引言：各類新型業(yè)務(wù)的興起以及用戶規(guī)模的迅猛發(fā)展，推動著移動通信系統(tǒng)的持續(xù)演進與革新。在十年一輪回的移動通信系統(tǒng)發(fā)展歷程中，眾多技術(shù)流派在激蕩的浪潮中歷盡沉浮。有多少技術(shù)方案曾如焰火般驚艷乍現(xiàn)，而后卻在轉(zhuǎn)瞬間化作過眼云煙，被塵封在故紙堆中。又有多少技術(shù)方案能真正經(jīng)得起理論、實踐與市場的多重考驗，從而有機會在人類文明史上留下一絲更為清晰的痕跡。如今4G系統(tǒng)的發(fā)展方興未艾，5G的步伐就已緊隨其后。移動通信系統(tǒng)的發(fā)展即將開啟新的篇章。在這歷史性跨越的前夜，讓我們以一個工程師的視角，從業(yè)務(wù)、技術(shù)、愿景、目標等多重角度對下一代系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)、發(fā)展趨勢與可能的技術(shù)路線進行探討。

一．演進歷程

移動通信系統(tǒng)的發(fā)展，十年一輪回。如圖1所示，第一代到第四代系統(tǒng)都是以標志性多址技術(shù)+典型業(yè)務(wù)類型作為其斷代依據(jù)：最早的商用移動通信系統(tǒng)采用了FDMA方式，能夠支持模擬話音業(yè)務(wù)；第二代系統(tǒng)采用了TDMA方式，支持數(shù)字化的語音及低速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)；第三代系統(tǒng)采用了CDMA多址技術(shù)，能夠支持多媒體業(yè)務(wù)；第四代系統(tǒng)則采用了OFDMA技術(shù)，支持移動寬帶（MBB）業(yè)務(wù)。

第五代系統(tǒng)是否仍然會沿用這種以多址技術(shù)革新和典型新業(yè)務(wù)為分界點的劃分方式呢？5G系統(tǒng)又將具有哪些顯著特征？會以什么樣的技術(shù)為支撐？要做出這樣的預(yù)測，首先需要從業(yè)務(wù)、市場和技術(shù)等多方面的發(fā)展趨向說起。

圖1.移動通信系統(tǒng)的演進歷程

二．總體趨勢

1.移動互聯(lián)網(wǎng)

圖2中描繪了移動通信系統(tǒng)的總體發(fā)展趨勢。其中，脫胎于傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的移動通信系統(tǒng)是以話音作為主要業(yè)務(wù)的。隨著多媒體業(yè)務(wù)的興起和CDMA技術(shù)應(yīng)用，自3G系統(tǒng)開始，數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)開始逐漸增加，并日益成為一種重要的業(yè)務(wù)類型。于此同時，與傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)并列的計算機系統(tǒng)也逐漸沿著從獨立的個人電腦向著以固定的網(wǎng)絡(luò)接入為主的桌面互聯(lián)網(wǎng)方向演進。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)，一個要移動一個要互聯(lián)，本來是你走你的陽關(guān)道，我走我的獨木橋。但是，隨著各自勢力范圍的擴大，兩股勢力在一個新的領(lǐng)域逐漸相互的滲透和融合。正是這種融合，推動了所謂的移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展。移動終端的發(fā)展形態(tài)就很好的印證了這兩種網(wǎng)絡(luò)的融合。如今的智能手機越來越像電腦，而源自電腦的各種PAD卻越來越像手機。它們之間的界限正在變得越來越模糊。

圖2. 移動通信系統(tǒng)總體發(fā)展趨勢

實際上，這種所謂的融合在一定程度上也是電信和計算機界相互斗爭的結(jié)果。劃分室內(nèi)外的墻壁是這兩股勢力爭奪的最初焦點。一座座建筑構(gòu)成了一個個小小的圍城，關(guān)在室內(nèi)的計算機網(wǎng)想要通過WiMax突圍到廣闊的室外天地中大有作為。而以廣域覆蓋為專長的移動通信網(wǎng)則想要繼續(xù)攻城略地，內(nèi)外通吃一統(tǒng)天下。從標準化和網(wǎng)絡(luò)部署與應(yīng)用的實際情況來看，以LTE為代表的傳統(tǒng)電信勢力似乎占據(jù)了絕對優(yōu)勢。但是這一表面上的優(yōu)勢卻并不意味著計算機界的落敗，對其而言無非是不需要再為了喝口牛奶而去親自養(yǎng)奶牛罷了。在應(yīng)用為王的移動互聯(lián)網(wǎng)時代，更是沒必要為了幾分薄利，再到通信民工更為擅長的管道鋪設(shè)領(lǐng)域去擠占我們最后的一畝三分田。

