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5G

5G

第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）是具有高速率、大连接以及低功耗和低时延等特点的蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（CSM）系统之后的延伸。为满足5G多样化的应用场景需求，高速率、低时延、大连接成为5G最突出的特征，用户体验速率达1Gbps，时延低至1ms，用户连接能力达100万连接/平方公里。2G~4G都着眼于让人与人之间的通信更便捷，而5G则突破了人与物之间的壁垒，可以满足远程医疗、车联网、智能家居、工业控制、虚拟现实等应用需求。

在2012年前就已经存在一些关于5G的零星研究了。2008年，美国航空航天局（NASA）和M2Mi公司一起开始研究5G通信技术。此后韩国和欧盟也相继投入研发。这些早期研究，尤其是在毫米波通信和频谱资源扩展方面，为5G的概念奠定了基础。2013年，全球范围内的研究机构和组织，如国际电信联盟和中国的IMT-2020（5G）推进组，开始对5G进行更深入的探索，进一步明确了其关键能力和应用场景。2016年，第三代合作伙伴计划（3GPP）的启动标志着全球统一5G标准的开始。随后，5G技术迅速进入商用阶段。2019年，韩国率先推出商用5G服务，紧接着是中国和美国，标志着5G技术在全球范围内的快速发展和普及。2022年，3GPP宣布5G R17版本标准冻结，重点支持中高速大连接及差异化物联网应用，进一步拓展了5G应用场景与解决方案。截至2022年底，全球5G移动用户已突破10亿户，占移动用户整体的12.1%，网络覆盖全球近三成的人口。22024年3月22日，《政府工作报告》中提到，中国5G用户普及率超过50%，截至11月末，中国累计建成5G基站419.1万个，网络规模全球第一。中国5G移动电话用户达10.02亿户，占移动电话用户总数的56%。

国际电信联盟（International Telecommunication Union， ITU）定义了5G的三类应用场景包括增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）。增强移动宽带主要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供更加极致的应用体验；超高可靠低时延通信主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求；海量机器类通信主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。

概述

移动通信的演进

从1G发展到4G，是人从声音、图形、视频的逐级通信需求推动技术进步的。移动通信经历了从1G（第一代移动信息技术）、2G、3G到4G的发展历程。1G出现在20世纪70年代末、80年代初，只用于提供模拟语音业务。2G出现在20世纪90年代，用于提供数字语音和短信业。3G出现在2000年左右，用于提供数据和语音服务。到了3G时代后期，智能手机开始普及，移动上网需求激增，为了满足爆发式增长的数据需求，4G应运而生。4G 技术标准统一为LTE（Long Term Evolution，长期演进），包括FDD-LTE 和TD-LTE，可以提供100 Mbit/s以上的下载速率。5G是4G系统之后的延伸，4G时代的终端以智能设备为主，而在5G时代绝大多数消费产品、工业品、物流等都可以与网络连接，海量“物体”将实现无线联网。5G物联网还将与云计算和大数据技术结合在一起，使得整个社会充分物联化和智能化。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

频段

5G主要分主要分为Sub-6GHz频段和毫米波频段，Sub-6GHz是在6GHz以下的窄频技术，并且支持数Gbit/s的高速通信，具有低功耗、广覆盖的特性；而毫米波频段是在24GHz以上的宽带技术，并且支持数十Gbit/s的高速通信具有低时延、高速率的特性。。毫米波技术的研究历史已超过百年，可追溯到19世纪末。但很长时间以来，毫米波技术主要应用于军事、射电天文等领域。在3G、4G网络中，例如40 GHz频段和 80 GHz频段（E-Band）的点对点高速传输系统，毫米波技术已广泛应用于网络回传和前传。随着5G新业务数据量和用户数的爆炸式增长，通信频段必然向毫米波方向延伸，5G移动通信将采用中低频段+毫米波频段相结合的方式。

