5G NR

5GNR是基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准，也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础。2016年10月，高通推出的6GHz以下5GNR原型系统和试验平台，是推动5G迈向商用非常重要的一步。6GHz这段频段是基于5G达到优质覆盖非常重要的关键，高通在这个原型系统上面应用非常多的技术。

2018年6月14日，华为、三星等企业发布新闻公报称，国际标准组织“第三代合作伙伴计划”（3GPP）全体会议已批准第五代移动通信技术5G NR的独立组网标准。

2018年8月，高通公司推出了全球首款面向智能手机和其他移动终端的全集成5G新空口（5G NR）毫米波及6GHz以下射频模组。这两个分别支持毫米波和6GHz以下的射频模组，可适应不同区域不同运营商的不同频段。

5G改变世界与我们彼此之间的互相操作，高通这套原型系统不单只是高通系统测试的一个工具，也是整个5G标准化的过程
。

5G移动网络与早期的2G、3G和4G移动网络一样，5G网络是数字蜂窝网络，在这种网络中，供应商覆盖的服务区域被划分为许多被称为蜂窝的小地理区域。表示声音和图像的模拟信号在手机中被数字化，由模数转换器转换并作为比特流传输。蜂窝中的所有5G无线设备通过无线电波与蜂窝中的本地天线阵和低功率自动收发器（发射机和接收机）进行通信。收发器从公共频率池分配频道，这些频道在地理上分离的蜂窝中可以重复使用。本地天线通过高带宽光纤或无线回程连接与电话网络和互联网连接。与现有的手机一样，当用户从一个蜂窝穿越到另一个蜂窝时，他们的移动设备将自动“切换”到新蜂窝中的天线。

5G网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比当前的有线互联网要快，比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟（更快的响应时间），低于1毫秒，而4G为30-70毫秒。由于数据传输更快，5G网络将不仅仅为手机提供服务，而且还将成为一般性的家庭和办公网络提供商，与有线网络提供商竞争。以前的蜂窝网络提供了适用于手机的低数据率互联网接入，但是一个手机发射塔不能经济地提供足够的带宽作为家用计算机的一般互联网供应商。

以上是5G 区别于前几代移动通信的关键，是移动通信从以技术为中心逐步向以用户为中心转变的结果。

超密集异构网络

5G 网络正朝着网络多元化、 宽带化、 综合化、 智能化的方向发展。随着各种智能终端的普及，面向 2020 年及以后，移动数据流量将呈现爆炸式增长。在未来 5G 网络中， 减小小区半径， 增加低功率节点数量，是保证未来 5G 网络支持 1 000 倍流量增长的核心技术之一 。因此， 超密集异构网络成为未来 5G 网络提高数据流量的关键技术。

未来无线网络将部署超过现有站点 10 倍以上的各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间距离将保持 10 m 以内，并且支持在每 1 km2 范围内为 25 000个用户提供服务 。同时也可能出现活跃用户数和站点数的比例达到 1∶ 1的现象， 即用户与服务节点一一对应。密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离，使得网络的功率和频谱效率大幅度提高，同时也扩大了网络覆盖范围，扩展了系统容量，并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。虽然超密集异构网络架构在 5G 中有很大的发展前景，但是节点间距离的减少，越发密集的网络部署将使得网络拓扑更加复杂， 从而容易出现与现有移动通信系统不兼容的问题。在 5G 移动通信网络中，干扰是一个必须解决的问题。网络中的干扰主要有：同频干扰，共享频谱资源干扰，不同覆盖层次间的干扰等。现有通信系统的干扰协调算法只能解决单个干扰源问题，而在 5G 网络中，相邻节点的传输损耗一般差别不大，这将导致多个干扰源强度相近，进一步恶化网络性能，使得现有协调算法难以应对。

准确有效地感知相邻节点是实现大规模节点协作的前提条件。在超密集网络中，密集地部署使得小区边界数量剧增，加之形状的不规则，导致频繁复杂的切换。为了满足移动性需求， 势必出现新的切换算法；另外，网络动态部署技术也是研究的重点。由于用户部署的大量节点的开启和关闭具有突发性和随机性， 使得网络拓扑和干扰具有大范围动态变化特性；而各小站中较少的服务用户数也容易导致业务的空间和时间分布出现剧烈的动态变化。