隨著智能終端的普及，以O(shè)TT為代表的種類繁多的應(yīng)用已強勢地擠占了傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的盈利空間，導(dǎo)致利潤向上層業(yè)務(wù)和終端領(lǐng)域的轉(zhuǎn)移。而應(yīng)用層面本就是計算機領(lǐng)域的傳統(tǒng)勢力范圍。同樣是由于智能化程度的大幅度提升，終端的諸多應(yīng)用功能已經(jīng)反客為主，反而使通信功能漸漸淪為一根不能徹底棄之的雞肋條。在一個靠粉絲靠情懷吸引用戶的時代，終端領(lǐng)域的一個個老牌通信巨頭們紛紛被蘋果這樣以計算機起家的企業(yè)打得落花流水。

2.物聯(lián)網(wǎng)

有人說，一切皆可數(shù)字化。對于通信界而言，與之對應(yīng)的下一句就是一切皆可互聯(lián)互通。因此，除了移動互聯(lián)網(wǎng)之外，另一類新型的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)主要就是由遍布在我們四周的原本相互獨立的設(shè)備所構(gòu)成的所謂物聯(lián)網(wǎng)。如果說移動互聯(lián)網(wǎng)基本還屬于人的網(wǎng)絡(luò)，那么物聯(lián)網(wǎng)則是包絡(luò)了物與物、人與物的更為廣闊的網(wǎng)絡(luò)。

業(yè)界對5G的構(gòu)想便是，在這兩張網(wǎng)絡(luò)的支撐下，通過云計算等新型技術(shù)，在2020年左右構(gòu)建出一個能夠?qū)崿F(xiàn)萬物互聯(lián)、無處不在，而又讓人身臨其境的通信系統(tǒng)。

三．市場趨勢

5G發(fā)展的驅(qū)動力之一，是上述業(yè)務(wù)的發(fā)展、融合以及新型網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的興起。而5G發(fā)展的另一大驅(qū)動力，或者說是壓力，則來自于系統(tǒng)規(guī)模的爆炸式發(fā)展。這里所說的系統(tǒng)規(guī)模包括了數(shù)據(jù)流量規(guī)模以及終端連接數(shù)規(guī)模。

圖3給出了我國的5G推進組織—IMT-2020對流量需求增長趨勢的預(yù)測結(jié)果。以北京的某些熱點地區(qū)（如西單、王府井等地）為例，2020年左右移動數(shù)據(jù)流量就將增長1000倍左右。數(shù)據(jù)流量的需求總量與業(yè)務(wù)類型及終端數(shù)量都有著直接的關(guān)系。圖4中首先給出了IMT-2020對終端連接數(shù)量發(fā)展趨勢的預(yù)測，業(yè)務(wù)類型對數(shù)據(jù)流量需求的影響將在后續(xù)章節(jié)中進一步分析。

圖3. IMT-2020對數(shù)據(jù)流量增長趨勢的預(yù)測

圖4. IMT-2020對終端連接數(shù)增長趨勢的預(yù)測

根據(jù)這一預(yù)測，2030年全球移動終端數(shù)量將達到180億部。值得一提的是，隨著時間的推移，2030年左右物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備相對于人口數(shù)和傳統(tǒng)移動終端數(shù)將會出現(xiàn)巨大的飛躍。圖5中給出了ITU對于移動終端（非物聯(lián)網(wǎng)終端）數(shù)量和終端類別占比的發(fā)展趨勢預(yù)測。從中可以進一步看出，在這些移動終端中，絕大多數(shù)將是智能手機或平板電腦等靠流量吃飯的智能設(shè)備。

圖5. ITU對移動終端數(shù)量及各類別終端占比發(fā)展趨勢的預(yù)測

四．業(yè)務(wù)需求

根據(jù)第二節(jié)中的討論，巨大的數(shù)據(jù)流量和巨大的終端數(shù)量，必定會對未來的移動通信系統(tǒng)造成巨大的壓力。在此，讓我們進一步探討一下，究竟是什么樣的業(yè)務(wù)能夠?qū)е聰?shù)據(jù)流量和連接數(shù)需求的爆炸式發(fā)展。