发展现状

5G专利：截止到2022年4月底，全球共有50415个5G申请专利家族（含待审批和已授予），在向美国与欧洲专利局提交申请的专利中，中国（26.79%）、韩国（25.94%）、美国（17.75%）、欧盟（15.59%）、日本（8.52%）排名前五。而在核心的标准必要专利方面，欧盟（37.04%）、中国（33.96%）、美国（15.89%）作出主要贡献。截至2024年11月，中国5G标准必要专利声明量全球占比超42%，全球首发的5G—A（又称5.5G）在持续加快商用部署。

芯片技术：5G芯片技术创新不断加速，截止到2023年，高通、联发科、紫光展锐、深圳市海思半导体有限公司等厂商已发布93款5G芯片。在2023年世界移动通信大会上，高通宣布将推出全球首款“5G Advanced-ready”基带产品，即5.5G骁龙X75芯片，支持十载波聚合，在Wi-Fi 7和5G中可实现10Gbit/s下行速度；紫光展锐公司在展示5G新通话芯片方案的同时还布局汽车等工业电子业务，现场演示了首款车规级5G智能座舱芯片平台A7870。

设备供应：设备市场生态边界不断扩展，基站设备市场主要由华为、爱立信、诺基亚、中兴、三星电子等传统设备厂商占据。运营商希望通过无线接入网的虚拟化实现开放且可互操作的网络解决方案，以摆脱对现有单一设备商的依赖；Mavenir、Parallel Wireless等网络软件供应商加入设备市场竞争。此外，新兴的5G设备供应商正在逐渐增加，截至2023年，全球提供5G专网设备的厂商已超过50家。

5G终端：5G终端形态日益丰富。GSA数据显示，截至2023年2月，全球共有224家设备供应商发布1840款5G终端，近八成已商用上市；其中发布手机共948款，至少有874款已商用，价格探至千元以下，进一步为5G终端普及奠定产业基础。终端类型不断拓展丰富，除手机、模组、CPE外，工业网关生态系统日渐成熟，移动机器人、无人机、XR设备等可通过模块连接到网关，随着5G创新加快，未来相关产品还将加速推出。

行业应用：截止到2022年，在全球范围内已经开展的644项行业应用试验或落地部署中，工业互联网、文体活动领域应用占比过半，智慧交通、医疗健康等领域的行业应用较为广泛。美国非常注重5G技术的领先性，产业各方合作测试开发5G工业用例，探索5G促进工业制造业增长的路径。韩国向产业全面推广5G融合应用，积极支持技术升级，激活产业生态，支持5G融合应用向全球拓展。欧盟通过政策发布和项目部署，构建5G与垂直行业融合应用的清晰路径，在7个重点行业以及港口、农业、交通运输等多个垂直领域开展广泛的5G行业应用试验。截至2024年11月，中国5G应用已经融入97个国民经济大类中的74个，建设5G行业虚拟专网超过4万个。工业领域5G应用逐步从外围环节向研发设计、生产制造等关键环节深入，“5G+工业互联网”项目超过1.5万个，实现41个工业大类全覆盖。

历史沿革

发展

2008年，美国航空航天局（NASA）和M2Mi公司一起开始研究5G通信技术，研究的主要方向是无线传感、小型卫星通信和机器连接等。同年，韩国也启动了IT研发项目“基于BDMA的5G移动通信系统”。这些前期探索促进了5G概念的形成。

2012年8月，组约大学创建了无线通信研究所，并在5G一些特定的方向上做了比较前瞻性的研究。这方面的前期研究对于形成5G扩展频谱资源和采用毫米波通信的思路具有一定的指导意义。2012年11月，欧盟启动了著名的METIS研究项目，项目启动的目的就是要完整地定义下一代无线通信系统。METIS项目明确定义了5G的场景、测试范例和主要技术指标。METIS对于应用场景和主要技术指标的早期研究对于5G概念的形成起了非常大的作用。

2013年2月，国际电信联盟无线电通信组标准化组织（ITU-R）启动了5G研究项目，开始更详细地研究2020年后人类对于移动通信的需要和愿景。同年，IMT-2020（5G）推进组由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。

