4G花开 5G起步
2013年12月4日，中华人民共和国工业和信息化部正式向三大电信运营商发放4G牌照，中国移动、中国联通、中国电信均获得TD-LTE牌照。此举标志着中国这一世界上最大的移动通信市场正式进入4G时代。从世界范围来看，4G网络的部署已经全面开花。截至2013年年底，全世界已经部署了200多张LTE网络，用户总数达到1.7亿。从统计数据上看，4G网络的发展速度远超当年的3G网络，是移动通信史上发展速度最快的技术制式，而中国的加入将继续刷新这一发展速度。随着4G技术从标准迈入大规模商用化，面向满足未来用户需求的下一代移动通信系统研发工作开始提上日程。按照ITU十年一代移动通信技术的传统，下一代移动通信系统命名为IMT-2020，简称5G。
需求增长与技术发展是通信网络更新换代的两大驱动力，在过去几十年移动通信系统从1G到4G的每次变革中起到了重要推动作用。当前，推动下一次移动通信系统变革的需求已经初现端倪：智能手机的高速发展引发了互联网从固定桌面快速向移动终端转移的革命，并带来了无线数据流量的指数级增长。在过去5年中，中国移动的数据流量增长了80多倍。同时，物联网正在快速发展，不只对无线通信网络的容量提出了要求，更对无线通信网络能够提供的连接数有了数量级的提高要求。业界的一个普遍预测是：到2020年移动通信网络的容量需求将是目前网络的1000倍，连接数将是目前的10~100倍。
然而，摆在全世界移动通信从业者面前的一个共同难题是业务量增长与收入增长的巨大差异。用户在享受移动互联带来的便利的同时，支出意愿并没有显著增长，甚至在降低。如何打造一个低成本部署、运营的网络，在满足用户超高需求增长的同时，维持整个移动通信产业界的可持续发展？面向下一代移动通信系统IMT-2020（5G）的技术研发就是在这样一个大背景下启动的。同时也伴随着更多深层次的问题，如：从高清视频的大流量到社交网络IM和M2M的海量小流量，未来网络如何高效处理特性差异巨大的各种业务？从日间的商务区到夜间的住宅区，未来网络如何应对流量的动态迁移？针对地铁、体育馆、大型购物中心等区域，未来网络如何让用户在此类超密集人流聚集地也能无差异地享受移动互联？ 可以预见，有别于现有系统，频谱效率已经不再是5G唯一的追求目标。
相对于较明确的需求增长而言，全世界5G技术的研发积累还处于早期阶段。不过可喜的是，世界各国已经看到了技术发展的迫切性，制定了相应的研发推进及经费资助计划。中国移动也对5G进行了科研攻关并取得了一定进展。目前，5G距离标准化阶段还为时尚早，也难以给其一个系统性的描述，但是部分5G单点技术却已经被广泛认可。
5G标准制定有序推进中
ITU是世界移动通信标准的制定组织。2012年5月，ITU决定开展IMT-2020愿景建议书的起草工作。该建议书面向2020年及未来移动通信产业发展，计划2015年7月最终完成。我国工信部IMT-2020推进组下属的需求组已经代表我国向ITU提交了相关的研究成果。同样也是在2012年5月，ITU决定开展面向2015年~2020年技术趋势研究报告（IMT Future Technology Trend）的起草，计划2014年10月定稿。该报告将从提高频谱效率、支持更宽频率范围、提供更多业务和更好的用户体验、节能、终端、网络运营部署与安全等方面说明未来的技术趋势。ITU目前计划在2015年年底正式开始5G候选技术标准的征集与评估工作，到2018年年底完成标准化工作，2019年开始进行试商用。
3GPP将延续其一贯的演进型技术研究路线，持续推进LTE的版本更新。标准组目前正在进行R12的研究工作，研究内容包括3D MIMO、small cell、TDD/FDD联合运营、WiFi/LTE interworking、MRM、D2D等，预计于2014年年底结束。按照规划，R13仍将是LTE的增强和延续。5G的标准化预计在2016年启动，版本号将从R14开始，关键议题和立项目前不明确。
2013年年底，下一代移动通信网络联盟（NGMN）也启动了5G白皮书征集工作。白皮书草稿目前定义了5G的范畴和愿景，包括端到端的技术生态系统、商业前景、运营控制、容量与效率互换、技术联盟、支持机器中心业务、能效与可持续性、QoE、频谱效率与灵活性等，还涉及核心知识产权等问题。
未来移动通信论坛通过不定期的技术交流和国际交流推进我国5G研发成果，提升我国5G国际影响力。如2013年10月底在北京举行的未来5G信息通信技术峰会，来自中国内地与台湾及日韩和欧美等地专家以及政府负责人，对5G进行了专题或分散的交流和研究，包括5G关键技术和频谱需求，重点针对频谱资源短缺问题，通过提升空口传输效率、异构组网、微蜂窝小小区、智能无线电、频谱聚合等技术创新手段来缓解矛盾。
多国和地区展开5G研究
欧洲
