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官方商城作为下一代移动通信网络标准的5G技术集合了世界范围内ICT专家和科研工作者的智慧结晶，随着全球商用步伐的日益加速，5G产业发展的大潮向我们缓缓打开了一部波澜壮阔的技术画卷。这是迄今为止，人类对于看似遥不可及的未来移动通信技术最大胆的想象。对于5G协议标准的官方命名是New Radio（NR），俗称新空口技术。很多读者十分感兴趣的是，5G相比4G移动通信在技术特点以及组网运维方面到底新在了哪些方面？为此，本报记者特地邀请业界著名移动通信专家张阳博士，在本报开辟了“5G新在哪儿”专栏，从各个角度介绍5G的“新”。本期是第一篇，首先从宏观的视角看5G全产业到底都有哪些新的设计理念与发展方向。
5G作为一种全产业链创新的技术，可以认为是第一次真正以应用为导向进行的通信协议标准制定和系统设计，是一次由高层带动底层设计的革命。5G作为通信系统中的“变形金刚”，提供了一整套统一基础的框架机构，可以适用于多种应用需求。归纳而言，包括如下新特点：
新的应用需求
5G作为一种以应用驱动进行设计的通信系统架构，其设计之初的目标以及需求非常明确，主要是为了提供高可靠性（低误码率）、低时延服务，其中高可靠性意味着在限定的时延下传送近似0误码的数据包。可以通过成功传输包的比率（或者反向的误包率）来评估可靠性，不同的URLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications） 用例对于所需的比率以及时延门限可能有所不同；而高可用性则涉及通过3GPP系统提供可靠服务的通信链路，这里通信链路包括端到端的通道，其中含空口链路、传输链路以及不同软硬件功能。高可用性本质意味着质量以及容量的保障，5G在系统架构设计时强调一种更高的适配性，空口是一种标准化接入层技术，可以通过软硬件资源、频率、参数调整适配不同的应用场景以及需求；而5G对于低时延的目标则有明确的衡量标准，例如控制面时延是指设备从IDLE态转换到数据连续传输状态的时延，目标值为10ms，而对比LTE的时延则是50～100ms。用户面时延指UE/BS不处于DRX状态下，应用层数据包通过无线协议栈2/3层进口SDU到对端无线协议栈2/3层出口SDU的时延，对于上下行的用户面时延要求都是0.5ms（注：LTE一个子帧1ms，一个时隙0.5ms）。间歇式的小包业务（IoT）时延是在基于最大路损164dB前提下，上行发送20byte应用数据包时（物理层105byte）不超过10秒。
新的组网模式
5G组网方式较4G更加新颖灵活，主要包含去中心化部署、与LTE共站址部署、中心化部署、跨运营商共享部署四种方式，各种方式适用场景不同，组网特点也各不相同。例如对于去中心化部署方式，其网络节点扁平化，接入网元节点互联互通，可与LTE的eNB连接，组网模式与4G现网相同；在现有站址资源稀缺的情况下，可以采取与LTE共站址进行组网部署，既可以通过共基带处理单元实现物理资源深度融合，也可以单纯地以共机框、共机房、共天面的方式实现物理资源的复用，这种组网方式可以通过异系统互联以及业务均衡方式最大化利用频谱资源，同时比较容易实现负荷分担；中心化组网方式意味着集中式部署，这就是C-RAN的概念，其中CU与DU分离实现了协议栈之间的解耦，同时可以节省基站机房资源，很好地实现负荷和资源的分担利用，也可以提升CoMP多点协作等技术的性能；跨运营商共享组网方式可以采取异构组网方式（多个小区域），共享接入网频率，可以是公共频率也可以是某一运营商频率。在非共享区域与共享区域之间的移动性能应该与LTE网络系统内的移动性能相当。
新的接入网络架构
全新接入网可兼容现网LTE基站，主要包含两种逻辑网元，一种是5G基站gNodeB，负责提供NR的用户面和控制面协议；另外一种是升级版的LTE基站eNodeB，负责提供E-UTRA的用户面和控制面协议。现网LTE接入网逻辑节点（eNodeB）之间的接口称作X2接口，而5G接入网逻辑节点（gNodeB）之间的接口称作Xn接口，gNodeB与5G核心网之间的接口称作NG接口。接入网与核心网的组网架构在标准协议中进行了多种定义，较常用的包括独立组网的Option2（gNB与5G核心网NGC互联，该种组网方式的特点是需要新建核心网和接入网）和Option5方案（eLTE eNB与NGC互联，该种组网方式的特点是可利旧升级存量LTE基站，进行核心网替换，网络投资较小），同时包括非独立组网的Option3/3A（NR非独立设置，NR用户面可通过LTE eNB〈3〉与现有核心网互联，也可以直接互联〈3A〉，该种方式利于快速部署，现网升级利旧）和Option7/7A方案（NR非独立设置，NR用户面可通过LTE eNB〈7〉与NGC互联，也可以直接互联〈7A〉，保留LTE接入网设备，替换现有核心网）。