2014年5月29日，推进组在北京召开了第二次IMT-2020（5G）峰会，会议主题为“5G目标及能力”，发布了中国《5G愿景与需求白皮书》，明确了5G关键能力指标，这些指标被制定的5G愿景报告基本采纳。白皮书作为中国首次系统地开展新一代移动通信系统需求研究的成果，为未来中国引领5G发展方向奠定了基础。METIS研究项目在2015年4月完成，使得当时的欧洲对于5G的认识和研发处于领导地位。

2015年，ITU发布了《IMT愿景：5G架构和总体目标》，定义了增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延（uRLLC）、海量机器类型通信（mMTC）三大应用场景，以及峰值速率、流量密度等八大关键性能指标。

2016年初，为兼顾不同运营商的需求，实现全球统一的5G标准，第三代合作伙伴计划（3GPP）启动。2016年5月31日，第一届全球5G大会在北京举行。本次会议由中国、欧盟、美国、日本和韩国的5个5G推进组织联合主办。

2017年12月21日，在葡萄牙里斯本召开的3GPP RAN第78次会议上，3GPP完成面向NSA的5G NR（New Radio，新空中接口）标准，为5G NR全面商用奠定了基础。随后，2018年6月发布了R15的SA标准版本，2019年3月发布了R15的第三个版本，实现了依托5G核心网（NGC）完成5G NR和LTE的双连接。

2019年4月3日23时，韩国三家运营商正式推出5G商用服务，比美国Verizon公司提早数个小时，韩国由此成为全球首个实现5G商用的国家。

突破

3GPP于2020年7月冻结R16标准版本，R16为5G增强版本，进一步增强网络支持移动宽带的能力和效率，支持米级定位、节能以及网络智能化，同时扩展支持更多物联网场景。

2022年全球5G基础设施市场规模接近300亿美元，累计总规模超900亿美元。2022年全球5G基站出货量超140万个，同比增长20%，累计出货超380万个。中国始终秉持“适度超前”建设原则，2022年度新建基站88.7万个，累计开通5G基站超231万个，占全球总量的60%。

2022年年中，3GPP宣布5G R17版本标准冻结，重点支持中高速大连接及差异化物联网应用，进一步拓展了5G应用场景与解决方案。R17让更多5G系统增强功能逐步走向成熟，将5G扩展至全新终端、应用和商用部署领域。

截至2022年底，全球5G移动用户已突破10亿户，占移动用户整体的12.1%，网络覆盖全球近三成的人口。中国已建成全球最大5G网络与独立组网网络，5G用户规模达到5.6亿户，占全球用户总数的一半以上，渗透率为33.3%，仅低于韩国与美国。

截至2023年2月，全球共有224家设备供应商发布1840款5G终端，近八成已商用上市，其中发布手机共948款，至少有874款已商用，价格探至千元以下，进一步为5G终端普及奠定产业基础。终端类型不断拓展丰富，除手机、模组、CPE外，工业网关生态系统日渐成熟，移动机器人、无人机、XR设备等可通过模块连接到网关，随着5G创新加快，未来相关产品还将加速推出。

2024年3月22日，《政府工作报告》提到，中国5G用户普及率超过50%。工业和信息化部数据显示，2024年春节期间以及2023年全年，5G移动互联网接入流量在移动互联网用户接入流量中占比都接近50%。

