作者：小火车
出版社：电子工业出版社
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大话5G试读：
前言
移动通信技术已经从第一代（1G）演进到第四代（4G），纵观整个移动通信系统的发展历程，每一次变革都有标志性的技术革新。1G于20世纪80年代初提出，是以模拟通信为代表的模拟蜂窝语音通信；2G是以时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）为主的数字蜂窝语音技术；3G是以码分多址（CDMA）为核心的窄带数据多媒体移动通信；而4G则是以正交频分复用（OFDM）和多入多出（MIMO）为核心的宽带数据移动互联网通信。
随着移动网络的飞速发展，手机成为今天人们生活最不可或缺的工具。随着4G以前所未有的速度替代3G，移动互联网获得了真正的腾飞，智能手机也随之成为人类密不可分的伴侣。
生活中，无论是汽车上、地铁上、十字路口，低头族成为一种普遍的现象，人们从移动互联网中便捷地获取丰富的资讯，而这都归功于移动通信技术的发展，使得这一切成为可能。
迄今为止，4G已经满足了人们的绝大部分通信和娱乐需求，4G之后移动通信技术如何发展，这已经成为通信界的头等大事。
从历史的经验来看，人们对更高性能移动通信的追求从未停止，可以预见，4G之后必然会有下一代移动通信技术，未来随着物联网、车联网的兴起，移动通信技术又将成为万物互联的基础，由此带来爆炸性的数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景。可以确定，未来移动通信产业即将迎来新的一轮变革——诞生万众瞩目的第五代移动通信系统（5G）。
对于第五代移动通信的技术形态和业务场景，工业界和学术界都在不断进行探索。目前，可喜的是业界在5G上已经达成广泛共识：不同于前四代移动通信技术，5G移动通信系统不是简单地以某个单点技术或者某些业务能力来定义，5G将是一系列无线技术的深度融合，它不仅关注更高速率、更大带宽、更强能力的无线空口技术，而且更关注新型的无线网络架构；5G将是融合多业务、多技术，聚焦于业务应用和用户体验的新一代移动通信网络。
目前，5G已经成为世界通信强国的国家战略，各国政府和全球知名标准组织都已经制订出5G的商用计划：第一阶段，2015年年底完成5G宏观描述；第二阶段，2016年到2017年年底，完成5G技术准备；第三阶段，从2017年年底开始，各国政府和国际组织将向ITU提交候选技术，2020年年底ITU将发布正式的5G标准，并进入商用。
4G还未远去，5G已经“热气袭人”。有人说4G将死，5G未生；有人说4G之后，再无他G；也有人说，5G是移动通信的涅槃重生……5G之路，是寂寞？是离愁？还是别有一番滋味在心头？
阿桑说：“孤单，是一群人的狂欢；狂欢，是一群人的孤单。”不管未来是坦途，还是荆棘，我们能做的，只有——勇往直前！作者2016年2月第一章移动通信系统的发展和挑战移动通信技术的发展
移动通信自20世纪80年代初诞生以来，已经走过了30多个年头，大约每10年就经历标志性的一代技术革新（如图1-1所示）:20世纪80年代初诞生蜂窝移动电话系统（第一代模拟移动通信）;1991年GSM商用（第二代数字移动通信技术）;2001年WCDMA商用（第三代数字多媒体移动通信技术）;2011年第三代移动通信合作伙伴计划（3GPP）发布了LTE-Advanced技术标准（第四代宽带数据移动互联网通信技术）。图1-1 移动通信的发展史
移动通信系统的每次发展，都以标志性的技术革新为支撑，见表1。表1-1 移动通信的核心技术
