智库跟踪 | Rysavy Research/5G Americas：LTE 到5G——移动蜂窝和宽带创新
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前言
移动通信在20多年的时间里得到了飞速的发展，给人们的生活方式、工作方式以及社会的政治、经济等各方面都带来了巨大的影响。从3G到4G的发展引人注目，LTE和5G技术的进步将会更显著。标准组织正在积极制定5G标准，3GPP的5G标准化工作将分两阶段进行，最终将于2020年完成。5G Americas、Rysavy Research最近发布了白皮书《LTE 到5G：移动蜂窝和宽带的创新》，该白皮书概述了移动技术发展的里程碑，讨论了5G的未来发展，主要内容包括：宽带转型、LTE创新、5G技术的发展、支持的技术和架构、VoLTE、Wi-Fi通话、扩大容量的方法以及频谱方面的进展等。报告认为，至少未来十年内，5G并不会取代LTE，在很多网络部署中5G将与LTE长期共存。
无线通信与移动计算已经改变了人们的社交方式和企业的经营方式，这是一个连接无处不在的时代，然而我们仍然处于这个时代的初期阶段。通过现在的一些例子，比如虚拟现实和增强现实，自动驾驶，智能城市，可穿戴计算机，以及人们周围的联网设备，就能想象未来会有多么激动人心。虽然没有人能够预测到创新的全面程度，但在人工智能等辅助创新的帮助下，新的全球宽带构架将会发挥作用，我们正奔向一个非凡的时代。
从3G到4G的发展引人注目，而现在LTE和5G技术的进步将会更显著。标准机构正在对5G进行标准化，这一过程将持续到2020年，并在未来10年持续进行改进。一些运营商在2017年的试验中采用了预标准（pre-standards）5G技术，基于5G标准的网络最早可能在2019年部署。5G并不会取代LTE；在很多部署中，这两种技术将会密切结合，至少到2020年代的后期都可以共存。
LTE-Advanced技术的许多功能使5G变得非常高效。例如采用载波聚合技术，运营商不仅可充分利用其频谱资源的潜力来扩大容量和提高性能，而且该技术也是实现新功能的基础，例如在未授权频段运行LTE。
当前的掌上电脑的计算能力可以与过去的大型计算机相匹敌，它可以运行直观的操作系统和数以百万计的应用程序，再加上廉价的移动宽带连接，这些设备提供了前所未有的功能，数十亿人正在使用它们。
随着智能手机和其他移动设备的长期发展，创新者越来越多地将注意力转向物联网，物联网已经包含了大量的应用。增强型LTE，再加上5G IoT功能，能够将可穿戴计算机、传感器和其他设备连接在一起，从而带来更好的健康服务和经济效益，以及其他优势。5G不仅解决了大规模的物联网部署问题，而且还可支持了以前不能提供的应用，这些应用依赖于超可靠和低延迟通信，称为“任务关键型应用”。尽管物联网市场和智能手机市场相比更加分散，但其好处将是巨大的，因此物联网的实现是不可避免的。
监管政策正在努力跟上技术发展的步伐，解决复杂的问题，包括如何最好地分配和管理新频谱、制定网络中立和隐私政策。政策制定将对移动宽带的发展产生重大影响。
报告分析总结了移动行业目前发展的情况，以及一些最重要的进展：
•5G研究和发展加速
通过全球努力以及很多技术方法，预计最早将于2019年部署 “非独立组网”标准的5G网络，将持续到2030年。一些运营商将在2017年部署固定无线接入的、符合预标准规范（pre-standard ）的5G网络。5G将与LTE技术相结合，在5G技术商用之前，一些5G功能可先在LTE-A Pro中实现。
•5G新空口（5G NR）正在被定义
5G NR的关键特性已经确定，如无线信道宽度和OFDMA的使用。在3GPP R15中规定了5G NR的首个版本，它将支持低延迟，基于波束的信道，采用大量天线阵列的大规模MIMO技术，可扩展带宽的子信道，载波聚合，云无线接入网络 （RAN）能力，以及与LTE的动态共存。
•LTE已经成为全球的蜂窝标准
LTE技术统一了（以前多种技术各自为政的）全球无线行业，LTE的部署速度比以往任何一代的无线技术都要快。
•LTE-Advanced拥有巨大的优势
LTE的能力继续不断提升，包括载波聚合，Gbps级的峰值吞吐量，高阶MIMO，在非授权频段扩大容量的多种方法，新的物联网功能，车载通信，小蜂窝支持技术，包括增强的小区间干扰协调(eICIC)，低延迟，自组织网络(SON)能力和增强的多点协作(eCoMP)。
•物联网即将大规模普及
物联网从机器到机器(M2M)通信演进而来，正在迅速普及，预计在未来10年将会有数百亿的联网设备。发展的驱动力包括LTE支持能力的改善，如低成本和低功率调制解调器、增强覆盖、更高的容量和业务层标准化。
•非授权频段与蜂窝更紧密地融合