2024年4月23日，工信部组织相关部门召开电视电话会议，推进“信号升格”专项行动，通过通信网络和基站建设优化，实现移动网络4G、5G信号显著增强，网络深度覆盖，支撑重点行业数字化转型需求。至2024年5月，中国5G网络覆盖从“市市通”到“县县通”并持续向乡镇、行政村延伸。随着“信号升格”行动展开，在青藏高原的无人区里也有了5G信号。5月17日，在浙江宁波举行的2024世界电信和信息社会日大会上，中国电信集团、中国移动通信集团、中国联通、中国广电联合宣布，启动5G异网漫游商用推广。5月28日，SKY Perfect JSAT、NTT DOCOMO、日本国家信息通信研究所（NICT）和松下电器联合宣布，利用模拟高空平台站（High-Altitude Platform Stations，简称 HAPS）的轻型飞机，成功在约 4 公里高度使用38GHz频段进行了5G通信的验证演示。此次试验在飞行高度约 4 公里的飞机和三个地面站之间，利用38GHz频段电波建立了5G NR方式的空中中继地面5G网络的回程线路，是该领域的首创。利用HAPS的非地面网络（Non-Terrestrial Network，简称 NTN）是5G和6G扩展通信覆盖范围的有效技术，此次演示的结果会加速HAPS网络的实际应用。截至2024年9月，中国互联网络信息中心(CNNIC)数据显示，中国5G用户普及率达69.6%，千兆宽带用户达1.96亿户。

2024年10月14日，工信部数据显示，中国5G基站总数已达404.2万个，占到移动基站总数的32.1%，网络规模全球第一；相关应用已覆盖国民经济的74个大类。此外，中国在打造全球最大规模的低空通信网。截至11月末，中国累计建成5G基站419.1万个，比2023年末净增81.5万个，占移动基站总数的33.2%，占比较2023年末提高4.1个百分点。中国5G移动电话用户达10.02亿户，比2023年末净增1.8亿户，占移动电话用户总数的56%，占比较2023年末提高9.4个百分点。5G网络不断向农村地区延伸，实现了“乡乡通5G”。

关键技术

5G NR

5G NR（New Radio）旨在解决增强移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（URLLC）和海量机器类型通信（mMTC）等场景的问题。其设计向前兼容，有助于顺利引入未知用例的新技术。关键技术包括陡峭性能传输、低延迟支持、先进天线技术和灵活频谱特性。5G NR在很大程度上建立在4G LTE基础上，同时引入潜在的先进技术。尽管与LTE演进不同，NR不受后向兼容性限制，技术要求更广泛、更高，从而促使更多深层次技术创新。5G NR有两种主要架构类型：非独立组网（NSA）和独立组网（SA）。在NSA中，终端通过E-UTRA和NR双连接（EN-DC）连接到LTE eNB和5G NR NodeB（gNB），其中eNB是主节点，gNB是辅助节点。在NSA中，LTE用于初始接入和移动处理，而SA版本可以独立于LTE进行部署。

大规模天线技术

大规模天线技术（Massive MIMO）是指多路输入多路输出，基站使用几十甚至上百根天线，通过调整多天线的相位和幅度形成无线信号能量更集中的窄波束，能根据不同的覆盖场景，通过动态控制波東来补偿无线电的传播损耗，从而提升覆盖能力；还能通过空间复用技术让多个波東同时连接多个用户，实现在同一无线信道上同时发送和接收多个数据流，从而可在不增加频谱带宽的前提下成倍提升系统容量。这项通信技术的波束窄，指向性传输，增益高，抗干扰，频谱效率提高。由于毫米波波长较短，因此天线阵列占用空间小，这使得毫米波系统非常适合采用大规模MIMO技术。

非正交多址接入技术

非正交多址接入（NOMA）可以利用不同的路径损耗的差异来对多路发射信号进行叠加，从而提高信号增益。它能够让同一小区覆盖范围的所有移动设备都能获得最大的可接入带宽，可以解决由于大规模连接带来的网络挑战。NOMA牺牲了一部分峰值速率来换取更多的连接，其实现原理是引入了NOMA收发机，抑制用户之间干扰。NOMA相比OMA有以下优势：提升多用户系统容量、支持过载传输、可靠的免授权（GF）传输、鲁棒的开环MU-MIMO以及灵活的业务复用。