移动通信新技术的发展步伐越来越快，以4G为例：从2008年3GPP启动LTE-A（4G）的研究和标准化工作，截至2014年年底，全球LTE商用网络已达到354个，用户超过3.9亿户，成为史上发展速度最快的移动通信技术，如图1-2所示。图1-2 全球4G用户数量增长4G面临的挑战运营商面临的挑战
智能手机的普及带来OTT业务的繁荣，在全球范围内，OTT的快速发展对基础电信业造成重大影响，导致运营商赖以为生的移动话音业务收入大幅下滑，短信和彩信的业务量连续负增长。
一方面，OTT应用大量取代电信运营商的业务，比如微信、微博、Twitter、WhatsApp、Line、QQ等即时通信工具，依靠其庞大的用户群，在4G时代开始加快侵蚀传统的电信语音和短信业务，特别是这些APP开始集成基于数据流量的VoIP通信，如“微信电话本”版本，支持高清免费视频通话功能，对运营商的核心语音视频通信业务直接形成竞争态势。
尽管相比于传统电信业务，当前这些OTT应用还存在通话延迟、中断，以及接续成功率低等缺陷，但是随着技术的发展，OTT应用替代传统语音和短信势不可挡。
受OTT的影响，仅2014年，全球网络运营商语音和短信收入减少了140亿美元，较2013年同比大降26%。其中中国三大运营商移动语音、短信和彩信业务收入也出现全面下降。
另一方面，OTT应用却大量占用电信网络信令资源，由于OTT应用产生的数据量少、突发性强、在线时间长，导致运营商网络时常瘫痪。尽管移动互联网的发展带来了数据流量的增长，但是相应的收入增长和资源投入已经严重不成正比关系，运营商进入了增量不增收的境地，如图1-3所示：无论2020年流量增长1 000倍还是500倍，实际上运营商的收入增长并没有太大改善；相反，流量的迅猛增长却带来成本的激增，使得运营商陷入“量收剪刀差”的窘境。图1-3 运营商量收剪刀差示意图用户需求的挑战
移动通信技术的发展，带来智能终端的创新，随着显示、计算等的能力不断提升，云计算日渐成熟，增强现实（Augmented Reality, AR）等新型技术应用成为主流。用户追求极致的使用体验，要求获得与光纤相似的接入速率（高速率）、媲美本地操作的实时体验（低时延），以及随时随地的宽带接入能力（无缝连接）。
各种行业和移动通信的融合，特别是物联网行业，将为移动通信技术的发展带来新的机遇和挑战，未来10年物联网的市场规模将与通信市场平分秋色。在物联网领域，服务对象涵盖各行各业用户，因此M2M终端数量将大幅激增，它与行业应用的深入结合将导致应用场景和终端能力呈现巨大的差异。这使得物联网行业用户提出了灵活适应差异化、支持丰富无线连接能力和海量设备连接的需求。此外，网络与信息安全的保障，低功耗、低辐射，实现性能价格比的提升成为所有用户的诉求。技术面临的挑战
新型移动业务层出不穷，云操作、虚拟现实、增强现实、智能设备、智能交通、远程医疗、远程控制等各种应用对移动通信的要求日益增加，如图1-4所示。图1-4 新型移动业务
随着云计算的广泛使用，未来终端与网络之间将出现大量的控制类信令交互，现有语音通信模型将不再适应，需要针对大量数据包频发消耗信令资源的问题，对无线空口和核心网进行重构。
由于超高清视频、3D和虚拟现实等新型业务，需要极高的网络传输速率才能保证用户的实际体验，这对当前移动通信形成了巨大挑战；以8K（3D）的视频为例，在无压缩情形下，需要高达100 Gbps的传输速率，即使经过百倍压缩后，也需要1 Gbps，而采用4G技术则远远不能满足需要。
随着网络游戏的普及，用户对交互式的需求也更为突出，而交互类业务需要快速响应能力，网络需要支持极低的时延，才能实现无感知的使用体验。
