1.4.1 ITU

2010年，随着通信业界和学术界对5G的发展需求逐步明确，5G系统的标准化筹备工作开始启动。2012年，ITU分别启动IMT.Vision愿景建议书和IMT.Technology_Trend技术趋势报告，面向2015—2020年技术趋势，开始定义5G需求和制定5G时间表，以凝聚全球对5G的共识。ITU 2014年明确5G标准化工作计划，包括需求分析阶段、准备阶段和提交与评估阶段，2020年最终完成详细标准协议的制定和发布，而5G也随之命名为IMT-2020。ITU IMT-2020工作计划如图1-4所示。

2015年，国际电信联盟无线电通信组（ITU Radiocommunication Sector，ITU-R）发布ITU-R M.2083《IMT愿景——IMT-2020&Beyond未来发展的框架和总体展望》建议。为了更好地服务于网络社会的未来需求，该建议根据国际移动通信技术在发达国家和发展中国家的发展现状，确定了2020年及以后国际移动通信未来发展的框架和总体目标。2017年11月，国际电信联盟无线电通信组通过ITU-R M.[IMT-2020.TECH PERF REQ]技术参考文件，进一步明确IMT-2020 5G空口的最小技术性能指标，涵盖峰值数据速率、吞吐量、延迟、频谱效率、移动性等诸多指标体系。后续3GPP等国际标准化组织将会根据指标体系，制订详细的技术方案，并与仿真结果一同提交国际电信联盟进行评估，2019年ITU-R最终批准IMT-2020技术体系。

国际电信联盟通信标准化组（ITU Telecommunication Standardization Sector，ITU-T）于2015年5月成立IMT-2020焦点组（Focus Group IMT-2020），旨在分析5G技术在未来网络中的交互方式，重点聚焦IMT-2020网络架构优化、固定-移动融合、前传/回传网络切分、扩展适用IMT-2020网络的新型业务模式、服务质量（Quality of Service，QoS）及运行和管理（Operation Administration and Maintenance，OAM）等方面的问题，其输出涵盖网络需求、网络软化、网络框架、固移融合、管理框架、信息中心网络（Information Centric Networking，ICN）等方面的报告和草案，并于2017年2月将上述研究成果正式转入ITU-T第13研究组（Study Group 13，SG13），使其成为后续5G网络标准的研究基础。

目前，ITU-T的电信标准化工作由其下设的11个研究组推进开展，特别是与5G网络架构密切相关的SG11和SG13两个研究组非常活跃。

ITU-T SG13研究未来网络技术，IMT-2020网络架构是其主要研究方向之一，SG13下设5个IMT-2020相关课题组（Q6、Q20、Q21、Q22和Q23），分别涵盖QoS、网络架构、切片编排、信息中心网络、固移融合等新技术，与5G网络相关的在研课题超过20个。2017年4月，SG13开始启动关于5G商业模式的立项和研究，以期为5G的商业推广和部署提供参考。

ITU-T SG11主要基于ITU-T SG13定义的网络架构进一步定义具体信令、协议、测试等相关标准。SG11下设4个IMT-2020相关课题组（Q6、Q7、Q8和Q10），分别涵盖控制和管理协议、移动性和资源管理信令需求与协议、ICN相关协议、IMT-2020测试等技术标准。2017年7月，SG11启动第1个IMT-2020相关协议标准项目，重点聚焦网络切片生命周期管理协议，实现对网络切片的创建、修改和终结等操作的支持。

图1-5所示为中国提出的“5G需求之花”。根据ITU定义，5G系统包括增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类通信（mMTC）和高可靠低时延通信（uRLLC）三大应用场景，如图1-6所示。

根据5G愿景建议书，eMBB应用场景重点解决以人为中心的移动互联网应用场景，并兼顾大流量物联网用例的应用场景，涵盖广域连续覆盖和局部热点覆盖两个应用子场景，mMTC和uRLLC应用场景更多是面向万物互联的垂直行业应用。图1-7所示为5G系统的三大应用场景和指标关系，从图中可以看出：未来eMBB将是5G更为通用的主场景，将会兼顾多数的移动互联网和物联网应用场景，重点通过更高的带宽和更短的时延继续提升人类的视觉体验。mMTC和uRLLC更加大了物联网应用的特殊需求，前者可以理解为大连接物联网场景，强调海量的连接数密度和网络能效的提升；后者可以理解为高性能物联网场景，强调更低的时延和移动中的高可靠性保证。

