1.1 ITU 5G需求的制定

国际电信联盟（ITU）是联合国的15个专门机构之一，但在法律上不是联合国附属机构，它的决议和活动不需联合国批准，但每年要向联合国提交工作报告。

ITU主管信息通信技术事务，由无线电通信（ITU-R）、电信标准化（ITU-T）和电信发展（ITU-D）三大核心部门组成。每个部门下设多个研究组，5G的相关标准化工作主要是在ITU-R WP5D工作组下进行。

从2012年开始ITU组织全球业界开展5G标准化前期研究工作，持续推动全球5G共识形成。2015年6月，ITU正式确定IMT-2020为5G系统的官方命名，并明确了5G业务趋势、应用场景和流量趋势，提出5G系统的8大关键能力指标，以及未来移动通信技术发展趋势。

ITU确认将“IMT-2020”作为唯一的5G候选名称。从3G开始，ITU以IMT（国际移动电信）为前缀为每一代移动通信定义一个官方名称，3G官方名称为IMT-2000，4G官方名称为IMT-Advanced。考虑到第五代移动通信技术将在2020年左右实现商用，以及ITU对移动通信的命名惯例，我国主推采用“IMT-2020”为5G官方名称，受到绝大多数国家支持。

ITU明确了IMT-2020的业务趋势、应用场景和流量趋势。在业务方面，5G将在大幅提升“以人为中心”的移动互联网业务体验的同时，全面支持“以物为中心”的物联网业务，实现人与人、人与物和物与物的智能互联。在应用场景方面，5G将支持增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）三大类应用场景，如图1.1所示，在5G系统设计时需要充分考虑不同场景和业务的差异化需求。在流量方面，视频流量增长，用户设备增长和新型应用普及将成为未来移动通信流量增长的主要驱动力，2020年至2030年全球移动通信流量将增长几十倍至一百倍，并体现两大趋势：一是大城市及热点区域流量快速增长；二是上下行业务不对称性进一步深化，尤其体现在不同区域和每日各时间段。

图1.1 ITU《IMT愿景》建议书定义的5G三大应用场景

ITU在2015年提出IMT-2020系统的8大关键能力指标。如图1.2所示，除了传统的峰值速率、移动性、时延和频谱效率之外，ITU还提出了用户体验速率、连接数密度、流量密度和能效四个新增关键能力指标，以适应多样化的5G场景及业务需求。其中，5G用户体验速率可达100Mbit/s至1Gbit/s，能够支持移动虚拟现实等极致业务体验；5G峰值速率可达10～20Gbit/s，流量密度可达10Mbit/(s·m2)，能够支持未来千倍以上移动业务流量增长；5G连接数密度可达100万个/平方千米，能够有效支持海量的物联网设备；5G传输时延可达毫秒量级，可满足车联网和工业控制的严苛要求；5G能够支持500km/h的移动速度，能够在高铁环境下实现良好的用户体验。此外，为了保证对频谱和能源的有效利用，5G的频谱效率将比4G提高3～5倍，能效将比4G提升100倍。

ITU全面总结了未来移动通信技术的发展趋势。ITU在《IMT未来技术趋势》研究报告中，总结了近期及2020年以后的移动通信技术总体发展趋势，并指出未来移动通信系统将优化空口接入技术、覆盖更多业务、增强用户体验、提升网络能效、支持新型终端技术和网络优化技术，从而全面提升系统性能。其中，大规模天线、新型多址、超密集组网、新型双工、灵活频谱使用、低时延高可靠、先进接收机等被认为是未来无线技术发展趋势；软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）、集中式无线接入网（C-RAN）、以用户为中心网络、多网协同等被认为是无线网络技术的未来发展方向。

ITU明确6GHz以上频谱资源可用于IMT-2020系统。ITU以6GHz至100GHz为主要研究范围，分析了10GHz、28GHz、60GHz、73GHz等几个代表频段的传播特性，以及6GHz以上高频段无线信号在室内和热点区域的覆盖性能。研究表明，利用高频段易于实现大规模天线阵列的特点，通过波束赋型技术，在室内和热点区域可有效弥补高频段无线信号的传播损耗。同时，ITU还论证了6GHz以上频段与6GHz以下频段混合组网，以及6GHz以上频段用于接入和回程灵活部署的可行性。研究结果表明，在重点研究的IMT部署场景中，6GHz至100GHz频谱资源可用于IMT-2020系统部署。

图1.2 ITU《IMT愿景》建议书提出的IMT-2020（5G）与IMT-A关键能力对比