以用户体验为中心，构建创新融合的第五代移动通信(5G)网络

1、关于5G

    观察当今ICT行业的发展趋势，除了计算、存储及网络等传统物理要素在不断演进和融合外，智能终端和移动（Mobile）网络技术的发展将“人”这一主体引入ICT行业，我们称之为“M-ICT”。5G将是M-ICT最重要的基础，以“人的体验”为中心，在终端、无线、网络、业务等领域进一步融合及创新。5G将为“人”在感知、获取、参与和控制信息的能力上带来革命性的影响。5G的服务对象将由公众用户向行业用户拓展，吸收蜂窝网和局域网的优秀特性，形成一个更智能、更友好、用途更广泛的网络。5G将渗透到人类生活的方方面面，与其他成功商用的技术和谐共存。

2、5G面临的挑战

    5G的研究将从单纯提升带宽转向大幅提升用户体验，从满足个人信息消费应用转向满足万物互联的信息化社会应用。5G在技术发展上面临着三大挑战。

挑战一：无处不在的服务

    在M-ICT时代，用户需要更便捷高效地使用移动办公、信息分享、社交互动、电子商务、互联金融等移动互联网业务。5G的研究将从改善用户体验着手，围绕用户的服务需求来建立用户感知模型，进而在网络容量、带宽保障、峰值速率、网络时延、高精度室内定位等关键技术指标上有量级的提升。

挑战二：海量的信息连接

    5G网络不仅仅建立人与人之间的高速连接，同时也建立“人与物”及“物与物”之间的高速连接。物理世界与数字世界是以信息为纽带，通过建立泛在的多用途的高速连接网络，5G作为信息化社会的一个综合基础设施，为社会生活和行业应用等提供高效连接，它是一个海量的连接，远远超过现有连接总量。这对网络能力和稳定可靠性带来巨大挑战。解决这一挑战，5G必将把办公、购物、医疗、教育、娱乐、交通、社交等各垂直行业的价值环节和生产要素更大规模地纳入移动互联网产业。在互联网上构建“物理图谱”，将物理世界搬至互联网，将数字世界和物理世界合二为一。

挑战三：绿色节能

    5G必须在绿色节能方面有巨大提升。M-ICT时代，5G网络为了满足人们无处不在的服务需求和海量信息连接需求，必须是一张庞大密集的覆盖网络，按照现有技术，将带来巨大的能源消耗。另外，终端是人及物与整个网络连接的桥梁，也是“用户体验”的直接呈现者，5G终端将汇集各种感知技术、新媒体技术、新材料技术，也将面临更巨大的功耗挑战。5G需要通过网络架构变革、各类网元功能和组织结构的重组，达到网络和终端的节能目的。

3、技术展望

    5G研究将专注面向用户体验的提升、面向信息化社会的业务应用和构建融合智能化的网络。

3.1 超大数据流量实现技术

    M-ICT时代，移动智能终端及云应用等将催生数据流量持续爆炸性增长，无线网络要支持超大数据流量，需要在无线链路、频谱使用和组网3个维度开展研究。

3.1.1 无线链路效率的提升

    无线链路效率提升可以突破的方向包括编码调制、多址技术和接收机领域。在编码调制领域重点研究非线性多用户预编码、新型联合调制编码、网络编码等技术。在多址技术领域重点研究非正交多址技术。在接收机领域重点研究能够支持MIMO（Multi Input and Multi Output）传输的新波形和短无线链路的全双工传输。以上这些技术的组合，可以显著提升无线网络的传输性能。

3.1.2 频段的延伸和灵活管理

    5G可以通过增加新的工作频段提供更高数据带宽。可使用的新频段包括3GHz以上，甚至于毫米波的一些频段。这些频段具备向室内及热点用户提供光纤级带宽的速率能力。在开辟新频段的基础上，5G可以引入动态频谱智能管理技术使其工作在非授权频段和非主用频段。