业界已经开发出越来越复杂的方法将WiFi和蜂窝网络融合在一起，如LWA（LTE-WLAN聚合），以及LWIP（LTE和WLAN通过IPSec Tunnel的方式聚合）技术，使用户体验更加无缝。
该行业也已开发并正在部署可以在非授权频段上运行的LTE技术，如LTE-U、LTE-LAA（LTE授权辅助接入）和MulteFire。蜂窝和WiFi行业的成员成功的合作确保了实现合理的频谱共用。
•频谱仍然是宝贵资源
总的来说——频谱（特别是许可频谱）仍然是行业中的一种宝贵的资源。
最近在美国增加的频谱包括：2017年拍卖的600 MHz频段，以及3.5 GHz公民宽带无线电服务(CBRS)小蜂窝频段，将在2018年初始部署。
5G频谱将包括6 GHz以上的频段，其中包括毫米波——mmWave(30GHz至100GHz)，其潜在的频谱是目前蜂窝网络可获频谱的10倍(或更多)。200 MHz和400 MHz的无线频道，以及将来更宽的无线频道，将实现Gbps的峰值吞吐量。
•小蜂窝小步前行，将加快发展
运营商已经开始安装小蜂窝，现在已经有成千上万台。最终，数量众多的小蜂窝将使容量大幅增长。
行业正在慢慢克服各种挑战，包括限制性规定、站址获取、自组织、干扰管理、功率和回传。
•网络功能虚拟化(NFV)技术出现
网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)的工具和构架使运营商能够降低网络成本，简化新服务的部署，缩短部署时间，并扩大网络规模。
一些运营商也在无线接入网引入虚拟化技术，同时还在进行云无线接入网络（云RAN）的相关开发。NFV和云RAN将是5G的组成部分。
本报告的主要内容包括宽带转型、对无线服务的需求激增、5G技术的发展（包括计划和预期的能力）、LTE创新、支持的技术和架构、VoLTE、Wi-Fi通话、公扩大容量的选择以及频谱的进展。
附录详细介绍关于下述主题的更多技术：3GPP版本，数据吞吐量，延迟，5G，LTE，LTE-Advanced，LTE-Advanced Pro，HetNets和小蜂窝，IoT，云RAN，非授权频谱聚合，自组织网络，IP多媒体子系统，广播/多播服务，回传，UMTS / WCDMA， HSPA，HSPA +，UMTS TDD和EDGE / EGPRS。
内容框架
（一）介绍
（二）宽带的转型
（三）爆炸性需求
1）应用创新
2）物联网
3）视频流
4）云计算
5）5G发展的数据驱动
6）全球移动发展
（四）5G 来临
1）扩展应用场景
2）1G到5G的演进
3）4G LTE进展
4）5G应用场景（ITU和3GPP）
5）5G技术目标
6）5G概念与架构
7）5G新空口（5G NR）
8）预期的5G性能
9）3GPP R15规范的非独立和独立组网选项
10）5G计划
11）5G核心网
12）5G设备可用性
13）毫米波（mmWave）
14）网络切片
15）以信息为中心的网络
16）3GPP 标准
（五）支持技术和架构
1）多种移动蜂窝类型
2）小蜂窝和异构网络
3）Neutral-Host小蜂窝
4）非授权频谱聚合
5）物联网和M2M
6）智能天线和MIMO
7）虚拟化
8）多接入边缘计算
9）组播和广播
10）远程SIM卡配置
（六）VoLTE，RCS，WebRTC和Wi-Fi通话
1）语音支持和VoLTE
2）富媒体通信
3）WebRTC
4）Wi-Fi通话
（七）公共安全
1）LTE公共安全功能
2）部署方法
3）公共安全设备注意事项
（八）扩大容量
（九）频谱发展
1）AWS-3
2）广播激励拍卖（600 MHz）
3）3550至3700 MHz“小蜂窝”频段
4）2.5 GHz频段
5）5G频谱
6）协调
7）非授权频谱
8）频谱共享
（十）结论
（十一）附录：
技术细节
1）3GPP发布的版本
2）数据吞吐量比较
3）延迟比较
4）频谱效率
5）流媒体和虚拟现实所消耗的数据
6）频段
7）5G
8）LTE和LTE-Advanced
9）异构网络和小蜂窝
10）物联网和M2M
11）云无线接入网（RAN）和网络虚拟化
12）非授权频谱聚合
13）自组织网络（SON）
14）IP多媒体子系统（IMS）
15）广播/组播服务
16）回程
17）UMTS-HSPA
18）HSPA的演进（HSPA +）
19）UMTS TDD和TD-SCDMA .
20）EDGE/EGPRS
缩略语和缩略语
附加信息
关键图表
图1 2016年至2021年全球移动数据
图2 LTE与新无线技术结合的5G技术
图3 5G架构
本内容仅供研究参考，严禁用于商业用途。
校 审 | 陈立娜 贺璐婷
编 辑 | 路凌霄
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