜接入：增加6GHz以上高頻段，高低頻混合組網
如果把移動通信系統的建設看成是開發商蓋“房子”，那頻譜的作用就是“土地”，只有有了土地，開發商才能蓋好房子。過去2G、3G、4G網絡，主要用的是6GHz以內的低頻段，而5G有著高數據流量和高傳輸速率的需求，根據ITU-RWP5D對2020年IMT（國際移動通信）頻譜需求預測，中國2020年頻譜需求總量為1490-1810MHz，而與我國目前已規劃的IMT總頻率687MHz相比仍然有800MHz的頻譜缺口。所以5G將會是混合6GHz以下低頻段和6GHz以上高頻段，其中低頻段是5G的核心頻段，用于無縫覆蓋；高頻段作為輔助頻段，用于熱點區域的速率提升。

中國IMT（國際移動通信）系統三大運營商的頻段劃分情況

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2020年頻譜需求總量

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　　高頻通信在軍事通信和無線局域網（WLAN）等領域已經獲得應用，但是在蜂窩通信領域的研究尚處于初步階段。高頻信號在移動條件下，易受到障礙物、反射物、散射體以及大氣吸收等環境因素的影響，高頻信道與傳統蜂窩頻段信道有著明顯差異，因此，在全頻譜接入方面，還需要解決如下技術：高頻信道測量與建模、高頻新空口、組網技術以及高頻毫米波器件。

　　（4）接入技術4——新型多址：搭建更多專線，減少多余信令開銷
多址技術是基站區分終端用戶的技術。3G時代的CDMA（碼分多址）、4G時代的OFDMA（正交頻分多址）等都是重要的多址技術，5G時代為了應對海量終端的接入，將引入多址技術。

　　新型多址技術包括：SCMA（基于多維調制和稀疏碼擴頻的稀疏碼分多址技術，華為提出）、PDMA（基于復數多元碼及增強疊加編碼的多用戶共享接入技術，中興提出）和MUSA（基于非正交特征圖樣的圖樣分割多址技術，大唐提出）為代表的新型多址技術。
新型多址技術帶來的優勢：a）提升系統頻譜效率；b）成倍增加系統接入容量；c）通過免調度傳輸簡化信令流程，降低空口時延。

　　新型多址技術相比較LTE優勢：下行吞吐量提升86%，用戶連接數提升3倍

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　　（5）接入技術5——新型多載波：靈活配置的子載波長度

　　OFDM是4G的主要載波方式，在5G時代，OFDM仍然是基本的載波方式，但為了應對5G業務多樣化需求、更高頻譜效率等需求，5G網絡將應用濾波器對子載波進行過濾，為不同業務配置不同的時延、帶寬等參數，自適應地應對高速移動、物聯網等業務。
新型多載波技術包括：F-OFDM（華為提出）、FB-OFDM（中興提出）、UFOFDM（上海貝爾提出）。

　　（6）接入技術6——終端直連：鄰居之間不經快遞直接傳信息
終端之間通信的傳統模式是“終端-基站-終端”，而終端直連通信是一種“終端-終端”的模式，不再經過“基站”這個“快遞公司”。終端直連通信可以減輕基站負擔、減小通信時延，是5G網絡的重要延伸技術。
終端直連主要采用WiFi、Bluetooth、LTE-D2D等技術，與傳統的蜂窩通信融合以后，可產生智能交通的V2V/V2I（車車、車路）通信、多用戶協作通信、數據共享網絡等新應用場景。

終端直連示意圖

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　　5G網絡架構的設計可以分解為上層針對功能的系統設計和下層面向部署的組網設計，并最終呈現功能按需重構、平面合理劃分、資源彈性供給和組網靈活部署的全新架構。5G網絡架構典型服務能力主要包括：網絡切片、邊緣計算MEC、按需重構的移動網絡，網絡能力開放等。

　　（1）網絡架構能力1——網絡切片：SDN、NFV、云化等技術的集合體，滿足5G各類應用場景的定制化需求從過去的2G、3G到目前4G網絡，傳統的移動網絡主要服務移動手機用戶，因此采用單一服務能力的網絡層級，然而在5G時代，移動網絡需要服務各種類型和需求的設備，對移動性、計費、安全、策略控制、延時、可靠性等方面有各不相同的要求。例如一個大規模物聯網服務連接固定傳感器測量溫度、濕度等，并不需要傳統移動網絡那些主要服務手機的切換、位置更新等特性。因此，為了滿足5G時代多類型用戶需求，除了無線接入側用到多載波等技術外，網絡側也需要通過網絡切片技術實現將不同業務劃分在不同通道，為典型的業務場景分配獨立的網絡切片。

　　VPN是網絡切片的基本版本，而SDN（軟件定義網絡）、NFV（網絡功能虛擬化）、云化等技術作為網絡切片的重要技術，SDN通過對流量的頂層設計，實現5G復雜場景下的網絡側的整體接入性能；基于NFV按需編排網絡資源，滿足端到端的業務體驗和高效的網絡運營需求。5G網絡的NFV將從核心網全面延伸到無線接入網。

　　最新產業情況：2017年3月，巴塞羅那2017年MWC大會上，中國移動、華為、德電、大眾聯合發布了服務可保證的5G網絡切片白皮書。

傳統網絡與切片網絡示意圖

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　　（2）網絡架構能力2——邊緣計算MEC：通過本地計算、存儲，實現快速響應和傳輸
目前傳統的網絡架構是把運算、存儲等業務能力放在“云端”，但是在5G時代，隨著終端連接數量增加以及業務時延要求的提高，決定了業務終結點不可能全部在核心網后端的云平臺，邊緣計算MEC應運而生，將業務平臺下沉到網絡邊緣，為移動用戶就近提供業務計算和數據緩存能力。

　　邊緣計算的帶來的優勢：a）降低業務時延，如4K視頻、VR/AR等，降低時延有效減輕觀看者眩暈效果；b）業務本地化，減輕遠程傳輸壓力，如某些區域性的物聯網業務，可以本地終端業務，減輕回傳網絡壓力。

中興通訊基于5G架構的MEC解決方案

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　　（3）網絡架構能力3——網絡能力開放：開放調用菜單，方便第三方運營及發展大數據

　　產業

　　用戶體驗優化和新型商業模式探索，是移動網絡發展永恒的課題。4G網絡采用“不同功能、各自開放”的能力開放架構，控制單元分散，能力開放平臺接口協議多，導致支持能力開放的網絡架構復雜，部署難度大，用戶體驗差。在5G時代，將通過如下技術，實現能力平臺的開放：

　　a）基于控制轉發功能分離的架構原則，5G網絡能力開放平臺實現了對集中部署的控制面功能的統一調用；

　　b）基于虛擬化的基礎設施平臺，5G網絡能力開放平臺優化了基礎設施資源的管控和調度能力；

　　c）基于網絡邊緣計算平臺，5G網絡能力開放平臺提供第三方業務運營的管控能力；

　　d）通過能力開放平臺與大數據分析中心進行對接與聯動，提供大數據產業的開放數據源。

5G能力開放平臺

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