物联网业务带来海量的设备连接数量，现有4G技术无法支撑，而控制类业务不同于视听类业务（听觉：100ms，视觉：10ms）对时延的要求，如车联网、自动控制等业务，对时延非常敏感，要求时延低至毫秒量级（1ms），才能保证高可靠性，如图1-5所示。图1-5 人类感知对时延的需求
总体来说，不断涌现的新业务和新场景对移动通信提出了新需求，如图1-6所示，包括流量密度、时延、连接数等三个维度，将成为未来移动通信技术发展必须考虑的方面。图1-6 业务需求与移动网络能力示意图4G增强技术的演进LTE+演进路线
LTE从2008年提出至今，仍然在不断演进，如图1-7所示。图1-7 LTE/LTE-A技术发展
R10是LTE-A首个版本，于2011年3月完成标准化，R10最大支持100MHz的带宽，8×8天线配置，峰值吞吐量提高到1Gbps。R10引入了载波聚合、中继（Relay）、异构网干扰消除等新技术，增强了多天线技术，相比LTE进一步提升了系统性能。
R11增强了载波聚合技术，采用了协作多点传输（CoMP）技术，并设计了新的控制信道ePDCCH。其中，CoMP通过同小区不同扇区间协调调度或多个扇区协同传输来提高系统吞吐量，尤其对提升小区边缘用户的吞吐量效果明显；ePDCCH实现了更高的多天线传输增益，并降低了异构网络中控制信道间的干扰。R11通过增强载波聚合技术，支持时隙配置不同的多个TDD载波间的聚合。
R12称为Small Cell，采用的关键技术包括：256QAM、小区快速开关和小区发现、基于空中接口的基站间同步增强、宏微融合的双连接技术、业务自适应的TDD动态时隙配置、D2D等。
R13主要关注垂直赋形和全维MIMO传输技术、LTE许可频谱辅助接入（LAA）以及物联网优化等内容。4G网络架构演进
•CRAN架构
目前，CRAN是4G网络中的热点技术，其主要原理是将传统的BBU信号处理资源转化为可动态共享的信号处理资源池，在更大的范围内实现蜂窝网络小区处理能力的即取即用和虚拟化管理，从而提高网络协同能力，大幅降低网络设备成本，提高频谱利用率和网络容量。
当前，CRAN还面临一些技术挑战，包括：基带池集中处理性能，集中基带池与射频远端的信号传输问题；通用处理器性能功耗比，软基带处理时延等问题。
• 4G核心网演进
LTE系统采用全IP的EPC网络，相比于3G网络更加扁平化，简化了网络协议，降低了业务时延，由分组域和IMS网络给用户提供话音业务；支持3GPP系统接入，也支持CDMA、WLAN等非3 GPP网络接入。
面对OTT的挑战，灵活开放的网络架构、低成本建网和海量业务提供能力，以及快速业务部署能力，成为4G核心网发展的重要趋势。
现有的EPC核心网架构，主要面向传统的语音和数据业务模型，对新的OTT业务、物联网业务等难以适配。另外，EPC网元没有全局的网络和用户信息，无法对网络进行动态的智能调整或快速的业务部署。未来的新型网络技术——软件定义网络（Software Defined Network, SDN）和网络虚拟化（NFV）等与4G核心网融合，将满足移动核心网络发展的新需求。未来移动通信的需求和挑战
展望4G诞生后的下一个10年，新的一代移动通信技术将以什么样的形式呈现，已成为通信业界的头等大事。尽管当前4G之后如何发展，方向还存在一些争议：有人认为4G之后，将只有4G+，不再有5G；有人认为5G必将到来。无论如何，移动通信将持续快速发展已经是一种不可抵挡的潮流和定律，未来数年，用户数、连接设备数、数据量均持续呈指数式增长，如图1-8所示。图1-8 移动业务发展趋势
从2008年开始，各个研究机构就已经在展望2020年的移动通信场景，5G的研究工作也随之启动，“4G之后必然会有5G”，这已经成为全球的共识，如图1-9所示。图1-9 移动通信发展史未来移动通信的需求