1.超高清、三維化視頻

有效性和可靠性是我們對通信系統(tǒng)的的兩個最基本要求。所謂有效性即信息的保真度。在從信源到信宿的傳遞過程中，我們希望通信系統(tǒng)能夠盡可能真實地再現(xiàn)信息源。例如所謂標清、高清、全高清、超高清等一系列概念主要強調(diào)對視覺信息細節(jié)的再現(xiàn)，追求的是一種分毫畢現(xiàn)的視覺體驗，而三維化則可以進一步增進用戶的視覺感受。可以想象，對細節(jié)視覺信息的精準再現(xiàn)必然會導(dǎo)致信息量的激增和對傳輸速率要求的大幅提升。例如8K的3D視頻經(jīng)過100倍壓縮之后，仍然需要1Gbps的傳輸速率。

2.浸入式視頻/增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實

目前，人們對保真度的追求主要針對視覺和聽覺信息。實際上，在我們完整的感官世界中，既包含視覺、聽覺也包含了嗅覺、味覺、觸覺等一系列的感知形式。而且，如果單純以一種置身事外的方式完美再現(xiàn)視覺信息，并不足以給人真正帶來身臨其境的所謂臨場感受。這種能夠完整再現(xiàn)的臨場感正是增強現(xiàn)實及虛擬現(xiàn)實技術(shù)追求的終極目標。如果要以虛擬現(xiàn)實、浸入式體驗的方式進行通信或在線游戲，除了數(shù)據(jù)速率需求之外，還會帶來對時延控制的極端要求。

3.云桌面

有了強大的計算中心和接入網(wǎng)絡(luò)之后，很多日常的計算機操作，包括基本的文件存儲與讀取都可以在云端進行，由此便產(chǎn)生了所謂云桌面的概念。基于云桌面，用戶本地可能只需要顯示器、鍵盤、鼠標等基本的I/O設(shè)備即可。為了獲得與本地存儲與讀取相當?shù)捻憫?yīng)時間，必然會對接入網(wǎng)的傳輸速率與時延產(chǎn)生極高的要求。

4.OTT

OTT即over the top，其典型代表包括skype和微信等。這是一類令運營商深惡痛絕的業(yè)務(wù)。Over the top一詞本身就極具挑戰(zhàn)意味：over誰的top？實際上OTT正是騎在運營商的頭上，讓太歲幫忙給他數(shù)鈔票。如今的運營商，和我國的鐵路系統(tǒng)非常相似：鐵路是我鋪的，火車是我開的，車上的高價盒飯是我壟斷著的，車上推著鐵皮小車不厭其煩地高價叫賣啤酒飲料礦泉水雞爪泡面火腿腸的服務(wù)員也是我家親戚。你們想想，我開著著火車，帶著老婆出了城，吃著火鍋唱著歌，突然就被麻匪給劫了。對運營商而言，這其中的苦澀和失落感不言而喻。

這群麻匪不知從哪站爬上車來，穿梭在運營商的客戶中，以幾乎不要錢的方式向乘客們提供各種新奇而又便捷的服務(wù)。這群劫富濟貧的俠士讓飽受壟斷之苦的普通用戶為之而歡呼雀躍，但卻讓運營商們?nèi)f分頭痛。OTT業(yè)務(wù)需要海量的小數(shù)據(jù)包頻繁交互，由此會帶來信令開銷的大幅度增加，從而極大地增加了網(wǎng)絡(luò)的負擔。這樣看來，OTT業(yè)務(wù)不但占了大便宜，還給網(wǎng)絡(luò)的運行留下了一堆垃圾。最為關(guān)鍵的是，OTT業(yè)務(wù)的激增加速了利潤向傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)之外的上層服務(wù)的轉(zhuǎn)移，使運營商日漸淪為類似公路和水電煤氣之類的低層次基礎(chǔ)服務(wù)提供者和他人謀利的通道。

5.極端場景業(yè)務(wù)體驗

LTE這樣的移動通信系統(tǒng)，已經(jīng)實現(xiàn)了讓一部分人先富起來。在信道條件理想、信噪比較高的區(qū)域可以通過AMC及MIMO支持較高的數(shù)據(jù)速率。但是，如社會現(xiàn)狀一樣，先富起來的人絕對沒有動力帶動大家共同致富。通信系統(tǒng)的用戶群也是社會的一個縮影，在這樣的小社會里，同樣不患寡而患不均。因此，數(shù)據(jù)速率的不平衡往往會導(dǎo)致很多用戶的心理失衡，從而極大地影響到用戶體驗。