欧洲一直是移动通信技术研究的引领者，这主要得益于其连贯性的世界上规模最大的官方综合性科研与开发计划之一的欧盟科技框架计划（FP）。在最新的欧盟第七科技框架计划（FP7）中，欧盟设置了多个面向5G的研究课题，典型代表包括：5G NOW——该研究课题由来自德国、法国、波兰和匈牙利的6家研究机构共同承担。其研究主要面向未来5G物理层技术，重点研究包括新型的多载波调制技术，非正交、非同步传输、多址方式等，诸如FBMC、GFMC、BFMC、UFMC，该项目预计2015年2月结束。METIS——在FP7内计划投资2700万欧元，由以爱立信为首的30多个成员共同承担，旨在通过构建下一代移动和无线通信系统（5G）的基石，以应对2020年及未来所面临的网络社会挑战。其中，工作方式主要是分为8个工作组，分别针对场景需求、空口技术、多天线技术、网络架构、频谱分析、仿真及测试平台等方面进行深入研究。METIS第一阶段是2012年~2015年，主要工作是探索5G新架构、基本原理和系统概念。原计划2016年~2018年为第二阶段，进行系统优化、标准化和网络试验。2018年~2020年为第三阶段，进行试商用。最新的进展是在Horizon 2020（原FP8的替代计划）计划中成立5G PPP（Public-Private Partnership），作为5G政府民间合作组织，可看做是METIS项目的一个重大延拓。5G PPP由政府出资管理项目吸引民间企业和组织参加，计划在2014年~2020年期间政府与企业各投资7亿欧元，深入研究未来十年5G通信基础设施的解决方案、架构、技术以及标准等，其机制类似我国的重大科技专项。5G PPP计划发展800个成员，包括ICT的各个领域：无线、光通信、物联网、IT（虚拟化、SDN、云计算、大数据）、软件、安全、终端和智能卡等。
英国
英国政府在科研推进方面一直游离于欧盟之外，有其相对独立的5G研发规划。2012年年末，英国政府资助3500万英镑，由萨里大学牵头，联合多家企业，包括沃达丰、英国电信、华为、富士通、三星等， 创立5G创新中心，致力于未来用户需求、5G网络关键性能指标、核心技术的研究与评估验证。研发规划分三阶段推进，第三阶段将联合沃达丰在萨里大学校园内建设一个小型试验网络验证其重点关注的诸如小蜂窝、毫米波通信、非正交多址等技术。
韩国
2013年5月，由韩国科技部、ICT和未来计划部（MSIP）共同推动成立了 韩国“5G Forum”，旨在推动其国内5G进展。具体的行动规划包括发展及提出5G国家战略规划、中长期的技术研究规划、服务概念及需求、培育工业化基石、促进国内外移动通信生态系统的建立。其成员包括Samsung、LG+、ETRI、KAIST等。在2014年1月22日举行的第三次经济部门长官会议上，韩国进一步确定了以第五代移动通信发展总体规划为主要内容的“未来移动通信产业发展战略”，并为此投资1.6万亿韩元（约合90.3亿元人民币）。计划在2015年12月进行pre-5G核心服务的试运行，2017年12月提供5G核心服务的模拟服务，2018年在平昌冬奥会期间试运行，并决定在2020年推出全面的5G商用服务。
日本
2013年9月，日本电波产业协会（ARIB）在高级无线通信研究委员会（ADWICS）内成立了“2020 and Beyond Ad Hoc”特别讨论会,其旨在研究用于2020年及以后的无线通信系统。该讨论会设置两个工作组：服务与系统概念工作组和系统结构及无线接入技术工作组。其中，服务与系统概念工作组主要研究2020年及以后的移动通信系统（但不仅限于IMT）中的服务和系统概念，包括用户行为、需求、频谱、业务预测等；系统结构及无线接入技术工作组主要研究用于2020年及其以后的技术，包括无线接入技术、主要的网络技术等。预计2020年东京奥运会前商用5G服务。
中国
2013年5月，工业和信息化部、发改委和科技部共同成立IMT-2020推进组，作为5G推进工作的平台，旨在推动国内自主研发的5G技术成为国际标准，并首次提出了我国要在5G标准制定中起到引领作用的宏伟目标。推进组下设多个工作组，包括需求组、频谱组及技术组等。其中，需求组负责5G业务需求与场景分析，频谱组负责频谱需求分析与规划建议，技术组负责5G关键技术研究。中国移动是需求组组长单位及技术组副组长单位。目前各工作组工作开展顺利：需求组目前已经完成了面向2020年的业务与用户需求白皮书初稿，计划于2014年年中正式发布；技术组规划了演进性与革命性两条技术发展路线，并首期明确了10个主要技术研究方向，包括密集网络、终端间直接通信（D2D）、物联网（M2M）、与WiFi融合组网、新型网络架构、新型多天线/分布式传输、新型信号处理、高频段通信、频谱共享、网络智能化；频谱组在已有频谱预测方法的基础上，根据中国特色提出了一种新的频谱需求预测方法，并以此方法得出了至2020年移动通信系统频谱资源需求介于1350MHz与1810MHz之间。另外，我国同时在863计划和重大科技专项研究中安排了5G科研布局，争取在新一轮竞争中有更多的企业进入国际第一梯队引领发展潮流。
