前言
2012年9月，欧盟在第七框架计划（FP7）下启动了面向第五代移动通信技术（以下简称5G）研究的5GNOW（5th Generation Non-Orthogonal Waveforms for Asynchronous Signalling）研究课题，拉开了全球5G研究的序幕。同年11月，同样在FP7，欧盟正式启动了名为METIS（Mobile and Wireless Communications Enablers for the Twenty-Twenty Information Society）的5G研究项目，并在2014年1月推出了5G PPP（5G Public-Private Partnership）计划，旨在推动5G技术研究，促进5G在2020前后投入商用。
2013年2月，由科学技术部、工业和信息化部、国家发展和改革委员会三部委联合组织成立了中国IMT-2020（5G）推进组，旨在打造聚合中国产学研用力量、推动中国5G技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。与此同时，国家高技术研究发展计划（“863”计划）也于2013年6月启动了“5G关键技术研究”重大项目，前瞻性地部署5G需求、技术、标准、频谱、知识产权等研究，建立5G国际合作推进平台。
2013年6月，韩国政府成立了5G技术论坛（5G Forum），提出了韩国5G国家战略和中长期发展计划，推动5G关键技术研究，计划在2018年平昌冬奥会上示范5G应用，2020年正式商用。
2013年10月，日本无线工业及商贸联合会（Association of Radio Industries and Businesses, ARIB）正式成立5G研究组“2020 and Beyond Ad Hoc”，旨在对5G服务、系统构成以及无线接入技术等进行研究，计划2020年东京奥运会前实现商用。
5G经过近几年全球业界的共同努力，目前已形成一致的5G目标。
在2015年6月召开的ITU-R WP5D第22次会议上，ITU完成了5G发展史上的一个重要里程碑，ITU正式命名5G为IMT-2020，并确定了5G的愿景和时间表等关键内容。
ITU确定5G的主要应用场景为增强移动宽带、高可靠低时延通信、大规模机器类通信。
增强移动宽带：移动宽带强调的是以人为中心接入多媒体内容、业务和数据的应用场景。增强移动宽带应用场景将在现有移动宽带的基础上带来新的应用领域，同时也会进一步改进性能，提高无隙的用户体验。该应用场景主要包括广域覆盖和热点。对热点地区，需要有高用户密度、高业务容量，用户的移动速度较低，但是用户的数据速率高于广域覆盖。对广域覆盖，期望无隙覆盖和中到高的移动性，同时与现有数据速率相比，期望明显提高用户数据速率，但是数据速率的需要与热点地区相比可以适度放松。
高可靠低时延通信：该场景对吞吐率、时延、可用性等能力有严格的要求。典型例子包括通过无线系统控制工业制造或生产过程、远程医疗、智能电网的自动配电、传输安全等。
大规模机器类通信：该应用场景的特征是大量的连接终端，每个终端发送小量的时延不敏感数据。终端需要低成本、超长的电池寿命。
同时，我们期待着今天没有预见到的其他应用场景的出现。因此，对未来的IMT系统，需要足够的灵活性以适配指标宽泛的新应用。
取决于应用环境和不同国家的不同需要，未来的IMT系统将具有很多不同的特征。未来IMT系统应该设计为高度模块化的形态，并非所有特征都需要同时体现在所有网络中。
5G的主要能力指标见下表。
5G标准化的主要时间点是2017年底，主要是为征集候选技术做准备，制定技术评估方法；到2020年，完成征集候选技术、技术评估、关键技术选择等工作，最终形成5G标准。
2015年9月17—18日，5G的主要标准化组织3GPP RAN在美国凤凰城召开5G Workshop。
来自全球80余个通信组织及电信运营、设备、终端、芯片企业的代表就5G场景、需求、潜在技术方案、标准化工作计划进行了讨论。与会代表均认同5G应引入不考虑后向兼容的新空口，同时，作为5G的重要组成部分，LTE-Advanced应继续保持演进。