當移動通信系統(tǒng)滿足了基本的覆蓋需求之后，體驗不平衡的問題也日益成為系統(tǒng)改進和優(yōu)化的一個重要方向。諸如CoMP等強調(diào)協(xié)作協(xié)同的技術(shù)實際上就在沿著這一的思路前進。這樣的問題也將成為5G系統(tǒng)的重要關(guān)注點之一。具體來講，所謂的極端場景主要包括：速度特別快（如高鐵甚至飛機）以及用戶特別密集（如候機樓、候車室、演唱會、運動會、突發(fā)事件）的應(yīng)用場景。如圖6所示，5G系統(tǒng)希望用戶隨時隨地都能感受到較高的服務(wù)質(zhì)量。

圖6. 業(yè)務(wù)體驗現(xiàn)狀（左）及均勻化的用戶體驗要求（右）

6.物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)

物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了諸如環(huán)保監(jiān)測與公共安全等領(lǐng)域所需的信息采集，以及工業(yè)、交通和家居領(lǐng)域的信息交互與控制等多種任務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的一個重要特點是，業(yè)務(wù)類型豐富，各個類型業(yè)務(wù)的具體需求差異非常巨大。例如某些極端應(yīng)用場景中，大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會被部署在山區(qū)、森林、水體等可能非常偏遠而且傳播環(huán)境相當不理想的地區(qū)，以及室內(nèi)角落、地下室、隧道等信號難以到達的區(qū)域。

圖7中列出了一些典型的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用及其對通信系統(tǒng)的具體需求。

圖7. 物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)

五．總體愿景

前面提到，未來的移動通信系統(tǒng)將會面臨數(shù)據(jù)流量和終端連接數(shù)規(guī)模的巨大壓力。我們也看到了，究竟是是什么樣的業(yè)務(wù)和用戶對通信系統(tǒng)帶來了持續(xù)的壓力。但是這種壓力是否就是移動通信系統(tǒng)發(fā)展的唯一動因呢？

唯物辯證法認為，事物的發(fā)展是內(nèi)外因共同作用的結(jié)果。內(nèi)因是事物變化發(fā)展的根據(jù)，外因?qū)τ谑挛镒兓l(fā)展，能夠起加速或延緩的作用。所以一般而言，強扭的瓜都不太甜。業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢以及來自速率和規(guī)模需求的壓力，是推進移動通信系統(tǒng)向前演進的重要動力。這股力量一直在屁股后面逼著移動通信系統(tǒng)不停地發(fā)展和變革。那么能讓移動通信系統(tǒng)持續(xù)向前推進的內(nèi)在牽引力來自什么呢？實際上，最好的內(nèi)在動力來自于人們內(nèi)心的欲望和對利益的本能追求。

因此，若要促使移動通信保持持續(xù)發(fā)展，就需要讓各個利益相關(guān)方看到足夠誘人的前景。圖8所示的所謂總體愿景圖，就為我們描繪了一幅關(guān)于5G系統(tǒng)的令人憧憬和向往的美好景象。莎士比亞說，一千個人眼中就有一千個哈姆雷特。一部好的電影或者文學(xué)作品可以讓每個人都能根據(jù)自己的人生閱歷和認知水平，從中獲得不同層面的共鳴，感受到不同的意境。一個好的愿景圖，則應(yīng)該可以讓這個系統(tǒng)中的每個參與者都找到屬于自己的興奮點：宅男從這幅圖看到了熱辣動感美少女；設(shè)備商從這幅圖看到了大量可以牟利的設(shè)備；運營商從這幅圖看到了有大規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)需要部署和運營；各種服務(wù)提供商看到了有各種各樣的設(shè)備和通信手段可以讓用戶便捷的支付鈔票。

圖8中的一個個圈圈，正是IMT-2020給眾人描繪的一張張香噴噴的蔥花油渣芝麻大餅，勾起了所有利益相關(guān)方逐利的本性與沖動。而歷代的移動通信系統(tǒng)，又何嘗不是在這樣望梅和畫餅的美好愿景中，靠著眾多如夸父般暴走的通信廠商們一路喂著催熟劑瓜熟蒂落的？   