新的应用场景
5G应用场景主要包含三大类，eMBB（enhanced Mobile BroadBand）增强型移动宽带服务（相比URLLC可能有一定时延）,此类场景的典型应用例如AR/VR、高清电视信号传输等对于带宽的需求很高，在能保证传输质量的前提下，我们将来坐在电视前就可以身临其境地感受到以球员视角进行的实时影像回传；mMTC（massive Machine Type Communications）海量物联网通信则面向提供百万规模的物物连接，实现万物互联，可以实现物品远程定位、数据采集、实时监控或者对于物的自动化管控；URLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications）极端可靠低时延通信面向对于时延相当敏感，对网络性能极端依赖的那些应用需求，例如车辆自动驾驶接管、远程医疗、户外手术、紧急救援等。
新的评估体系
5G基于传统4G数据网络评估体系，衍生出一些新的评估量化维度，例如对于峰值速率的要求进一步提升，单站最高理论速率，目标值是下行20Gbps，上行10Gbps；峰值频谱效率，频率归一化下单站最高理论速率，目标值是下行30bps/Hz和上行15bps/Hz；控制面时延：指从IDLE态到业务传输态，目标值为10ms；用户面时延：不考虑DRX下，端到端数据包传输时延，对于URLLC业务，目标值上行0.5ms，下行0.5ms，对于eMBB业务，目标值为上行4ms和下行4ms；间歇小包业务时延：端到端数据包传输时延，在最大路损164dB条件下，传送20byte应用包时延不超过10秒；移动服务中断时间：这项指标主要评估NR系统内同频切换或者异频切换系统服务中断时间，目标为0ms，在特殊场景下，例如偏远低价值区域，该指标门限可适当放宽，10秒；可靠性：该指标评估在特定信道环境下，在指定时延下，空口端到端包传送成功率，对于一般URLLC业务，目标值为用户面时延1ms，传送32byte成功率为99.99999%；覆盖：边缘速率160bps下的最大路损，目标值为164dB；UE电池寿命：mMTC电池寿命10年；UE能量效率：评估UE在尽可能减少耗能的前提下提供更多的宽带数据业务；服务区域业务容量：指每单位地理面积下总业务吞吐率（Mbit/s/m2）；连接密度：给定丢包率前提下能够提供的连接数，目标值1000000 device/km2；移动性：意味着在保障QoS下，最大用户移动速度，目标为500km/h；网络能耗效率：网络设备进一步降低功耗，实现绿色节能。
新技术
5G通过大规模阵列通道实现的Massive-MIMO天线技术不仅在覆盖能力方面进一步提升，同时能够有效缓解容量压力。在无线空口技术创新方面，5G不仅采取了更优化的编码调制技术进一步提升频谱传输效率，还采取了灵活可变的物理层参数设置以及信令流程进一步支持5G面向多种需求的设计理念。在优化组网架构方面，大量引入小基站实现宏微协同，不仅加强室内区域的深度覆盖，同时也能针对业务量动态变化趋势实现小区分裂或者合并，缓解容量攀升带来的压力，同时还可以实现用户定位等辅助应用需求。另外，5G不仅仅是传统通信技术的革新，由于其大带宽所带来的数据颗粒度进一步细化，也为与IT技术的深度融合创造了条件，使得边缘计算、大数据、人工智能、软件虚拟化、云计算等技术与移动通信技术深度融合发展成为可能。
新的运维模式
随着5G业务的发展，不仅需要考虑与现有4G网络的协同运维，同时还需要针对5G的独有特点进行考量。初期5G采取非独立组网模式（NSA），可以利旧站点快速实现连片部署，但是对于锚定载波的选取、频率的重耕、与4G网络的协同天馈优化、邻区参数设置等诸多方面都需要重点关注。另外，还需提前针对5G基站的能耗增加进行节能措施研究，进行机房配套用电改造的合理规划。同时，应对重点业务区域潜在大带宽流量需求，并适配新型的BBU AAU单站架构，需提前进行前传传输网络资源预留，以及C-RAN架构下涉及机房的改造升级。
新玩家
在传统通信设备供货模式中，运营商需要采购并使用专用通信硬件系统，软硬件紧密耦合，主设备厂家将软件整合捆绑在硬件中一起采购供货。在5G产业发展中，随着通用硬件的处理能力提升，并结合CU与DU的分离架构可以实现软硬件充分解耦，导致供货模式可能产生根本性的变化，由传统电信设备巨头控制的通信市场可能会引入更多参与者，更多主导IT软件研发的公司可能成为全新的玩家。
新思维
5G技术颠覆传统通信系统中组网主体架构更倾向于固定稳态常规思路，使得运营商能够通过灵活多变的网络配置重构网络。从这一点来看，5G不仅是一种技术标准创新，一种运维流程的革新，一种供求模式的更新，更是一种全新思维模式的大胆探索。5G不仅需要依靠其自身的“内涵”——智能通道运维能力的提升带来更好的网络体验，更需要凭借其“外延”——在大数据变现、内容创新等方面促进本身价值的提升，因此，5G是全产业链的共同机遇。
