全球5G倡議
全球範圍内有很多 5G 的論壇和研究項目組。2011 年歐洲第一個開展了 5G 研究 [23]， 不久之後中國、南韓、日本開始了各自的研究活動。這些活動和時間表歸納在圖 1.6 中。
3.1 METIS 和 5G-PPP
METIS [24] 是歐盟第一個完整的 5G 項目，并對全球的 5G 發展産生了深遠的影響。 METIS 屬于歐洲架構 7 項目（FP7），項目準備始于 2011 年 4 月，正式啟動于 2012 年 11 月 1 日，中止于 2015 年 4 月 30 日。
METIS 項目的原始訴求是為全球的 5G 研究建立參照體系，包括确定 5G 的應用 場景、測試用例和重要性能名額。目前這些成果被商界和學術界廣泛引用。其主要成 果是篩選了 5G 的主要技術元素。歐洲通過該項目在 5G 的研發方面獲得了明顯的領先 地位。
5G 公私合作夥伴（5G-PPP） [25] 是歐盟架構 73 項目中 5G 後續項目。歐洲的 ICT 行業和歐洲委員會（EC）于 2013 年 12 月簽署了商業協定，組建 5G 基礎設施公私合作項 目（5G-PPP）。該項目主要是技術研究，其 2014–2020 年預算為 14 億歐元。歐洲委員會 和 ICT 産業各出資一半（7 億歐元）。5G-PPP 在裝置制造企業、電信營運商、服務提供商和中小企業以及研究人員之間架起了橋梁。
根據與 METIS 簽署的諒解備忘錄，5G-PPP 項目内 METIS-II 于 2015 年 7 月啟 動。METIS-II 緻力于開發設計 5G 無線接入網絡，其目标是進行足夠的細節研究，支撐 3GPP R14 版本的标準化工作。METIS-II 将提出技術建議，并有效地內建目前開發的 5G 技術元素以及與原有 LTE-A 技術演進的內建。為了實作這一目标，METIS-II 非常重視 和 5G-PPP 的其他項目，以及全球其他 5G 項目的合作和讨論。讨論的範圍包括 5G 應用 場景和需求、重要 5G 技術元素、頻譜規劃和無線網絡性能等。
5G-PPP 項目的目标是確定歐洲在特定領域的領先，并在這些領域開發潛在的 新的市場，例如智慧城市、電子醫療、智能交通、教育或者娛樂和媒體 [25]。5G-PPP 的終極目标是設計第五代通信網絡和服務。5G-PPP 的第一個子項目開始于 2015 年 7 月。
3.2 中國：5G 推進組
IMT-2020（5G）推進組于 2013 年 2 月由中國工業和資訊化部、國家發展和改革委 員會、科學技術部聯合推動成立，組織國内的企業和高校等成員開展 5G 的研發和産業 推進，是聚合移動通信領域産學研用力量、推動第五代移動通信技術研究、開展國際交 流與合作的基礎工作平台。
3.3 南韓：5G 論壇
南韓的 5G 論壇 [28] 也是公私合作項目，成立于 2013 年 5 月。該項目的主要目 标是發展和提出國家的 5G 戰略，并對技術創新作出戰略規劃。成員包括 ETRI，SK Telecom，KT，LG- 愛立信和三星公司。這個論壇也對中小企業開放。其目标之一是确 保 2018 年平昌冬奧會部分 5G 實驗網預商用。
3.4 日本：ARIB 2020 和未來專項
ARIB 2020 和未來專項成立于 2013 年 9 月，目的是研究面向 2020 和未來的陸地移 動通信技術，也是成立于 2006 年的先進無線通信研究委員會（ADWICS）的一個子委 員會。這個組織的目标是研究系統概念、基本功能和移動通信的分布式架構。預期輸出 包括白皮書，向 ITU 及其他 5G 組織送出的檔案。2014 年，該項目釋出了第一個白皮書 描述了 5G 的願景，“面向 2020 和未來的移動通信系統”[29]。
3.5 其他 5G 倡議
其他的 5G 倡議相對于上述項目在規模和影響力方面較小。其中幾個是北美 4G（4G Americas）項目、Surrey 大學創新中心、紐約大學無線研究中心。
3.6 物聯網的活動
全球範圍内開展了大量的物聯網倡議，覆寫了物聯網的諸多方面。其中工業物聯網 共同體（IIC） [30] 和工業 4.0[31] 是和 5G 最緊密相關的項目。IIC 成立于 2014 年，把組織 機構和必要的技術結合在一起，加速工業網際網路的成長。主要目标是 [30]：
- 為現實應用建立新的工業用例和測試床；
- 影響全球工業網際網路系統的标準化程序。
工業 4.0 是德國 2013 年發起的倡議，目的在于保持德國工業制造的競争力和保持全 球市場上司力，緻力于在産品中內建物聯網和服務，特别是整個生産流程中建立網絡管 理，實作智能工廠環境 [31]。
3.7标準化活動
下面簡要介紹 5G 在 ITU、3GPP 和 IEEE 的标準化工作。
3.8 ITU-R