图1-7中对应的具体指标要求如表1-2所示。

图1-8所示为ITU提供的4G和5G在关键性能指标方面的对比雷达图。

1.用户体验指标

（1）用户体验数据速率

5G系统应该能够为给定的服务提供一致的用户体验，一致的用户体验由依赖服务的最小值定义，最低的用户体验数据速率要求用户获得有质量的目标体验。5G用户数据速率指标要求网络在真实网络环境下保证用户可获得的最低传输速率为0.1～1Gbps。当然，一方面该速率取决于运营商的不同网络部署方式，另一方面不同场景下的最低传输速率边界也存在差异。例如，广域覆盖条件下，任何用户需要保证50～100Mbps的速率体验，在密集住宅区场景等低速场景和以远程医疗、8K高清视频为代表的高优先级业务场景下，用户最低传输速率需要达到1Gbps，边缘用户频谱效率较4G大幅提升。

（2）空口时延

时延是体现网络用户体验的重要指标，通常在移动通信网络中从以下两个方面考虑：一是端到端（End to End，E2E）时延，即统计一个小数据包从源点应用节点到目标应用节点成功接收的时间间隔，同时考虑增加目标节点返回响应的时间；二是用户面时延，即统计一个小数据包用户从用户（终端）到5G网络目标节点2层/3层接口成功接收的时间间隔，同时考虑增加目标节点返回响应的时间。端到端时延是终端用户可感知的时延，包括数据包通过所有节点到达应用服务器并返回相应的时间，涵盖5G系统内和系统外所有节点带来的时延。相比之下，用户面时延主要体现为5G系统内节点时延。当目标节点位于5G系统内部时，两个时延指标保持一致，目标节点位于5G基站侧时的用户面时延将达到最小。因此，通常最小时延的需求也会用端到端时延来表示。针对不同的应用场景，5G系统应该可以提供1～10ms量级的E2E时延（空口时延）。

（3）移动性

移动性指标要求5G满足以高速铁路为代表的高速运动场景下的性能要求。例如，50Mbps（下行）/25Mbps（上行），用户和网络设备双方向的最大相对移动速度需要实现对500km/h的支持。5G网络在支持移动用户的同时，也必须要为智能电表等固定或低移动性用户提供无缝的用户体验。

表1-3所示为5G用户体验指标。

2.系统性能指标

（1）连接数密度

连接数密度是5G网络表征容量的关键指标，5G指标体系中要求具备100万/km2的连接能力，该指标重点服务于大连接的物联网应用场景和体育场及露天集会等人群密集场景。其中，连接数量指标是指一定区域内单一运营商处于激活态的连接用户数量。

（2）流量密度

流量密度表征单一运营商在一定区域内的业务流量，适用于以下两个典型场景：①在大型露天集会场景中，数万用户产生的数据流量；②在办公室场景中，在同层用户同时每秒产生数吉比特的数据流量。在5G指标体系中要求具备10Mbps/m2的能力。

（3）峰值数据速率

5G网络需要超过4G网络10倍的峰值速率，达10～20Gbps量级。

（4）频谱效率

频谱效率是每代移动通信系统升级换代的关键指标，5G较4G的频谱效率同样需要显著提高，这样运营商才能做到在频谱受限的情况下维持巨大的流量需求，同时保持站点数量的合理性。频谱效率的提高应该具备一定的普适性，涵盖不同的低频和高频段、不同站型的覆盖区域，以及不同的高、中、低移动性要求，特别要保证小区平均频谱效率和边缘频谱效率的有效提升。ITU IMT-Advanced在室外场景下平均频谱效率的最小需求为2～3bps/Hz，在5G指标体系中要求具备3倍以上的频谱效率能力提升。

表1-4所示为5G系统性能指标。