3.1.3 密集组网

    局部热点地区将是5G的重要应用场景，具有超大容量需求。可通过密集组网方式提升单位空间的带宽能力。各种新型高速无线局域网接入点和蜂窝小基站，共同构成立体的超密集网络架构，形成一张超级带宽能力网络。

3.2 网络的云化和智能化

    面对数字流量的巨大变化，5G网络结构将向云化和智能化转变。M-ICT时代要求人与人、人与物、物与物之间无缝联通，任何个人、企业甚至机器都有可能既是信息服务的消费者，又是信息服务的提供者。他们形成全新的关系型数字生态系统，并引发数字流量的快速增长，云化和智能化的网络才能够应对这样的挑战。

3.2.1 接入网的云化

    5G将是一个基于云处理的异构网络。这个网络在引入新的无线技术的同时要满足对现存无线制式的接入控制，这就需要建立一种新的控制机制协调各种无线制式之间、频段之间、小区之间的无线资源，以显著提升用户在各种场景下的数据接入能力。将无线资源的管理和调度功能进行云化可以实现上述功能，并降低网络建设和管理成本，方便5G及现有无线网络的统一运营。

3.2.2 网络架构进一步扁平

    5G网络架构将根据M-ICT时代的业务特性进行扁平化改造，比如利用软件定义网络及网络功能虚拟化等技术将垂直的网络架构演进为水平的网络架构。另外，5G将增强无线接入网功能、简化网关功能、降低网络复杂性。5G网络控制面集中化和转发面通用化易于支持多种业务，如增值业务、大数据分析、管道能力开放等。

3.2.3 多网络技术融合

    5G需要考虑将多种接入技术，包括新型高速无线局域网技术和短距离连接技术等，融合到统一的体系架构下，重点研究多制式的融合、智能管理和构建云化的通用平台。

3.2.4 超低时延的实现

    降低用户响应时延是提高用户体验的一个重要手段。5G可以在网络时延、回传时延、接入时延和终端时延4方面逐步降低用户响应时延。可以使用的技术和策略包括预调度、本地化网关、本地化缓存、快速解码、面向业务的QoS控制等。

3.3 业务和网络的深度融合

    M-ICT时代，移动多媒体业务将得到快速发展。在目前的网络和服务架构下，一些大流量的业务如“超高清”的移动视频，虚拟/增强现实业务等必将引爆全网络的数字洪水。5G中这些业务将不仅仅由云端提供，也可以由网络直接提供。此外，以“智能管道”和“业务感知”为特征的业务和网络深度融合技术能极大提高用户体验，降低网络建设和运营成本。

3.4 网络能力开放

    M-ICT时代，网络服务模式将构建在一个开放的统一的平台上。5G网络在为用户提供基础服务的同时，可以开放自身的接口，第三方开发者通过运用和组装接口产生新的应用，为用户提供更多的业务。

4、合作

    面向M-ICT时代的5G不仅是ICT行业高度发展的基础，也是支撑ICT应用向其他行业高度渗透和融合的基础。发展5G前期需要聆听来自垂直行业的需求，与垂直行业建立密切的合作。

    5G发展过程中需要关注运营商在网络建设、网络运营和网络维护方面的需求。运营商和设备商的深度合作是实现“服务无处不在”和“完美的用户体验”目标的基础。

    5G发展所面临的巨大技术挑战，也为学术界和工业界的深度合作提供了机会。

    国际标准化组织/论坛，如ITU、NGMN、3GPP、IEEE等，都是开展5G需求汇集、技术研究和技术标准化的重要机构，也是5G国际合作的重要平台。产业界和学术界可以充分利用这些平台对5G的发展贡献各自的力量。

5、总结

    5G是M-ICT时代的网络根基。5G将以人的体验为中心，进行多种维度的融合创新。5G将为用户提供“超大容量的带宽”，为各行各业提供“海量的连接”，实现“无处不在的服务”和“完美的体验”。5G在能力提升的同时，也将降低网络和终端对能源的消耗。

    5G在体系架构上和移动互联网深度结合，向云化和智能化转变，通过业务和网络的深度融合最终会为用户带来更好的体验及服务。