【导读】以“5G深耕，共融共生”为主题，2021世界5G大会8月份在北京亦创国际会展中心开幕。本次世界5G大会由北京市人民政府、国家发展和改革委员会、科学技术部、工业和信息化部共同主办。来自20个国家的1500余位业界专家、学者和企业家以线上或线下的方式参会，围绕“产业”“经济”“创新”等关键词共商5G未来发展大计。笔者有幸受邀参加这次大会，近距离感受大咖们的精彩分享，笔者以亲历者的视角，和大家畅聊5G技术的发展演进。
无线通信产业发展的历史
无线通信产业是由需求和技术两个轮子驱动前进的。
第一代移动通信系统：贝尔实验室于1978年研制出先进移动电话系统（Advanced Mobile Phone Service，AMPS）
第二代移动通信系统：采用了数字技术，并采用TDMA和信道编码技术，使得通信系统向宽带化发展，语音质量得到了较大的改善
第三代移动通信系统：20世纪90年代互联网蓬勃发展，顺应这一时代要求，产业界制订了3G标准用以实现移动互联网。3G采用了高通公司开发的CDMA技术
第四代移动通信：采用了OFDM技术，从根本上克服了CDMA的技术缺陷，并且简化了系统设计，成就了一代成功的移动通信系统
如果我们稍微总结一下，可以发现，1G发掘出了移动通信的巨大需求，但是采用了比较落后的技术体制，因此长不大。2G进行了数字化革命，从而获得巨大成功。3G是为了新出现的移动互联网需求而诞生，但是在技术上走了弯路，全球的3G业务都不是太成功；而4G回归了正确的技术路线，目前4G业务蓬勃发展。
随着4G的成功商用，按照无线通信十年一代的发展规律，产业界开始了5G的研发。按照业界目前的一般口径，5G在2020年左右开始规模商用。中国政府已经为5G分配了500MHz的频谱，三大运营商也已经在多个城市开展了商用实验，商用前的准备工作正在紧锣密鼓地进行。
发展5G通信的需求何在？
全球移动通信流量激增
全球移动数据中心流量增长
到2021年，全球移动数据流量将达每月49 EB，复合年增长率47%，总计增长相比2016年为7倍
移动实时视频大幅增长
从2016年到2021年，增长8.7倍，享有最高的增长率，到2021年，占总移动流量78%
从2016年到2021年，增长39倍。2021年，实时移动视频占移动视频的5%
移动联网设备增长
人均拥有1.5台移动设备。包括M2M模块，总计近120亿台移动联网设备（2016年为80亿台，人均1.1台）
机器对机器（M2M）联接将占移动联接总量的29%（33亿）—相比2016年的5%（7.8亿），增长显著，M2M将成为增长最快的移动联接类别
移动网络联接速度将增长3倍
从2016年的6.8Mbps增长至2021年的20.4Mbps
运营商业务发展瓶颈突显
手机用户数接近天花板，增长缓慢，4G用户数增速放缓，主要为存量转网
语音Dou持续下降，手机上网流量增速迅猛，4G数据Dou大于1G
物联网连接数突破1亿
话音收入持续下降，数据业务成为移动第一大收入来源，占比46.2%
人均APRU增长乏力
未来典型业务发展迫切需要
典型业务：
自动驾驶
人工智能
AR/VR
触觉互联网
典型场景及需求：
低功耗大连接
高密度低延时
低延时高可靠
作为全球首个5G领域的国际盛会，世界5G大会见证并助力了5G从加速建设、深化应用到融合发展的进程，已成为推动全球5G产业发展和应用场景创新的重要交流平台。
“一个以5G技术为基础，万物感知、万物互联、万物智联的数字世界正在加速到来。”科学技术部副部长李萌在大会开幕致辞中说，“全球信息通讯领域最具影响力的企业家和关心5G技术产业发展的各界人士，齐聚2021世界5G大会，围绕5G增强演进技术创新和产业趋势，共话新发展、新方向、新机遇，十分有意义。
移动通信和WiFi的关系
5G与WiFi的关系是无法回避的问题。
首先有一个每个人都能感觉到的事实，WiFi承载了80%的流量，我们却不会为它付一分钱，而会为只承载20%流量的4G付月租。这是为什么？
在信息社会，手机是我们与社会连接的通道。当我们习惯了这种连接之后，丢失连接后就会感到恐慌。很多人一有机会就查一下微信，微博，电邮，股票，彩票，生怕遗漏了重大机会，或者没能及时回复。
也就是说，随时随地与社会连接，是我们的刚需。要满足这种刚需，需要一个广覆盖的网络，这正是移动通信的目标和功能。
在WiFi火热的时候，有些城市试图建设WiFi城市，用WiFi来实现覆盖，但是最终都失败了。因为WiFi是由IT界设计的，生来就缺乏实现广覆盖的能力。这表现在技术方案上，就不在这里细说了。后来IT界把WiFi升级到WiMax，试图与CT竞争，但是IT界的基因还是导致了WiMax的失败，并且导致北电破产。
由于WiFi无法实现广覆盖，它被定义为固网的延伸，已经成功渗透到了多数的家庭、酒店和办公室， 目前WiFi的实测速率已经达到300～400Mbps。WiFi提供的是特定地点的高速率通信。路由器很便宜，二百块钱一个，用户自己买一个回来自己就能搞定，想把这些路由器集中控制起来收月租显然是不可行的。
IT与CT都试图入侵对方领地。早几年的WiMax就是IT入侵CT的一次失败的尝试。这几年，也经常听到各种消息，一会儿是小扎，一会儿是马斯克，都要建全球免费WiFi，周鸿祎说他掌管中国移动，就全免费。当然，都没能成功。移动通信所要求的统一标准、广域覆盖，网归网优，客户管理，都决定了运营商是一个分层的官僚体系，与互联网基因格格不入。
