5G的概念与内涵

5G涉及的内容较为复杂，包括标准由谁来制定，如何制定，为何要制定统一的标准等问题，本节内容将详细介绍。

通信标准由谁制定

我们都知道，所谓5G，指的是第五代移动通信技术（5th generation mobile networks），是继2G、3G、4G之后的最新一代蜂窝移动通信技术。而蜂窝移动通信（Cellular Mobile Communication），指的是以蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信（可与固定电话，即座机相对比）。这种无线组网方式的主要特征就是终端的移动性，并且具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。

实际上，5G的法定名称是“IMT-2020”，即“International Mobile Telecommunications-2020”。2015年10月26日至30日，在瑞士日内瓦召开的2015无线电通信全会上，国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）正式批准了三项有利于推进未来5G研究进程的决议，并正式确定了5G的法定名称是“IMT-2020”。同样地，4G其实也有一个法定名称叫IMT-Advanced，也是由ITU-R命名的。

而5G具体的标准制定工作是由3GPP（第三代合作伙伴计划）主管的。3GPP成立于1998年，最初只是一个为各国协调3G通信标准的组织，后来就负责起历代移动通信标准的制定了。该组织的成员主要包括组织伙伴、市场代表伙伴和个体会员三类。第一类成员是组织伙伴，主要有欧洲的ETSI（欧洲电信标准化委员会）、日本的ARIB（无线行业企业协会）和TTC（电信技术委员会）、中国的CCSA（中国通信标准化协会）、韩国的TTA（电信技术协会）、北美的ATIS（世界无线通讯解决方案联盟）以及印度的TSDSI（电信标准开发协会），以上七个组织也被称为SDO（标准开发组织），是3GPP最重要的成员，共同决定3GPP的整体政策和策略；第二类成员是市场代表伙伴，它们通常被邀请参与3GPP以提供建议，并对3GPP中的一些新项目提出市场需求的合作伙伴，包括3G Americas、Femto论坛等13个成员；第三类成员是个体会员，也被称为独立会员，各个希望参与3GPP标准制定工作的实体（包括设备商和运营商）均需首先注册成为任一SDO的成员，然后才能成为3GPP的独立会员，并具有相应的3GPP决定权以及投票权，比如注册成为CCSA成员的中兴、华为等企业。

通信标准如何制定

3GPP技术规范的制定分为五个步骤，分别是早期研发、项目提案、可行性研究、技术规范和商用部署。我们结合5G技术标准的制定过程来看看这五个步骤的具体内容。第一步，很多个体会员产生了通信技术升级的想法，3GPP就会把这些想法汇集到一起，形成一个愿景。第二步，个体会员发起项目提案，任何成员均可发起，但必须要有至少4个成员支持，然后经过TSG（3GPP的技术规范组，主要负责技术方面的工作）审核，审核通过后进入研究条目（SI）。第三步是可行性研究，每个项目提案经过多轮迭代和谈判，通过可行性研究后形成技术报告，由TSG审核通过后进入工作条目（WI）。第四步是形成技术规范，每个工作条目同样要经过多轮迭代和谈判，最终形成技术规范，由TSG审核通过后发布。然后进入最后一步，即商用部署，这个阶段各个体会员可以针对问题提出变更请求（见图1-1）。

在标准制定过程中，每一个参与者各自提出自己的想法，大家一起讨论、修改，最后形成共同的意见。由于技术不断在发展，大家的想法也会有所改变，因此标准的制定过程中不断有新东西加入进来。于是，3GPP会在某一个阶段冻结所有的需求，然后发布一个版本，叫作一个Release，中文简写为R，比如R14，其实就是Release14。

5G时代的大门已经打开

2016年2月，3GPP在R14阶段启动了5G愿景、需求和技术方案的研究工作，这属于早期研发阶段。目前，大家讨论的是R15，这个标准把5G的建设分为两步，第一步是非独立组网模式NSA，即采用现有4G作为核心网，4G为主，5G为辅，对应的标准是3GPP-R15-NSA，这是设想的前期做法。2017年12月，在3GPP第78次全会上，RAN（无线接入网）工作组发布了5G新空口的NSA标准，同时SA（业务和系统架构）工作组发布了面向SA的5G新核心网架构与流程标准，这标志着第一步标准制定工作的基本完成。第二步是独立组网模式SA，5G作为核心网，只有5G基站工作，对应的标准是3GPP-R15-NSA。在2019年6月举行的3GPP第80次全会上，RAN工作组正式宣布冻结并发布5GSA标准，CT（核心网和终端）工作组正式发布5GSA下面向R15（Release15）新核心网的详细设计标准，这标志着第二步标准制定工作的基本完成，同时也标志着5G第一个完整标准体系的完成。