波束形成技术

波束形成（BF）是阵列信号处理的关键方面，通过对各阵元加权进行空域滤波，实现增强期望信号、抑制干扰的目的。在移动通信中，波束形成是天线技术与数字信号处理技术的融合，通过调节各天线的相位实现无线信号的定向传输或收发。该技术有效处理无线信号，确定电磁波的传输方向，实现发射机的精确定向和接收机的精准探测。本质上，波束形成通过调节各天线的相位，使无线信号叠加产生更强的信号增益，克服自由空间中的传输衰减，确保无线信号的质量。此外，使用波束形成技术能够集中收发电磁波能量，有助于在一定程度上延伸无线信号的传输距离。

5G-A移动通信技术

5G-A移动通信技术，即5G-Advanced，是对5G的演进和增强，具备10倍提升的网络能力，支持5G应用规模增长和数字化创新。作为通向6G的关键阶段，5G-A将提前验证部分6G关键技术，积累宝贵经验，助力6G标准制定和技术落地。在网络特征与网络功能层面，5G-Advanced需要具备智慧（AI）、融合（Convergence）和更丰富使能（Enablement）的特征，即ACE。网络架构方面，5G-Advanced将发展云原生、边缘网络和网络即服务理念，以实现网络功能快速部署和按需迭代。在网络技术方面，5G-Advanced将持续增强“智慧、融合和使能”三个方面的能力，包括提高网络智能化水平、促进网络与行业网络融合组网、助力5G网络服务垂直行业等。

技术原理

5G系统整体包括核心网、接入网以及终端部分，其中核心网与接入网间需要进行用户平面和控制平面的接口连接，接入网与终端间通过无线空口协议栈进行连接。

网络架构

5G网络架构延续了4G网络的扁平化思想。整体上，5G系统分为两部分，即5G核心网（5GC，包括AMF/UPF）和5G接入网（NG-RAN）。为满足不同业务性能需求，5G接入网架构支持分布式部署，减少节点跳数降低传输时延，同时也支持集中式部署，实现云化处理中心节点，集中管理多个小区，增强资源协调，实现网络功能分布的灵活性。

接入网

5G 接入网由gNB（NR系统基站）和ng-eNB（可接入5G核心网的LTE演进基站）两种逻辑节点共同组成。GNB之间、ng-eNB之间，以及gNB和ng-eNB之间通过Xn接口进行连接。NG-RAN与5GC之间通过NG接口进行连接，进一步分为NG-C 和NG-U接口，其中与AMF控制平面连接的是NG-C接口，和UPF 用户平面连接的是NG-U接口。

核心网

5G核心网络是管理所有5G移动语音、数据和因特网连接的数据网络，分为控制平面和用户平面网元。控制平面包括接入与移动管理功能和会话管理功能，二者没有直接接口；用户平面网元包括用户平面功能。采用基于服务的网络架构（SBA），该云架构对4G核心网元进行虚拟化和模块化，实现业务应用的灵活、快速部署。在5G核心网中，AMF负责终端接入权限和切换，UPF负责分组路由、转发、数据包检查等功能。

部署

为了降低成本以及与4G兼容，在3GPP 5G标准的第一个版本R15中5G网络被分为独立组网（Standalone，SA）和非独立组网（Non-Standalone，NSA）两种部署方式。每类组网方式下，根据核心网选择的不同（EPC或是5GC），还可以细分为多种架构选项。

SA组网部署

独立组网是5G网络的成熟阶段目标架构，包括新基站和核心网，可选择gNB或ng-eNB作为5G接入网，核心网采用5GC。SA组网是5G最终形态，支持所有新业务，采用5GC的用户面和控制面完全分离。在SA组网下，UE可选择gNB为主节点或单独接入gNB。SA组网优点在于完全实现5G新功能和业务，提供更高性能和灵活性，但需要建设新的5G基站和核心网，投资成本高，对基站覆盖要求也较高，否则可能导致频繁控制面切换和用户体验下降。

