1.2 5G NR系统要求及标准化

1.2.1 5G的应用场景

5G需要比4G支持更多的应用场景和案例。ITU-R M.2083《IMT愿景-2020年及之后IMT未来发展的框架和总体目标》建议书（以下简称“建议书”）[6]中定义了3种5G应用场景，包括增强型移动宽带（eMBB）、大连接物联网（mMTC）和超可靠低时延通信（URLLC）。

1. eMBB

移动宽带（MBB）主要处理的是以人为中心的应用场景，涉及用户对多媒体内容、服务和数据的访问。3G系统和4G系统的主要驱动力来源于移动宽带，对于5G来说，移动宽带仍是最重要的使用场景。然而，由于对移动宽带的要求将持续增长，移动宽带技术需要进一步增强。eMBB在现有移动宽带应用的基础上提出了新的要求——续提高性能、不断致力于实现无缝用户体验。该应用场景涵盖一系列使用案例，包括热点覆盖和广域覆盖。就热点覆盖而言，用户密度大的区域需要极强的通信能力和极高的通信速率，但对移动性的要求低。就广域覆盖而言，最好要有无缝连接和连接高移动性的介质，用户数据速率也要远高于现有用户数据速率。不过广域覆盖对数据速率的要求一般低于热点覆盖对数据速率的要求。

2. mMTC

mMTC的应用场景主要以机器为中心，主要针对大规模物联网业务，其主要特点是连接设备数量庞大，一般要达到每平方千米容纳百万以上的设备连接。这些设备通常传输数据量小并且对时延不敏感。存在的挑战是设备成本需要降低，电池续航时间需要大幅延长，以能够支持数年的使用。

3. URLLC

URLLC业务对时延、可靠性和传输速率等性能要求十分严格，其主要应用于工业制造或生产流程的无线控制、远程医疗手术、智能电网配电自动化、物流运输安全等场景。URLLC在交通安全和控制方面，譬如无人驾驶领域也具有很大的应用潜力。在无人驾驶技术中，URLLC的低时延特性和高可靠特性均会得到很好的体现。

图1-3展示了上述三大主要5G应用场景和一些相关的使用案例。其他应用场景和使用案例目前虽无法预见，但也会随着5G的标准化、演进和商用不断涌现。对于未来5G及B5G通信系统而言，它们要想适应因各类新的需要而产生的全新场景，所具备的灵活性及适应性将不可或缺。

图1-3 三大主要5G应用场景和使用案例

在5G已经发布的前3个正式版本中（Rel-15、Rel-16、Rel-17）,Rel-15版本重点对eMBB进行了标准化，Rel-16、Rel-17版本除了对eMBB进行继续增强和优化外，还对URLLC和mMTC进行了研究和标准化，例如成立IIoT/URLLC、轻量级RedCap终端等工作项目。而在5G已经立项的第4个版本Rel-18（在2022—2024年研究与制定）中，上述3种5G应用场景均有相关课题被立项研究，在未来会继续演进和增强。

无论对于哪一种场景，在5G NR已经完成的3个协议版本中，授权频谱都是最主要的使用频谱类型。而非授权频谱作为授权频谱的一种重要补充，最初在5G NR低频（5GHz与6GHz非授权频段）被独立立项，后来在高频（52.6～71GHz）与授权频谱被联合立项研究，目前已经延伸到IIoT/URLLC、直连链路通信、车联网、定位、无人机等多个课题，涉及的应用场景和使用案例越来越多。