圖8. IMT-2020總體愿景

六．應(yīng)用場景

了解了可能的業(yè)務(wù)類型和促進移動通信系統(tǒng)發(fā)展的動因，讓我們再看看5G系統(tǒng)將面臨什么樣的應(yīng)用場景，以及在這些場景中又存在哪些具體的挑戰(zhàn)。

圖9中給出了IMT-2020歸納的一些典型應(yīng)用場景。例如，在類似賽場和音樂會的大型集會場所之中，用戶分布將會非常密集，必定會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)傳輸需求。這一挑戰(zhàn)實際上與現(xiàn)代人的幸福觀存在一定的關(guān)聯(lián)。很多人眼中，自己悶頭過好了小日子還遠遠談不上幸福，他們一定要玩命般地把自己的美好灑遍人間，在朋友圈曬到人盡皆知，刺痛所有親朋、好友、閨蜜和歷屆前任的心扉才叫真幸福。

當這樣的人出現(xiàn)在密集場所，其扭曲的幸福觀將會對移動通信系統(tǒng)造成災(zāi)難性的負荷。他們一定會走到哪、拍到哪、曬到哪，一邊看熱鬧，一邊多角度全方位地直播自己的幸福。有了這樣的用戶群，這樣的應(yīng)用場景，5G系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)可想而知。

圖9. IMT-2020典型應(yīng)用場景示例

目前ITU初步歸納出了5G系統(tǒng)的三類典型應(yīng)用場景：移動寬帶增強、海量連接和低時延高可靠。其中，移動寬帶增強進一步可以細分成兩個子場景，即廣域連續(xù)覆蓋和高容量熱點。前者看似是網(wǎng)絡(luò)部署的基本功能，后者本身似乎也是一種傳統(tǒng)的應(yīng)用場景。但是根據(jù)前面的示例，這兩類場景中，系統(tǒng)都將會面臨更加極端的連接數(shù)、流量以及業(yè)務(wù)質(zhì)量一致性壓力。另外兩種場景中，低功率大連接主要針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，而低時延高可靠則主要針對工業(yè)控制和車聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用。

圖10. ITU對應(yīng)用場景與典型業(yè)務(wù)的劃分

七．性能挑戰(zhàn)

在上述場景中，5G系統(tǒng)的性能指標需求不盡相同。關(guān)于具體的性能需求，ITU層面已經(jīng)有了初步的結(jié)論。如圖11和12所示，ITU使用了一套具有8個指標維度的雷達圖來表征其性能要求。相比于4G系統(tǒng)，無論體驗速率、峰值速率還是連接數(shù)、時延和可靠性都會有相當大的提升。

在各項性能之中，很多人喜歡強調(diào)峰值速率。其實這個指標更多是給外行人看的噱頭。在一切隨緣充滿隨機性的移動信道中，一個能夠以較大概率實現(xiàn)的速率，或者說用戶體驗速率，才是真正有意義的性能指標。

圖11. ITU對5G的性能要求

圖12. ITU 5G性能需求與應(yīng)用場景的對應(yīng)關(guān)系

相比于ITU的雷達圖，國人的表達方式顯得更為雅致一些。如圖13所示，我國的IMT-2020組織將所有的指標要求更加形象地用一朵所謂的5G之花來歸納。其中六個花瓣代表六種關(guān)鍵性能，而紅花還要綠葉扶，因此圖中用三片綠葉表征三種效率指標。需要說明的是，因成本效率這一指標在實際中難以衡量，最終該項指標并沒有被ITU采納。

5G之花可謂鮮翠欲滴、美艷迷人，而其背后所代表的技術(shù)指標也是高得嚇人。此外，圖13的紅花綠葉間，還露骨地表達了5G系統(tǒng)將要以綠色、可持續(xù)發(fā)展的方式，讓這匹不能吃飽的老馬，背著諸多極端的性能指標需求飛速奔跑。

圖13. 描繪IMT-2020系統(tǒng)性能指標的5G之花

八．關(guān)鍵技術(shù)

5G之花的盛開，必然離不開一個以堅實的基礎(chǔ)技術(shù)為核心的強盛根系的支持。如圖14所示，在這一根系中，IMT-2020推舉出了最具潛力的12種關(guān)鍵技術(shù)。

圖14. 5G關(guān)鍵技術(shù)