自组织网络

传统移动通信网络中， 主要依靠人工方式完成网络部署及运维，既耗费大量人力资源又增加运行成本，而且网络优化也不理想。在未来 5G 网络中，将面临网络的部署、 运营及维护的挑战， 这主要是由于网络存在各种无线接入技术， 且网络节点覆盖能力各不相同，它们之间的关系错综复杂。因此，自组织网络(self-organizing network， SON) 的智能化将成为 5G 网络必不可少的一项关键技术。

自组织网络技术解决的关键问题主要有以下 2点：①网络部署阶段的自规划和自配；②网络维护阶段的自优化和自愈合。自配置即新增网络节点的配置可实现即插即用，具有低成本、 安装简易等优点。自优化的目的是减少业务工作量， 达到提升网络质量及性能的效果， 其方法是通过 UE 和eNB 测量，在本地 eNB 或网络管理方面进行参数自优化。自愈合指系统能自动检测问题、 定位问题和排除故障，大大减少维护成本并避免对网络质量和用户体验的影响。自规划的目的是动态进行网络规划并执行，同时满足系统的容量扩展、 业务监测或优化结果等方面的需求。

内容分发网络

在5G 中， 面向大规模用户的音频、视频、图像等业务急剧增长， 网络流量的爆炸式增长会极大地影响用户访问互联网的服务质量 。如何有效地分发大流量的业务内容， 降低用户获取信息的时延，成为网络运营商和内容提供商面临的一大难题。仅仅依靠增加带宽并不能解决问题， 它还受到传输中路由阻塞和延迟、 网站服务器的处理能力等因素的影响，这些问题的出现与用户服务器之间的距离有密切关系。内容分发网络(content distribution network， CDN) 会对未来 5G 网络的容量与用户访问具有重要的支撑作用。

内容分发网络是在传统网络中添加新的层次，即智能虚拟网络。CDN系统综合考虑各节点连接状态、 负载情况以及用户距离等信息，通过将相关内容分发至靠近用户的CDN代理服务器上， 实现用户就近获取所需的信息，使得网络拥塞状况得以缓解，降低响应时间，提高响应速度。CDN 网络架构在用户侧与源 server 之间构建多个 CDN代理 server，可以降低延迟、 提高 QoS(quality of service)。当用户对所需内容发送请求时， 如果源服务器之前接收到相同内容的请求， 则该请求被 DNS 重定向到离用户最近的 CDN 代理服务器上， 由该代理服务器发送相应内容给用户。因此， 源服务器只需要将内容发给各个代理服务器， 便于用户从就近的带宽充足的代理服务器上获取内容， 降低网络时延并提高用户体验。随着云计算、 移动互联网及动态网络内容技术的推进， 内容分发技术逐步趋向于专业化、 定制化，在内容路由、 管理、 推送以及安全性方面都面临新的挑战。

D2D 通信

在5G 网络中，网络容量、频谱效率需要进一步提升，更丰富的通信模式以及更好的终端用户体验也是 5G 的演进方向。设备到设备通信 ( device-to-device communication，D2D) 具有潜在的提升系统性能、 增强用户体验、 减轻基站压力、 提高频谱利用率的前景。因此， D2D 是未来 5G 网络中的关键技术之一。

D2D 通信是一种基于蜂窝系统的近距离数据直接传输技术。D2D 会话的数据直接在终端之间进行传输， 不需要通过基站转发， 而相关的控制信令，如会话的建立、维持、无线资源分配以及计费、鉴权、识别、移动性管理等仍由蜂窝网络负责。蜂窝网络引入 D2D 通信，可以减轻基站负担， 降低端到端的传输时延，提升频谱效率，降低终端发射功率。当无线通信基础设施损坏，或者在无线网络的覆盖盲区，终端可借助 D2D 实现端到端通信甚至接入蜂窝网络。在 5G 网络中，既可以在授权频段部署 D2D 通信，也可在非授权频段部署。