需求促进技术发展，已经成为亘古不变的定律，未来10年移动通信如何发展，需要关注哪些内容？
移动通信的主要需求来自移动互联网，在未来10年，通信速率（峰值速率，可获得速率）将增加10倍；业界一致认为，10年后网络容量将增加1 000倍，连接数将增长100～1 000倍，能耗将降至1/10～1/1 000; WWRF认为未来网络时延也将降低到现有4G网络的1/10，如图1-10所示。更高速、更高效、更智能，满足用户无处不在的100 Mbps业务速率的网络成为一种共识。图1-10 未来移动通信的需求
从目前来看，未来网络呈现如下特点：（1）场景和业务多样化：各种业务层出不穷，相应的用户和业务形态差异较大，包括高速移动用户和低速移动用户、大量连接和少量连接、时延敏感和时延容忍、关键任务和不重要任务等。不同的业务类型难以在现有的空口和网络控制协议下实现高效的业务支撑，从而导致新的业务类型难以快速部署。（2）网络密集化、网络节点多样化（多制式/多空口）:5G环境存在更大数量、更丰富的网络节点，包括5G节点、4G节点、WiFi节点，甚至 3G节点和2G节点，这些节点会进一步成为宏站节点、微站节点、微微站节点等，甚至包含不同的空口设计。（3）组网形态多样化：多样化的网络节点以不同的拓扑形态进行组网，包括C-RAN、异构/同构网络、超密集网络（UDN）、大规模天线（Massive MIMO）、Mesh网络等。多样化的网络节点和组网形态不仅给网络运维带来沉重负担，也造成用户体验的不一致性。未来移动通信的挑战
• 容量和频谱的挑战
容量需求和频谱短缺已经成为移动通信中最为棘手的问题，未来10年移动通信数据业务将增长1 000倍，为提升系统容量，需要更多的可用频谱，而现有的频谱资源远远不能满足，仅2014年移动数据业务的增长带来的频谱缺口就高达300MHz。
在过去30多年里，移动通信提高系统容量的方法主要有3种：增加无线传输带宽、提高无线传输链路的频谱效率和增加小区密度。
◆ 增加无线传输带宽
增加频谱，可以开发高频段（60GHz毫米波，6～15GHz高频。其中前者有较高的频宽，但穿透性较差；后者空间隔离性好）、可见光（电磁辐射小，保密性好）、红外线通信，以及智能频谱共享的方式。
◆ 提高频谱效率
提升频谱效率，可以采用更优的多址接入方式，以及大规模MIMO、3D MIMO、无线网络的干扰管理、全双工通信等技术；更密集的基站部署（Small Cell等）技术也可以提高整体的频谱效率。
√静态分配方式
传统频谱分配都是采用静态分配方式，导致频谱利用不均衡、频谱空洞和频谱利用效率低。可以通过结合“时—频—空”多维频谱的动态分配，促进频谱资源利用智能化，从而提高频谱利用效率。
√新的多址方式
1G采用的是FDMA,2G采用的是TDMA,3G采用的是CDMA，如图1-11所示；4G采用的是OFDMA和SDMA。新型无线接入技术采用什么样的多址方式，需要我们继续探索。图1-11 移动通信多址技术
√新的无线传输技术
无线传输技术作为技术革新最多、最有成效的手段，通过引入高阶调制和高性能信道编码等技术有效地改善了频谱效率。例如：MIMO、3D MIMO（电磁波的传输平面增加俯仰角，进一步扩展空间自由度），全双工通信技术可以显著提升系统容量；多天线对消方案，理论上可使信道容量提升1倍。
◆增加小区密度
未来的组网架构要支持海量的数据连接，Gbps量级的体验速率，仅仅依靠单一的组网模式必然难以满足各种场景的接入需求，未来多频谱、多制式和宏微协同的异构无线网络（如图1-12所示），必然成为下一代移动通信网络的主要形态。图1-12 异构无线网络示意图
•其他挑战
未来网络设计中需要重新思考以下问题：