相比于1～4G系統(tǒng)而言，5G可能不會以一種單一的多址技術(shù)為標志。其原因主要在于：面對終端連接數(shù)、流量及業(yè)務(wù)等多方面的嚴苛需求和復(fù)雜多樣的部署場景，目前沒有一種單一的物理層新技術(shù)能夠獨挑大梁包打天下支撐起所有的技術(shù)指標。這一情況，實際上也從側(cè)面戳中了通信技術(shù)的一個痛點。歷經(jīng)幾十年的超速發(fā)展，移動通信技術(shù)的理論積累已經(jīng)日漸枯竭。而產(chǎn)業(yè)發(fā)展不得不陷入了雞屁股等蛋，甚至恨不得要殺雞取卵的焦急狀態(tài)。

在上述12種關(guān)鍵技術(shù)中，最有潛力的幾個分支包括：大規(guī)模天線、高頻段、非正交多址和超密集網(wǎng)絡(luò)。這些技術(shù)的核心問題主要還是資源：通過向高頻段的擴展，占據(jù)更多資源；通過大規(guī)模天線、非正交多址和超密集網(wǎng)絡(luò)，更高效地利用資源。

九．演進路線

有人群的地方就會有左中右。因此，5G的演進過程中，一定也會存在路線斗爭的問題。圖15中給出了5G系統(tǒng)的可能發(fā)展路線。

圖15. 5G系統(tǒng)演進路線

演進型發(fā)展路線力圖以不殺人不見血或者少殺人少見血的方式，通過平順的和平演變逐漸實現(xiàn)5G的系統(tǒng)目標。實際上3GPP在LTE標準化過程中就采用了這樣一種不招搖、不聲張、悶聲發(fā)財?shù)穆肪€。3GPP在Rel-8提出要對3G系統(tǒng)進行長期演進，但究竟是多長時間的演進，到什么程度的演進，大家都心照不宣。等到ITU 4G指標一出，一套超越了4G性能需求的LTE系統(tǒng)已經(jīng)成為既成事實。延續(xù)這種路線，5G系統(tǒng)可能難免會帶著濃厚的LTE氣息。

與演進路線針鋒相對的，是倡導(dǎo)建立一套完全有別于現(xiàn)有體系的所謂的革命性路線。革命不是請客吃飯，不是繪畫繡花，不是做文章，不能那樣雅致，那樣溫良恭謙讓。革命是暴動，是一個階級推翻另一階級的暴力行動。因此革命路線就是要推倒一切，重頭再來。但是基于目前看到的眾多潛在技術(shù)，追求叛逆的革命性路線想要完全超脫于現(xiàn)有LTE技術(shù)，也是相當有挑戰(zhàn)的。例如，所謂非正交多址技術(shù)，本身就沒有脫離OFDMA技術(shù)框架。與其說是一場革命，倒不如說是一種添磚加瓦雕梁畫棟式的演進。這也非常充分地說明了，OFDMA作為4G的多址技術(shù)本身相當靈活且易于擴展，用于移動寬帶系統(tǒng)并沒有根本性缺陷。再回顧一下前面提到的幾種關(guān)鍵的技術(shù)，它們很大程度上都是現(xiàn)有技術(shù)思路的演進，或者說極端化：多天線從多到更多、網(wǎng)絡(luò)覆蓋從密到更密集、寬帶系統(tǒng)從寬到更寬。所以目前看來，星星點點的一些革命火種尚難以形成燎原之勢。

除了勢不兩立的和平演變和革命路線，實際上還有第三種可能，即走中庸之道的折中主義路線。例如在6GHz以下，現(xiàn)有系統(tǒng)已經(jīng)有了相當完備的設(shè)計，因而可走演進路線；在6GHz以上頻段，信道特征不明而信道資源豐富，完全可以考慮更為靈活的新空口結(jié)構(gòu)。由于6GHz以上的多數(shù)頻點沒有公認的信道模型，3GPP 自9月起就會開始高頻段信道建模的研究工作。

路線斗爭的背后，絕不僅僅是單純的技術(shù)之爭，而更主要的還是利益之爭。既得利益者希望保持現(xiàn)有格局，之前沒撈到好處的希望咸魚翻身，打破固有勢力劃分重新洗牌。實際上，在5G系統(tǒng)的發(fā)展過程中，我們不但要善于打破一個舊世界，更重要的是如何去建設(shè)一個新世界。無論是血雨腥風的暴力革命、糖衣炮彈的和平演變還是騎墻觀風的中庸之道，推動5G都是為了一個更加美好的新世界。從這個意義上考慮，大家殊途同歸，各種路線的最終目標都應(yīng)該是一致的。

