当4G正在全球如火如荼地发展之时，面向下一代的5G已经引爆了人们新的关注。近日，IMT-2020(5G)推进组召开了第二次IMT-2020(5G)峰会，400人左右的会场直到下午仍然座无虚席，5G的热度由此可见一斑。更为重要的是，从工信部、研究院、中国移动，以及以爱立信为代表的METIS组织的发言来看，全球5G研发已经取得了阶段性成果。
那么，5G的应用场景何在?5G研发面临的关键问题有哪些?从与会专家的演讲中，我们可以找到一些答案。
并非空穴来风
移动通信演进具有“10年预研一代、10年商用一代”的特点。例如，2000年左右3G在全球商用，到2010年左右4G投入商用，按照这一进度，下一代5G的商用时间在2020年左右。而每一代技术从研究、论证、测试到商用都需要经历一个漫长的过程，因此现在动手研究5G是恰逢其时。
从市场需求来看，移动互联网和物联网是5G发展的两大主要驱动力。中国移动研究院副院长黄宇红表示，移动互联网颠覆了传统移动通信业务模式，正在呈现迅猛发展的态势，预计2020年将带来超过1000倍的流量增长;物联网则扩展了移动通信的服务范围，面向2020年，各种物联网应用更会爆发式增长，数以千亿的设备将接入网络，实现真正的“万物互联”。大容量需求推动网络规模扩大，必将加重网络运营成本和压力，为了维持整个移动通信产业的可持续发展，人们需要打造一个低成本、高效率的网络技术。
根据会上发布的白皮书，5G将为用户提供光纤般的接入速率、“零”时延的使用体验，千亿设备的连接能力，超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致性。如果上述指标能够实现，那么由移动互联网和物联网产生的超千倍移动数据流量、数百亿甚至数千亿的设备连接，都在5G的能力范围之内。
研发帷幕开启
在认识到5G的必要性之后，从2012年开始，全球各主要国家和地区都开启了5G研发帷幕。例如，欧盟设立METIS和5GNOW课题组，研究解决5G各种问题;英国则游离于欧盟之外，建立了“5G创新中心”。在亚洲，韩国组建“5G论坛”，日本成立“2020 and Beyond AD Hoc”特别讨论会，我国建立IMT-2020(5G)推进组。此外，包括ITU、3GPP、NGMN在内的全球主要通信行业标准化组织也开展了5G通信相关工作。
在上述各组织中，METIS起步较早，进展较快。METIS成立于2012年，是欧盟推出的全球首个大规模国际性5G科研项目。METIS第一阶段计划运行30个月，目标是为建立5G移动和无线通信系统奠定基础，为未来的移动通信和无线技术在需求、特性和指标上达成共识，取得在概念、雏形、关键技术组成上的统一意见。据悉，目前METIS第一阶段工作已经完成，现在已进入第二阶段的细化发展阶段。
METIS由29个成员组成，包括主要设备商、运营商、汽车厂商及学术机构。其中，爱立信不仅负责METIS的总体项目管理，还承担标准制定与发布、系统设计与性能指标这两项核心任务。据悉，爱立信在此项目上研发投入巨大，METIS共分八项工作任务组，由七家设备商以及一家运营商负责，爱立信就承担了其中三项任务组的工作。为了加快进度，爱立信还携手纽约大学无线中心，开展5G技术的研发。
在本次会议上，爱立信5G项目负责人Janne Peisa受邀代表METIS发表演讲，介绍了METIS研究进展和5G关键技术。
主要应用场景
经过近两年推进，全球5G研发进展顺利。工信部科技司巡视员代晓慧表示，目前IMT-2020(5G)推进组已经在需求愿景、关键技术等方面取得了积极进展，在国外，ITU也确定了5G标准时间表。不过尽管如此，对于“5G究竟是什么”整个行业还在探索之中。
对于这一问题，起步较早的欧盟METIS的研究结果具有参考意义。METIS项目负责人、爱立信大师级研究员Afif Osseiran博士认为，5G的未来可以用“快、密、全、佳、实”五个字来形象概括;快，即“前所未有的高速率”;密，即“支持人口密集地区的优质通信”;全，即“支持各类联网设备”;佳，即“最佳体验如影随形”;实，即“超实时、超可靠”。
为了达到“快、密、全、佳、实”的应用场景，METIS还为5G提出了具体的数字化目标：第一，在人口密集的城市环境中，5G将提供10Gbit/s至1000Gbit/s的速率，是目前的10~100倍;第二，单位面积或单用户移动数据将增加1000倍，即超过100Gbit/s/km2或500GB/用户/月;第三，互联终端设备数量将增加10到100倍;第四，低功耗大型通信设备的电池使用寿命将延长10倍，传感器或传呼机等终端设备的电池使用寿命将达到10年;第五，支持超快速响应应用，如“触觉互联网”，实现低于5微秒内端到端时延，并具有很高的可靠性;第六，在满足上述要求的前提下，单位面积成本和能耗不高于当前蜂窝系统。
迈出试验步伐
在众多厂商和组织的协作下，5G研发呈现加速度推进的态势。就在近日，5G从理论研发走向试验网络——爱立信携手NTT docomo在日本横须贺开展了5G网络的户外试验。双方基于15GHz频段进行的5G试验，获得了高达10Gbit/s的超高数据传输速率。
在本次5G会议上，多位专家一致认为，单站10Gbit/s是5G的关键通信能力之一。爱立信联手NTT docomo，在复杂的户外场景下，达到了5G的通信能力要求，标志着其取得了突破性进展。
面向未来，5G研发还面临许多障碍，要走的路还很长。其中，频谱资源紧张的问题最为棘手。随着移动数据流量的增长，全球移动频谱资源也是捉襟见肘，多个国际组织预测，到2020年我国的频谱资源缺口在1GHz左右。而低频段的优质资源已基本被占用完毕，现在可用的大多集中在6GHz以上，这些资源频段高，存在多种干扰，给未来5G的商用带来诸多不便。
中国工程院院士邬贺铨认为，面对低频段资源稀缺的现实，我们需要制定新的频谱使用规则，用好6GHz以上的高频段资源;同时，通过重耕等方式灵活利用现有频谱资源，达到实现对现有资源的重新利用;并积极挖掘新的频谱，争取将可能清退出的资源用作5G。总之，惟有多管齐下，才能破解频率资源紧张的难题。