NSA组网部署

NSA组网利用现有4G网络进行改造和升级，引入一些5G设备以支持NR接入网和/或5GC，实现用户体验到5G超高网速，同时不浪费现有设备。这是运营商在热点地区快速部署5G、抢占市场的早期选择。在NSA组网下，UE通过现有LTE接入网接入，LTE基站为主节点，NR基站为辅节点。NSA组网的优点在于能充分利用现有4G网络资源，快速实现5G部署，抢占市场份额，并减少控制面切换次数以提高网络稳定性。然而，NSA组网的缺点是仅支持5G的eMBB业务，不能满足其他新功能和业务需求，同时需要对4G基站进行改造或升级以支持5G数据分流和双连接。

空口协议栈

5G空口，即 UE 和GNB 之间的无线接口。NR定义了一系列空口协议用来建立、重配置和释放各种无线承载业务。5G空口协议栈分为“三层两面”，三层包括物理层、数据链路层和网络层；两面是指控制面和用户面。

物理层

物理层位于空口协议最底层，为高层的数据提供无线资源及物理层处理。

数据链路层

数据链路层包括媒体接入控制（MAC）、无线链路控制（RLC）、分组数据汇聚协议（PDCP）和服务数据适配协议（SDAP）4个子层。NR与LTE 相比，PDCP子层基本功能类似，都是提供无线承载级的服务；不同的是NR数据链路层新引入了SDAP 子层，原因是NR中的NG 接口是基于 QoS flow控制的，因此需要 SDAP 子层作为适配层，把QoS flow 映射到DRB上，而LTE 中EPS承载和DRB之间一一对应，不需要适配。数据链路层同时位于控制面和用户面，在控制面负责无线承载信令的传输、加密、完整性保护等，在用户面负责用户业务数据的传输和加密。

网络层

网络层是指无线资源控制（收音机 Resource Control，RRC）层，位于接人网的控制平面，负责完成接人网和终端之间交互的所有信令处理。

控制面

控制面协议主要负责终端和网络之间的连接建立、移动性和安全性。负责对无线接口进行管理和控制，用于实现与UE通信相关的控制功能，包括RRC 协议、SDAP/PDCP/RLCMAC 协议和物理层协议，RRC层位于终端和gNB之间，负责处理RAN 相关的控制面过程。非接入层（NAS）位于终端和AMF之间，包括鉴权、安全性管理、会话管理和不同的空闲态过程（比如寻呼），还负责为终端分配IP地址。NAS不属于空口协议，应用于 UE和核心网的接入管理实体（AMF）内，主要负责对非接入层的控制和管理。

用户面

用户面协议栈用于实现资源分配与数据传输相关的功能，包括SDAP/PDCP/RLC/MAC 协议和物理层协议。由控制面产生的各种控制信令最终也通过用户面协议进行传输。SDAP层负责根据QoS（Quality of Service）要求将QoS流（QoS Flow）映射到无线承载。5G QoS模型基于QoS Flow，QoS Flow是PDU会话中最精细的Q0S区分粒度，也就是说两个PDU会话的区别就在于它们的QoS Flow不一样。SDAP层是NR用户面中新引人的一个协议层，因为当NR连接到5G核心网时，新的QoS处理需要这一协议实体。

关键性能指标

针对三大应用场景的关键性能需求，ITU于2017年11月正式发布了《IMT-2020无线接口最小技术性能指标要求报告》，定义了包括峰值速率、用户体验速率、延时、移动性、流量密度、连接数密度等指标在内的5G最低性能指标要求。

峰值速率：峰值速率是指在理想信道条件下，单用户所能达到的最大速率，单位为bit/s。5G的峰值速率一般情况下为10Gbit/s，特定条件下能够达到20Gbit/s。

用户体验速率：用户体验速率是指真实网络环境下用户可获得的最低传输速率，单位是bit/s。5G首次将用户体验速率作为衡量移动通信网的核心指标。在实际的网络使用中，用户体验速率与无线环境、接入设备数、用户位置等因素相关，通常采用95%比例统计方法来进行评估。在不同的应用场景下，5G支持不同的用户体验速率，在广域覆盖场景中希望能达到100Mbit/s，在热点区域中希望能达到1Gbit/s。