十．推進計劃

如圖16所示，5G系統(tǒng)的推進大致可以分為研究、標準化和產(chǎn)品化三個大的階段。目前產(chǎn)業(yè)界對5G系統(tǒng)的推進已經(jīng)有了相對比較明確的時間表。

• 在2016年之前，ITU會進行針對愿景、趨勢和頻譜的前期研究工作，而3GPP 將會開展針對過渡性技術(shù)方案的研究和標準化工作。這一階段的所謂4G增強技術(shù)，如elevation BF和FD-MIMO等，實際上已經(jīng)帶有5G的影子；

• 2016～2017年，ITU將會定義5G的系統(tǒng)需求和評估方法，而3GPP自Rel-14將正式開始5G技術(shù)的研究工作；

• 2018年，ITU的5G技術(shù)需求一出，早有準備的3GPP馬上就能拋出一套完整的5G技術(shù)方案，此后便轉(zhuǎn)入標準化階段；

• 2019年，3GPP將完成5G系統(tǒng)第一版本的技術(shù)規(guī)范，而各廠商也將進入5G系統(tǒng)的產(chǎn)品化階段。

除了3GPP之外，目前還有很多研究和推進組織正在積極地開展5G相關(guān)的工作。其中包括歐盟的METIS及目前的5GPPP、韓國的5G Forum以及我國的IMT-2020和FuTURE組織。

圖16. 5G系統(tǒng)推進時間表

十一．國內(nèi)動向

我國政府對于5G系統(tǒng)的研究和推進工作非常重視，提出了3G跟隨、4G同行、5G引領(lǐng)的口號，陸續(xù)設(shè)立了多項863和國家科技重大專項課題支持相關(guān)工作的展開。同時，在工信部、發(fā)改委和科技部的共同領(lǐng)導(dǎo)下，成立了IMT-2020推進組，負責引導(dǎo)國內(nèi)企業(yè)和科研院所進行5G的關(guān)鍵技術(shù)研究、系統(tǒng)方案設(shè)計和推進工作。

圖17. 我國的IMT-2020推進組結(jié)構(gòu)

值得一提的是，目前ITU已經(jīng)基本確立采用我國提出的IMT-2020作為5G系統(tǒng)的正式名稱，而ITU針對5G確立的應(yīng)用場景模型以及制定的系統(tǒng)需求與技術(shù)指標也在很大程度上源于我國IMT-2020組織的提議與貢獻。

十二．結(jié)束語

5G系統(tǒng)是通信界的又一場蟠桃大會。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展以及更為豐富的業(yè)務(wù)類型的涌現(xiàn)，除了作為承辦方的通信界之外，這場角色扮演的盛宴可能還會吸引到包括計算機、家電、家居、材料與器件甚至汽車制造業(yè)在內(nèi)的五花八門的各路神仙和cosplay愛好者。眾多門派中，有人想扮演王母娘娘，去主導(dǎo)利益格局；有人只求吃上一口打了催熟劑的仙桃，從而身輕體健得道成仙，躋身于新的領(lǐng)域分一杯羹；有人為了力挽頹勢而奮力一搏，要在無限好的夕陽紅里延年益壽；有人急于占座，先在蟠桃大會的宴會廳里給自己立起了所謂pre 5G或者4.5G的牌位；有人默念著李宇春的《再不瘋狂我們就老了》，盤算著如何借著這場大會，把自己倡導(dǎo)的革命性創(chuàng)新技術(shù)加塞進移動通信系統(tǒng)的末班車里。只是不知道，誰會成為那只看管桃園的美猴王，攪動這十年一局的蟠桃大會，成為最終的贏家。

作者：蘇昕

致謝

我們一般不繪圖，只做美圖的搬運工。圖1～17多取自IMT-2020及ITU等機構(gòu)發(fā)布的公開資料，在此向各圖的原作者一并表示感謝！

參考文獻

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[2] IMT-2020 (5G) 推進組—5G概念白皮書
[3] IMT-2020(5G) 概念白皮書發(fā)布會：5GKey Technology—Massive MIMO
[4] IMT-2020(5G) 概念白皮書發(fā)布會：5GKey Technology—All Spectrum Access
[5] IMT-2020(5G) 概念白皮書發(fā)布會：5GKey Technology—Novel Multiple Access
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