2012 年 ITU 無線通信部分（ITU-R）在 5D 工作組（WP5D）的上司下啟動了“面 向 2020 和未來 IMT”的項目，提出了 5G 移動通信空中接口的要求。WP5D 制定了工作 計劃、時間表、流程和傳遞内容。需要強調的是 WP5D 暫時使用“IMT-2020”這一術語 代表5G。根據時間表的要求，需要在2020年完成“IMT-2020技術規範”。至2015年9月， 已經完成下列三個報告。
- 未來陸地 IMT 系統的技術趨勢 [32]：這個報告介紹了 2015—2020 年陸地 IMT 系統的技術趨勢，包括一系列可能被用于未來系統設計的技術。
- 超越 2020 的 IMT 建議和願景 [19]：該報告描述了 2020 年和未來的長期願景，并 對未來 IMT 的開發提出了架構建議和總體目标。
- 高于 6 GHz 的 IMT 可行性分析 [33]：這份報告提供了 IMT 在高于 6 GHz 頻段部 署的可行性。該報告被 WRC 2015 參照，将新增的 400 MHz 頻譜配置設定給IMT使用，詳見第 12 章。
3.9 3GPP
3GPP 已經确認了 5G 标準化時間表，現階段計劃延續到 2020 年 [34]。5G 無線網絡 的主要需求的研究項目和範圍于 2015 年 12 月開始，2016 年 3 月開始相應的 5G 新的無 線接入标準。此外， 3GPP在LTE 9[35] 和GSM 36 引入了海量機器類通信的有關需求， 即增強覆寫、低功耗和低成本終端。在 LTE 系統中，機器類通信被稱作 LTE-M 和 NBIoT，在 GSM 系統中被稱為增強覆寫的 GSM 物聯網（EC-GSM-IoT）。
3.10 IEEE
在國際電氣和電子工程師協會（IEEE）中，主要負責區域網路和城域網的是 IEEE 802 标準委員會。特别是負責無線個人區域網絡的 IEEE 802.15 項目（WPAN） [33] 和無 線區域網路（WLAN）的 IEEE 802.11 項目 [39]。IEEE 802.11 技術在最初設計時使用頻段 在 2.4 GHz。後來 IEEE 802.11 開發了吉比特标準，IEEE 802.11ac 可以部署在更高的頻 段，例如 5 GHz 頻段，以及 IEEE 802.11ad 可以部署在 60 GHz 毫米波頻段。這些系統的 商用部署始于 2013 年，可以預見，到 2019 年的今後幾年采用 6 GHz 以下（例如 IEEE 802.11ax）和毫米波頻段（例如 IEEE 802.11ay）的系統将會實作高達若幹 Gbit/s 的速率。 IEEE 很有可能會基于其高速率技術送出 IMT-2020 的技術方案。IEEE 802.11p 是針對車 輛應用的技術，預計 2017 年之後會獲得在車聯網 V2V 通信領域的廣泛應用。在物聯網領域IEEE也表現活躍。IEEE 802.11ah 支援在 1GHz 以下頻段部署覆寫增強的 Wi-Fi。 IEEE 802.15.4 标準在低速個人通信網絡（LR-WPAN）較為領先。這一标準被 Zigbee 聯盟進一步拓展為專用網格連接配接技術，并被國際自動化協會（ISA）采納，用于協同和同 步操作，即 ISA100.11a 規範。預計 5G 系統會聯合使用由 IEEE 制定的空中接口。這些 接口和 5G 之間的接口的設計需要十分仔細，包括身份管理、移動性、安全性和業務。
3.11 本書的内容介紹
5G 構成的主要目子產品如圖 1.7所示：無線接入、固定和原有無線接入技術（例如 LTE）、核心網、雲計算、資料分析和安全性。本書涵蓋的内容在圖 1.7中标記為灰色， 5G 無線接入和用例在第 2 章介紹。包括 LTE 的原有系統的作用在不同的章節有簡要介 紹。核心網和雲計算（包括網絡功能虛拟化）的簡介在第 3 章介紹。資料分析和安全性超出了本書的範圍。
本書内容組織如下。
- 第 2 章總結了目前定義的 5G 用例和需求，以及 5G 的系統概念。
- 第 3 章給出了 5G 架構需要考慮的主要問題。
- 第 4 章講述 5G 的重要用例之一，即機器類通信。
- 第 5 章介紹裝置和裝置通信。
- 第 6 章介紹有可能配置設定的從 10 GHz 到 100 GHz 大量頻譜的毫米波技術，這些頻 譜可以用于無線回傳和接入。
- 第 7 章簡要介紹 5G 最可能采用的無線接入技術。
- 第 8 章重點介紹 5G 的重點技術之一，即大規模 MIMO。
- 第 9 章讨論多點協同發送，特别是 5G 如何更好地實作聯合發射。
- 第 10 章聚焦中繼器和無線網絡編碼技術。
- 第 11 章介紹 5G 幹擾和移動管理相關的技術。
- 第11章讨論5G頻譜，特别是預期的5G頻譜組成和需求，以及預期的頻譜Access模式。
- 第 13 章介紹 5G 信道模型的主要挑戰和新的信道模型。
- 第 14 章提供了 5G 仿真的指導建議，以此來統一假設條件、方法和參考用例。