一是从单一追求频谱效率（系统容量）转变为以频谱效率和能量效率共赢的设计理念；
二是从资源和连接管理等多方面打破传统蜂窝概念，实现用户跨蜂窝站点的一致性体验；
三是建立智能自适应的信令和控制机制，以适应未来网络业务的高度多样性和差异性，有效降低信令开销，提升用户体验和网络效率；
四是通过天线形态多样化，让基站更绿色；
五是打造适用于全频段的接入机制，以空口制定化的方式让无线信号“量体裁衣”。第二章5G的需求和场景
4G已经商用多年，技术趋于成熟。按照移动通信的发展规律，5G将在2020年左右商用，5G已经成为当前移动通信领域最热门的研究内容，包括全球各国政府、标准组织、电信运营商、设备商都在5G研究中投入大量的人力和财力。
欧盟早在2013年就成立METIS（Mobile and Wireless Communications Enablers for The 2020 Information Society）项目，后又成立5G-PPP项目；韩国和中国分别成立了5G技术论坛和IMT-2020（5G）推进组等。
目前，世界各国已就5G的发展愿景、应用需求、候选频段、关键技术指标及候选技术达成广泛共识，力争2020年形成5G标准，并正式启动商用。什么是5G
随着无线移动通信系统带宽和能力的增加，移动网络的速率也飞速提升，从2G时代的不足10 Kbps，发展到4G时代的1 Gbps，足足增长了10万倍，如图2-1所示。图2-1 移动通信网络的发展历程
历代移动通信的发展，都以典型的技术特征为代表，同时诞生出新的业务和应用场景。而5G将不同于传统的几代移动通信，它不仅是更高速率、更大带宽、更强能力的空口技术，更是面向业务应用和用户体验的智能网络；5G不再由某项业务能力或者某个典型技术特征所定义，它将是一个多业务多技术融合的网络，通过技术的演进和创新，满足未来包含广泛数据和连接的各种业务的快速发展需要，提升用户体验。
5G面向2020年以后的人类信息社会，尽管相关的技术还没有完全定型，但是5G的基本特征已经明确：高速率（峰值速率大于20 Gbps），低时延（网络时延从4G的50ms缩减到1ms），海量设备连接（满足1 000亿量级的连接），低功耗（基站更节能，终端更省电）。
当下5G候选技术还未最终确定，有望2016年初开始5G候选技术标准的征集与评估工作，2018年底完成5G标准化工作，2020年开始进行商用，如图2-2所示。图2-2 5G的发展计划5G的需求5G的业务需求
5G面向的业务形态已经发生了巨大变化：传统的语音、短信业务逐步被移动互联网业务所取代；云计算的发展，使得业务的核心放在云端，终端和网络之间主要传输控制信息，这样的业务形态对传统的语音通信模型造成了极大的挑战；M2M/IoT带来的海量数据连接，超低时延业务，超高清、虚拟现实业务带来了远超Gbps的速率需求……现有的4G技术均无法满足这些业务需求，期待5G能够解决。
• 云业务的需求
目前云计算已经成为一种基础的信息架构，基于云计算的业务也层出不穷，包括桌面云、游戏云、视频云、云存储、云备份、云加速、云下载和云同步等已经拥有了上亿用户。未来移动互联网的基础就是云计算，如何满足云计算的需求，是5G必须考虑的问题。
不同于传统的业务模式，云计算的业务部署在云端，终端和云之间大量采用信令交互，信令的时延、海量的信令数据等，都对5G提出了巨大的挑战，如图2-3所示。云业务要求5G需求端到端时延小于5ms，数据速率大于1 Gbps。图2-3 云业务的业务需求
• 虚拟现实的需求
虚拟现实（Virtual Reality, VR）是利用计算机模拟合成三维视觉、听觉、嗅觉等感觉的技术，产生一个三维空间的虚拟世界，让使用者拥有身临其境的感受，如图2-4所示。