上面提到的NSA（非独立组网）和SA（独立组网），是5G标准中的两种组网方式。通俗来讲，NSA指5G与4GLTE联合组网，在利用现有的4G设备基础上进行5G网络的部署，即可同时使用4G核心网、4G无线网和5G无线网。但在NSA模式下，5G依赖于4G网络，不能单独工作，也不能共建共享，在带宽和时延方面的能力很有限，因此除了满足eMBB（增强移动宽带）场景外，对uRLLC（超高可靠低时延通信）和mMTC（海量机器类通信）等场景无能为力，这也是一些声音认为NSA是假5G的根本原因。

5G发展的重点目标之一就是为垂直行业的转型升级赋能，如果带宽和时延方面的能力跟不上，就根本满足不了uRLLC场景和mMTC场景的需求，因此，NSA注定只适用于过渡阶段，最终还是要转向SA组网建设。目前，3GPP在R16阶段已经确立了70余个标准化研究项目，重点围绕uRLLC场景和mMTC场景，从网络更智能、性能更极致、频谱更丰富、应用更广阔等几个方面进行5G标准增强。

从以上分析可以看出，在R16正式发布之前，从严格意义上来说，今天各家推出的基于NSA的5G服务，都是过渡性的。只有等到SA阶段，5G网络的全部特性都可以实现的时候，才算真正进入了5G时代。

5G为什么要制定全球统一标准

人们可能很好奇的一点是，为什么2G、3G、4G时代都可以有多个标准，而在5G时代就一定要全球统一标准呢？这个问题其实可以从两个维度去回答。一是移动通信技术发展的目标或者说使命就是实现更广泛的连接；二是全球化和全球分工使得各国相关组织和企业相互深度融合，难分彼此。

移动通信技术的首要发展目标就是实现人与人乃至人与物、物与物之间更广泛的连接，这是从2G时代开始就写在移动通信技术的基因里的。由于技术原因，2G只支持语音和短信的传输，尽管相对1G已经有了极大的进步，但其系统容量相当有限，导致其连接人与人的能力也相对较弱。当时，全球主要有两套技术标准，即欧洲提出来的GSM（全球移动通信系统）和美国提出来的CDMA（码分多址）。

3G则开启了移动互联网的新阶段。3G不仅支持语音和短信传输业务，还支持数据传送，能够实现无线通信与互联网等多媒体通信相结合，数据传输速率达到每秒数百上千比特。3G时代全球有三个标准，分别是欧洲的W CDMA、美国的CDMA2000以及中国的TD SCDMA。就在3G时代来临之际，中国开始了第二次通信业改革，同时形成了三大运营商，即我们熟知的中国移动、中国联通和中国电信。中国3G元年，主管部门发放了三张3G牌照，分别是中国移动的TD-SCDMA、中国联通的W-CDMA以及中国电信的CDMA2000，这正是当时全球的三大标准。

如果说3G时代实现了手机终端和互联网的结合，那么4G时代则实现了对手机互联网化的全面革新。2004年，3GPP联合全球六大电信发展组织进行LTE的标准化工作，将LTE技术确认为全球的通用标准。后来的LTE一般指3GPP基于2004年开发的UMTS（通用移动电信系统）技术标准的长期演进（LTE也就是Long Term Evolution）。各方博弈的最终结果是，欧洲的LTE-FDD和中国的TD-LTE成为4G时代的全球两大技术标准。

通过以上对通信技术标准的发展历程的简单回顾，我们可以发现一个趋势，那就是全球范围内的通信技术标准逐渐趋于统一，这样看来，5G时代要制定全球统一的唯一标准，其实是一件顺其自然的事。那么，其中道理何在呢？我们在上面提及了移动通信技术的目标和全球分工这两个维度，更现实的其实是第二个。与其他很多行业一样，通信行业的全球化程度也达到了很高的水平。我们看到，5G标准制定的过程中，有很多我们熟悉或不熟悉的身影，比如国内就包括三大电信运营商，小米等手机生产商，还有华为等电信设备制造商。

这些参与方的业务遍及全球很多国家和地区，如果全球同时存在很多标准，那么手机生产商、电信运营商以及电信设备制造商就需要对不同的标准进行兼容，显然既费时又费事。试想，同样一款小米或华为手机，在国内用得好好的，但是一到美国或欧洲（假设与中国采用的是不同的标准），就完全无法通信，这会给消费者带来极大的不便。而且，手机生产商在出口时就需要针对不同的通信标准对同一款手机进行改造以适应不同的通信环境，成本也会大大增加。

而且，在5G标准的制定上，不管有关各方是否情愿，事实上早就形成了“你中有我，我中有你”的局面，比如在高通主推的LDPC码上，中国企业有不少专利；而在华为主推的Polar码上，很多外国企业同样有很多专利。所以，制定一个统一的5G标准，是全球主流企业的共同心声。

其实，从移动通信技术的发展来看，不同的技术标准实际上对形成更为广泛的人与人的连接形成了阻碍，而在5G时代，通信技术所要实现的不仅仅是人与人的连接，还要在此基础上实现人与物、物与物的连接，于是，全球统一标准的重要性就不言而喻了。