延时：延时可以分为两类：空口延时与端-端延时。其中，空口延时是指移动终端与基站之间无线信道传输数据经历的时间；端-端延时是指移动终端之间传输数据经历的时间，其中包含空口延时。延时可以用往返传输时间（RTT）或单向传输时间（OTT）来衡量。5G的空口延时要求低于1ms。

移动性：移动性是指在满足特定的QoS与无缝移动切换条件下可支持的最大移动速率。移动性指标是针对地铁、高铁、高速公路等特殊场景，单位为km/h。在特定的移动场景中，5G允许用户最大的移动速度为500km/h。

流量密度：流量密度是指单位面积区域内的总流量，单位是。流量密度是衡量典型区域覆盖范围内数据传输能力的重要指标，如大型体育场、露天会场等局部热点区域的覆盖需求，具体与网络拓扑、用户分布、传输模型等密切相关。5G的流量密度要求达到每平方千米几十Tbps。

连接数密度：连接数密度是指单位面积上支持的在线设备总和。在线是指终端正以特定的QoS进行通信，一般可用每平方千米的在线终端个数来衡量连接数密度。5G连接数密度为每平方千米可以支持100万个在线设备。

中国学者将这些关键能力总结为“5G之花”，如图所示，体现了IMT-2020 的5G关键性能和4G的区别。花瓣代表了5G的六大性能指标：峰值速率、用户体验速率、端到端时延、移动性、流量密度、连接数密度；绿叶代表了5G的三个效率指标：频谱效率、能源效率、成本效率。

应用场景

根据ITU定义，5G网络将支持更高速率、更低时延和更大连接数密度，能够满足eMBB（en-hanced Mobile Broadband，增强移动宽带）、uRLLC（ultra-Reliable and Low Latency Communication，超高可靠低时延通信）和mMTC（massive Machine Type Communication，海量机器类通信）三大应用场景。

增强移动宽带

eMBB 集中表现为超高的移动网络传输数据速率，满足未来更多的应用对移动网速的需求。因此，eMBB 是原来移动网络的进一步升级，将是5G 发展初期面向个人消费市场的核心应用场景。

eMBB 应用场景是在现有移动宽带业务场景的基础上，为满足超高清视频、全息视频、浸入式游戏、下一代社交网络等移动互联网业务需求，无论在网络边缘、高速移动等恶劣环境还是局部热点地区都能为用户提供无缝的高速业务，如移动高带宽数据接入、3D/超高清视频、AR/VR等大流量移动宽带业务。eMBB 的关键性能指标包括100Mb/s用户体验速率，对于部分热点场景可达1Gb/s，甚至大于10Gb/s的峰值速率，大于10Tb/（s・）的流量密度以及500km/h以上的移动速度等，涉及交互类操作的应用还对时延敏感。

超高可靠低时延通信

uRLLC主要是应对超高可靠低时延挑战而定义的，其需要时延可控制在1ms之内。

uRLLC应用于对时延高度敏感类型的业务场景，同时要求高可靠性。常见应用包括自动或辅助驾驶、虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）、触觉互联网、工业控制、远程医疗或手术、无人机、无人驾驶等。如果网络时延较高，uRLLC 类业务的正常运行就会受到影响，并会出现控制方面的误差。自动驾驶、远程手术等实时监测要求毫秒级的时延，工业机器控制、设备加工制造等时延要求为十毫秒级，可用性要求接近100%。

海量机器类通信

mMTC主要是应对设备超大连接数量挑战定义的，其指标可达到每平方公里100万连接数，支持上下行最大1Mb/s的峰值速率。

mMTC主要面向具有小数据包、低功耗、海量连接（连接密度高）的物联网应用，如物流管理、智慧城市、旅游管理、环境监测、智慧农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景。万物互联背景下人们的生活方式和社会形态将发生颠覆性的变化，数据连接覆盖社会生活的方方面面。5G强大的连接能力将促进各垂直行业（智慧城市、智能家居、环境监测等）的深度融合。在大规模机器通信场景中，数据速率较低且时延不敏感，终端成本更低，电池寿命更长，真正能实现万物互联。