近年来，迪士尼、Facebook、三星、微软、谷歌等国际巨头纷纷在VR领域布局，全球也涌现出一大批VR创业企业。比如迪士尼的“Cave”（洞穴）投影仪，Facebook的Oculus Rift头盔，微软推出Hololens眼镜……
要满足虚拟现实和浸入式体验，相应的视频分辨率需要达到人眼的分辨率，网络速率必须达到300 Mbps以上，端到端时延要小于5ms，移动小区吞吐量要大于10 Gbps, VR作为5G的杀手业务，要求5G网络必须满足这些业务指标需求，如图2-5所示。图2-4 Oculus Rift虚拟现实技术图2-5 虚拟现实技术业务需求
• 高清视频的需求
现在高清视频已经成为人们的基本需求，4K视频将成为5G网络的标配业务。不仅如此，保证用户在任何地方都可欣赏到高清视频，即移动用户随时随地就能在线获得超高速的、端到端的通信速率，是5G面临的更大挑战。
• 物联网的需求
5G之前的移动通信是一种以人为中心的通信；而5G将围绕人和周围的事物，是一种万物互联的通信，如图2-6所示。5G需要考虑IoT（Internet of Things）业务（如汽车通信和工业控制等M2M业务）, IoT带来海量的数据链接，5G对海量传感设备及机器与机器通信（Machine to Machine, M2M; Machine Type Communication, MTC）的支撑能力将成为系统设计的重要指标之一。图2-6 5G的业务类型
爱立信把M2M的5G需求划分为Massive MTC和Critical MTC两类，如图2-7所示，其中前者定位于满足海量数据连接，后者定位于高可靠、低时延的M2M业务的通信。图2-7 MTC业务需求
低时延是电子医疗、自动驾驶等远程精确控制类应用成功的关键。在5G网络中，时延将从4G的50ms缩短到1ms。以自动动驾驶汽车为例，速度的60 km/h的汽车在50ms时延内将开出约1m远；如果为1ms，则车辆移动距离仅为1.6cm，安全性将大大提高。5G的技术需求
一般来说，如图2-8所示，5G的技术包含7个指标维度：峰值速率，时延，同时连接数，移动性，小区频谱效率，小区边缘吞吐率，Bit成本效率。图2-8 5G技术需求
★ 峰值速率：如图2-9所示，5G需要比4G提升20～50倍，即达到20～50 Gbps。
★ 用户体验速率：相比4G系统，5G需要保证用户在任何地方具备1Gbps的速率；
★ 时延：如图2-10所示，5G时延缩减到4G时延的1/10，即端到端时延减少到5ms，空口时延减小到1ms。图2-9 5G峰值速率需求图2-10 5G时延需求
★ 同时支持的连接数：如图2-11所示，相比于4G系统，5G需要提升10倍以上，达到同时支持包括M2M/IoT在内的120亿个连接的能力。图2-11 5G连接能力需求
★ Bit成本效率：如图2-12所示，相比于4G系统，5G要提升50倍以上，每Bit成本大大降低，从而促使网络的CAPEX和OPEX下降。图2-12 5G成本需求5G面临的挑战
相比于前几代技术，5G在技术成熟度、标准化和产业化等方面目前还面临巨大的挑战。技术不成熟
目前5G新技术似乎层出不穷，颇有一种“乱花渐欲迷人眼”的景象，但是正如“浅草才能没马蹄”，最后胜出的肯定是成本和效益取得最优的方案。笔者认为5G性能的提升最终还主要依赖于空间资源的深度复用和网络功能的深度智能化。
近期讨论的5G热点技术包括：大规模天线（Massive MIMO ）技术，超密集组网（UDN）技术，软件定义网络（SDN），网络功能虚拟化（NFV）技术，全双工技术，新型多址方式（SCMA、F-OFDM、MUSA等），毫米波通信，等等。