M2M 通信

M2M(machine to machine， M2M)作为物联网最常见的应用形式， 在智能电网、 安全监测、城市信息化、 环境监测等领域实现了商业化应用。3GPP 已经针对 M2M 网络制定了一些标准， 并已立项开始研究 M2M 关键技术。M2M 的定义主要有广义和狭义 2 种。广义的M2M 主要是指机器对机器、 人与机器间以及移动网络和机器之间的通信， 它涵盖了所有实现人、 机器、系统之间通信的技术；从狭义上说， M2M 仅仅指机器与机器之间的通信。智能化、 交互式是 M2M 有别于其它应用的典型特征， 这一特征下的机器也被赋予了更多的“智慧”。

信息中心网络

随着实时音频、 高清视频等服务的日益激增，基于位置通信的传统TCP/IP网络无法满足数据流量分发的要求。网络呈现出以信息为中心的发展趋势。信息中心网络 ( information-centric network，ICN)的思想最早是 1979 年由 Nelson 提出来的 ，后来被 Baccala 强化。作为一种新型网络体系结构，ICN 的目标是取代现有的 IP。

ICN 所指的信息包括实时媒体流、 网页服务、多媒体通信等，而信息中心网络就是这些片段信息的总集合。因此，ICN 的主要概念是信息的分发、 查找和传递，不再是维护目标主机的可连通性。不同于传统的以主机地址为中心的TCP/IP网络体系结构，ICN 采用的是以信息为中心的网络通信模型， 忽略IP地址的作用， 甚至只是将其作为一种传输标识。全新的网络协议栈能够实现网络层解析信息名称、 路由缓存信息数据、 多播传递信息等功能， 从而较好地解决计算机网络中存在的扩展性、 实时性以及动态性等问题。ICN信息传递流程是一种基于发布订阅方式的信息传递流程。

首先，内容提供方向网络发布自己所拥有的内容，网络中的节点就明白当收到相关内容的请求时如何响应该请求。然后，当第一个订阅方向网络发送内容请求时，节点将请求转发到内容发布方，内容发布方将相应内容发送给订阅方， 带有缓存的节点会将经过的内容缓存。其他订阅方对相同内容发送请求时，邻近带缓存的节点直接将相应内容响应给订阅方。因此，信息中心网络的通信过程就是请求内容的匹配过程。传统 IP 网络中，采用的是“推” 传输模式，即服务器在整个传输过程中占主导地位，忽略了用户的地位，从而导致用户端接收过多的垃圾信息。ICN 网络正好相反，采用“拉” 模式，整个传输过程由用户的实时信息请求触发， 网络则通过信息缓存的方式，实现快速响应用户。此外，信息安全只与信息自身相关，而与存储容器无关。针对信息的这种特性，ICN 网络采用有别于传统网络安全机制的基于信息的安全机制。和传统的 IP 网络相比，ICN 具有高效性、高安全性且支持客户端移动等优势。

车联网与自动驾驶

车联网技术经历了利用有线通信的路侧单元（道路提示牌）以及2G/3G/4G网络承载车载信息服务的阶段，正在依托高速移动的通信技术，逐步步入自动驾驶时代。根据中国、美国、日本等国家的汽车发展规划，依托传输速率更高、时延更低的5G网络，将在2025年全面实现自动驾驶汽车的量产，市场规模达到1万亿美元。

外科手术

2019年1月19日，中国一名外科医生利用5G技术实施了全球首例远程外科手术。这名医生在福建省利用5G网络，操控30英里（约合48公里）以外一个偏远地区的机械臂进行手术。在进行的手术中，由于延时只有0.1秒，外科医生用5G网络切除了一只实验动物的肝脏。5G技术的其他好处还包括大幅减少了下载时间，下载速度从每秒约20兆字节上升到每秒50千兆字节——相当于在1秒钟内下载超过10部高清影片。5G技术最直接的应用很可能是改善视频通话和游戏体验，但机器人手术很有可能给专业外科医生为世界各地有需要的人实施手术带来很大希望。

5G技术将开辟许多新的应用领域，以前的移动数据传输标准对这些领域来说还不够快。5G网络的速度和较低的延时性首次满足了远程呈现、甚至远程手术的要求。

智能电网

因电网高安全性要求与全覆盖的广度特性，智能电网必须在海量连接以及广覆盖的测量处理体系中，做到99.999%的高可靠度；超大数量末端设备的同时接入、小于20 ms的超低时延，以及终端深度覆盖、信号平稳等是其可安全工作的基本要求。