中国移动每年营收8000亿，够买6个360了，说免就免了，从哪能捞回来这么些钱？用户愿意交这个钱，非不收，那叫啥呢？
反过来，移动通信能取代WiFi吗？WiFi覆盖小，高速率，成本低，使用非许可频段，决定了其免费的必然性。移动通信要取代WiFi，也必须达到如此低的成本，并且实现免费。这是否能做到呢？
如果4G能够利用已有的规模优势，做低成本的Femto基站，理论上有可能。但是市场规模太小，菊花大厂看不上眼，现有的管理体制也不能适应。而小厂很难有这个技术能力。所以说也是比较难的。
所以说，移动通信和WiFi有各自的应用场景。移动通信能够实现anytime，anywhere的连接，能够满足用户的刚需，而WiFi便宜，无月租，满足用户高速率的应用需求，将长期共存。
5G技术分类和关键指标
5G网络技术主要分为三类：核心网、回传和前传网络、无线接入网。
核心网
网络功能虚拟化（NFV）
软件定义网络（SDN）
网络切片
多接入边缘计算（MEC）
前传和回传
回传（Backhaul）指无线接入网连接到核心网的部分，光纤是回传网络的理想选择，但在光纤难以部署或部署成本过高的环境下，无线回传是替代方案
前传（Fronthaul）指BBU池连接拉远RRU部分。前传链路容量主要取决于无线空口速率和MIMO天线数量
无线接入网
云无线接入网（C-RAN）
软件定义无线电（SDR）
认知无线电（CR）
小基站（Small Cells）
自组织网络（SON）
设备到设备通信（D2D）
多天线技术（Massive MIMO）
毫米波（mmWave）
波形和多址接入技术
带内全双工（IBFD）
载波聚合和双连接技术
低时延技术
低功耗广域网络技术（LPWA）
低功耗广域网络技术（LPWA）
关键指标需求
8项关键技术指标：流量密度、连接密度、时延、移动性、峰值速率等
演进趋势
5G标准进展
2017年12月，已完成NSA标准化(R15)规范，仅包含 eMBB场景
2018年6月，计划完成SA R15规范，包含eMBB和uRLLC场景
2019年9月，向ITU提交完整标准化(R16)的规范，包含完整的eMBB、mMTC和URLLC三个场景内容
技术演进
天线数目持续增大，提升频谱效率与网络容量
车联网要求低延迟高可靠，有辅助驾驶到自动驾驶
物联网风起云涌，垂直行业拓展面临技术竞争，必须从4G开始部署，5G增强技术演进的趋势
组网演进
5G网络频段规划建议：
低时延高可靠场景，uRLLC
采用6G以下低频，按需建设，优选2G以下频段，如900M/1800M等
低功耗大连接场景，mMTC
基于NB-IoT网络进行演进，优先使用1GHz以下频段，如900M等
5G无线网络架构：宏微异构，高低频协同
网络架构演进
面向未来，CU/DU分离，软硬件解耦，集中控制云化，构建以UE为中心的网络
多连接：高效传输实现高速体验
站间协同：多站点间资源管理
网络切片：支持业务多样性QoS保证
未来业务发展需求：
网络虚拟云化
基于SDN/NFV架构，虚拟化软件平台
软件定义核心网EPC、NGC，形成核心云
软件定义RANL3，与MEC等形成边缘云
网络切片，依据业务应用场景独立部署
多种接入架构并存
传统BBU+RRU,如4GeNB
分布式picoRRU
一体化Smallcell
gNB：CU+DU+RRU
gNB：CU+一体化DU
网络关键技术
网络切片
网络功能虚拟化应用于5G的关键特征。一个网络切片将构成一个端到端的逻辑网络，按切片需求方的需求灵活提供一种或多种网络服务
移动边缘计算：
业务平台下沉到网络边缘，为移动用户就近提供业务计算和数据缓存能力，实现网络从接入管道向信息化服务是能平台的关键跨越
网络功能重构
重新定义控制面网络功能，实现网络功能模块化，降低网络功能之间交互复杂性，实现自动化的发现和连接，通过功能的按需配置和定制，满足业务的多样化需求
控制转发分离
5G网络转发云实现了控制面与数据面的彻底分离，更专注于聚焦数据流的高速转发与处理
全球产业格局以及中国现状
全球产业格局
CT与IT竞争：运营商与互联网厂家、电信设备商与IT厂家
建网模式：美日韩优先毫米波热点、中欧优先考虑低频段
多国发布5G试验及商用计划
中国产业布局
实现5G领先，2020年5G网络商用元年
5G增强技术走向成熟
面向5G的“新”挑战
突破传统，构建5G需从新技术、新网络、新架构多方面需求解决方案
融合
多网络、多制式共存
无线频谱跨度大
网络复杂度增长
演进
灵活高效地利用各类频谱
灵活可扩展的网络架构
降低网络部署复杂度和成本
创新
精确网络监控
智能网络运维
满足用户和业务多样化需求
科学技术部副部长李萌在5G大会开幕致辞中说：“我们愿意继续秉持开放合作、互利共赢的理念，以更加开放的态度、更加务实的举措，依托中国在5G技术应用和产业方面的基础，进一步加强5G技术演进的国际合作，探索5G垂直行业应用的二次开发技术体系，开展5G增强技术标准、设备研发、试验攻关，提升5G垂直行业应用的适应能力，解决5G频率扩展、覆盖增强等发展急需”。
据李萌介绍，中国科技部还将瞄准下一代信息通讯技术的前沿领域，开展大维智能共生基础理论、毫米波器件、天地融合等方向基础科学理论研究和技术研发合作，为全球经济社会发展作出新的更大的贡献。
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