其中大规模MIMO（多输入多输出），其适用场景的信道模型还不清晰；全双工技术仍需在大规模组网条件下进行深入的验证；SDN技术在无线接入网络中面临资源分片和信道隔离、切换等技术的挑战；新型波形（FBMC、SCMA、MUSA、PDMA）等技术，其真实性能和增益还有待进一步仿真检验。频谱短缺
5G要达到10 Gpbs的需求，必须采用更多频谱资源才能满足。国际移动通信系统（IMT）给中国划分的频率总计为687MHz，其中时分双工（TDD）总计345MHz，频分复用（FDD）总计342MHz。根据中国IMT 2020（5G）推进组的预测，到2020年我国频谱需求为1 350～1 810MHz，通信频谱短缺非常严重。在国际方面，ITU-R WP（ITU 5G工作组），测算了世界范围的频谱需求，到2020年全世界频谱需求为1 340～1 960MHz。
频谱作为一种不可再生的资源，已经非常紧张。为了拓展更多频谱资源，一方面，需要政府机构科学规划频谱资源，为5G开辟新的频谱；另一方面需要采用新技术去提升频谱使用效率。
现有的低频段已经非常拥挤，因此拓展高频资源是5G现实的选择，爱立信认为：从1GHz到1 00GHz的频谱都有可能应用到5G系统中，如图2-13所示。图2-13 5G的相关频段
根据移动通信的发展规律，5G将具有超高的频谱利用率和能效，在传输速率和资源利用率等方面将得到显著提高。技术融合的障碍
5G不依赖于某个单点技术，将是一个多技术融合的多业务网络。这包括：多种接入技术，多个业务网络和多种网络架构的融合。5G在技术融合的过程中，还需要兼容传统网络，如何做到传统网络和5G的共存？5G的语音通信如何考虑，IMS是否还存在？现有的多制式、多接入方式和多终端芯片存在多大挑战？复杂的场景、网络架构和接入方式，如何降低全网能耗，降低终端能耗？如何去解决4G、3G网络中的信令风暴顽疾？所有的这些都需要在5G的技术融合中进行深入探讨。能耗的挑战
5G会带来用户流量的激增（1 000倍数据流量），而不能带来运营剪刀差的扩大，这意味着每Bit成本要显著降低（1/1 000），相应的设备比特能耗效率就要提升1 000倍。这对5G的网络架构、空口传输、核心网数据分发和网络管理等技术带来了挑战。终端设备的挑战
5G作为多技术融合的系统，必然要求5G终端设备将支持更多不同的无线制式，因此低成本多模终端的研发是现实挑战。
由于5G速率比4G提升了1000倍，而且支持更多设备类型，因此，也给终端的待机时间、散热工艺和电池技术等的研发带来挑战。业务适配的挑战
5G要支持的业务繁多，而且各种业务的需求千差万别，在设计上存在诸多悖论。例如：既满足低速海量连接，又满足高速移动场景；既满足超低时延需求，又满足小包突发业务场景；如何制定统一通信协议来满足业务灵活性。这些都将面临极大挑战。5G的场景和应用
在人们的日常生活中（工作、学习、购物和社交等）,5G将无所不在。除此以外，在灾难避免和减灾、环境保护、医疗救助、资源问题（节能）等方面，5G也会有典型的应用。
总体来说，在人类经济、社会生活的各个方面，5G都会增强现有服务的用户满意度，如图2-14所示。图2-14 5G增强现有应用的场景
除了对现有场景的增强以外，5G将会诞生哪些独特的场景呢？由于5G的高速、低时延，以及支持海量连接和高速移动性等特点，尤其可以应用在智能交通、智能电网、实时远程计算/云计算、实时互动游戏、实时远程控制、移动互联网、物联网和智能硬件等场景。从信息通信技术（ICT）的角度来看，5G将会使得这些领域发生巨大的改变。由于5G的出现，这些内容都会变成现实，如图2-15所示。
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