在标准研究与标准定义的优先级方面，中国和部分欧洲公司倾向于5G应首先聚焦6 GHz以下的低频段新空口；日韩和部分美国公司倾向于首先完成高于6 GHz的高频段新空口，目标主要是增强移动宽带（eMBB）；部分欧洲运营商希望认真评估6 GHz以下新空口相比LTE-Advanced增强的实际增益。
会议最后以主席总结的形式给出5G标准化路标。
· 场景和业务：基本确定了5G的三大类场景，即增强移动宽带（eMBB）、大规模物联网（massive MTC）、低时延高可靠通信（ultra-reliable and low latency communication）。5G技术需满足3类场景下的多种业务类型。
· 新空口和演进：5G新空口和LTE-Advanced演进将在3GPP R14及后续版本中同时开展标准定义工作。2016年3月将在各工作组开展具体技术方案的评估。
· 标准工作计划：5G标准化工作分为3个版本完成，分别是2016年在R14阶段启动5G需求和技术方案的研究工作；2017年R15版本作为5G的第一个阶段，满足市场上比较急迫的商用需求；2018年启动R16作为5G标准的第二个阶段，在2019年底完成，满足ITU IMT-2020提出的要求，并在2020年作为5G标准提交ITU-R。
· 5G第一阶段的工作范围：在设计5G第一阶段标准协议（R15）时，应保证对第二阶段标准（R16）的前向兼容性。
5G囊括了所有能够想象的应用场景和案例，这些应用场景和案例在很多时候提出的系统实现指标也是相互矛盾的。因此，在有新的空中接口技术和新的工作频段的同时，5G也必须要有新的网络能力，能够将这些新的技术和相互矛盾的需求在一张网络上体现出来。这是以前的移动通信系统所不具备的。也就是说，5G除了无线接入技术的创新以外，网络架构也必须创新。
本书主要关注5G无线网络架构及其相关的关键技术。
全书共分9章，基本涵盖了未来无线网络架构部分的主要内容。第1章5G网络发展与业务需求，主要描述国际上5G研究的现状和5G的业务需求、网络架构特征。第2章5G网络架构，描述了4G网络架构的弱势，给出了国际上5G网络架构的研究情况，重点讨论三朵云的IMT-2020网络架构以及网络架构如何随需而变的理念。第3章5G智能无线网络架构，描述了5G无线接入网络的功能与性能要求，重点讨论了称为智能无线接入网络的5G无线接入网络架构、设计理念、主要关键技术、特殊场景下的架构与演变等。第4章无线网控制承载分离技术，介绍了无线网控制与承载分离技术的概念，讨论了无线网控制与承载分离技术在5G宏微异构组网场景与微微组网场景下的应用。第5章多制式协作与融合技术，讨论了未来5G网络中多制式融合的理念，多制式协作与融合技术，移动网络与WLAN协作与融合技术等。第6章5G网络资源管理，从“垂直功能”和“水平概念”两个维度梳理了5G接入网资源管理的主要范畴和内容，并重点讨论了UDN、D2D、MMC、MN、Ad Hoc等方面的资源管理技术与算法。第7章移动边缘计算，描述了MEC技术的概念、MEC平台、技术基础以及挑战等；针对5G应用场景，讨论了MEC技术的潜在优势并给出了基于LTE系统的概念验证结果。第8章无线网络虚拟化技术，介绍了虚拟化的概念和基本情况，讨论了实现无线网络虚拟化的主要技术和挑战。第9章频谱共享技术，描述了未来5G网络频谱共享技术的应用场景和需求，并提出相应的技术方案。
本书由杨峰义、谢伟良、张建敏组织编写并统稿。第1、7章由张建敏执笔，第2章由杨峰义、王海宁执笔，第3章由王敏执笔，第4章由陆晓东、谢伟良执笔，第5章由武洲云、赵勇执笔，第6章由乔晓瑜、谢伟良执笔，第8章由许悠、杨涛执笔，第9章由王楠执笔。
本书的主要内容是中国电信技术创新中心在参加国家“863”计划信息领域重大项目“5G关键技术研究”、“新一代宽带无线移动通信网”国家重大专项、中国电信“5G关键技术研究”等科研项目中的部分研究成果。由于国际上5G目前尚处在标准化前期，技术观点尚处于发散阶段，限于笔者认知水平，相关的观点和技术方向可能不一定准确，错误和遗漏在所难免，欢迎读者不吝赐教。
作者
2016年7月于北京未来科技城