5G NR无线通信技术将是未来通信市场的主流

（文章来源：中管院数字经济中心）

“5G”在更宽泛的语境中，常常用来意指未来移动通信能够支持的、可预见的应用服务。2017标准化组织3GPP推出第一版5G技术规范NR。NR主要满足了5G哪些应用服务，又是如何实现的呢？以人为中心的通信，通俗来说就是我们通过智能手机每天使用的各种服务。NR会让大家手机上网的速度越来越快。

NR向前兼容，未来可以方便引入新技术。可以预见5G的需求会不断变化，同时新技术的演讲也一刻不停，这都需要让NR为其未来的演进预留足够的空间：能够支持未来具有新需求和新特性的服务，同时仍能支持同一载波上的传统终端。

为了支持向前兼容，NR尽可能规避强制要求在固定的时频资源上进行传送，以免和未来技术发生冲突，同时NR中还可以配置预留资源，即这些资源不用于传统终端的任何传输，而用于未来或者其他无线技术使用（类似预留字段）。这有着现实和未来两重的意义，现实来说可以让NR在早期部署的时候，通过配置预留资源，可以和LTE灵活地共享频谱，降低早期部署成本；未来则可以让NR持续灵活演进。

5G的使命是改变社会，除了让人们越来越方便接入互联网，还要全方位地改变社会上各个行业的生产和运营。为此，需要通过5G的通信能力把设备间的距离无限拉近，并结合云/Edge、大数据和AI这些最新科技，为各个行业提供数字化服务。这些以机器为中心的通信需求千变万化。

有些需要最大程度上考虑功耗、覆盖和设备成本。比如智能路灯、智能电表、水表、垃圾桶，乃至若干智能穿戴设备都可以归属此类。在未来的社会，这些终端往往是海量的连接。有些需要最大程度上在一定时延的范围内，考虑通信的可靠性，以及安全性：比如工业机器人、工厂自动化、自动驾驶。有些则需要极高的带宽，比如超高清直播。为此，5G必须从空口满足这些灵活多变的需求。

大规模机器类通信需求。通常这类需求是指终端发送数据量较少、时延要求比较宽松，但对低功耗和低成本要求很高的场景，而且终端数量一般很多。

对于低端的大规模机器通信，NR没有独立提出解决方案，而由LTE技术中的 eMTC和NB-IoT来解决这类需求。一方面是因为这些技术已很好地支持低端的大规模机器通信；另一方面因为运营商已经部署了NB-IoT或者eMTC技术，和一般的智能机不同的是，这种类型终端的服务期一般会很长，有的甚至达到10年乃至更久。因此NR仅仅通过上文提及的资源保留等机制与这些现有接入技术的共存。

长期来看， NR必然能够演进到直接支持大规模机器类型通信，目前的观点是主要考虑满足中高端设备的需求。超低时延可靠机器通信。典型的应用领域的例子是工厂自动化。很多情况下，这类应用在可靠性和时延方面要求都很高。NR第一个版本主要解决URLLC的低时延部分，意味着超高可靠性的支持将在NR后续部分支持。

超低时延是NR的一个重要特征，对NR的很多设计细节都有影响。一个系统如果想要实现低时延，是需要在各个处理模块上‘精雕细琢’，才能在总体上保证时延。比如：NR定义了微时隙的概念，缩短了最低传输持续时间。这种传输还可以抢占另一个终端正在进行的、基于时隙的传输，以便允许低时延数据的即时传送。另外一个例子是使用“前置”的参考信号和控制信令，终端可以立即开始处理接收的数据而无需事先缓冲，降低解码的时延。

除了物理层，高层MAC和RLC协议的设计也考虑了低时延的情况，比如它的报头结构使得能够在不知道要传输的数据量的情况下开始进行处理。这对上行传输尤其重要，因为在数据传输量是由网络授权，NR终端可以在接收到网络的授权之前就预处理，从而降低了时延。可以说，这些降低时延的设计细节贯穿了整个NR的方方面面。

当然为了有效支持各种机器通信，NR不光需要从协议层面灵活地支持多个维度上需求，而且需要从产品实现方面进行相应的设计和优化。这方面各个厂家的产品不尽相同，百花齐放，这里列举几个例子：边缘计算，将用户应用的一部分在靠近核心网边缘的地方运行，而不需要数据透过无线接入网、核心网、Internet网接入用户应用。边缘计算不但满足了低时延要求，而且可以提高数据的安全性，降低运营商的传输网络负担。

控制面和用户面的分离，以及虚拟化。控制面和用户面的分离意味着两者容量的独立缩放。例如，如果需要更多的控制面容量，则单独扩容控制面而不必同时对用户面扩容。而虚拟化技术在5G的核心网中会大量采用，运行在通用计算机硬件上。这些技术的采用，为5G能灵活服务各类业务提供了方便、快捷、经济的解决方案。