在过去20多年中，移动通信经历了从语音业务到高速宽带数据业务的飞跃式发展。未来，人们对移动网络的新需求将进一步增加：一方面，预计未来10年移动网络数据流量将呈爆发式增长，将达到2010年的数百倍或更多，尤其是在智能手机成功占领市场之后，越来越多的新服务不断涌现，例如电子银行、网络化学习、电子医疗以及娱乐点播服务等；另一方面，我们在不远的将来会迎来一次规模空前的移动物联网产业浪潮，车联网、智能家居、移动医疗等将会推动移动物联网应用爆发式的增长，数以千亿的设备将接入网络，实现真正的“万物互联”；同时，移动互联网和物联网将相互交叉形成新型“跨界业务”，带来海量的设备连接和多样化的业务和应用，除了以人为中心的通信以外，以机器为中心的通信也将成为未来无线通信的一个重要部分，从而大大改善人们的生活质量、办事效率和安全保障，由于以人为中心的通信与以机器为中心的通信的共存，服务特征多元化也将成为未来无线通信系统的重大挑战之一。

需求的爆炸性增长给未来无线移动通信系统在技术和运营等方面带来巨大挑战，无线通信系统必须满足许多多样化的要求，包括在吞吐量、时延和链路密度方面的要求，以及在成本、复杂度、能量损耗和服务质量等方面的要求。由此，针对5G系统的研究应运而生。

近年来，在经历了移动通信系统从1G到4G的更替之后，移动基站设备和终端计算能力有了极大提升，集成电路技术得到快速发展，通信技术和计算机技术深度融合，各种无线接入技术逐渐成熟并规模应用。可以预见，对于未来的5G系统，不能再用某项单一的业务能力或者某个典型技术特征来定义，而应是面向业务应用和用户体验的智能网络，通过技术的演进和创新，满足未来包含广泛数据和连接的各种业务快速发展的需要，提升用户体验。

在世界范围内，已经涌现了多个组织对5G开展积极的研究工作，例如欧盟的METIS、5GPPP、中国的IMT-2000（5G）推进组、韩国的5G Forum、NGMN、日本的ARIB AdHoc以及北美的一些高校等（见图1-2）。

图1-2 全球关于5G的各主要研究组织

欧盟已早在2012年11月就正式宣布成立面向5G移动通信技术研究的METIS（Mobile and Wireless Communications Enablers for the Twenty-Twenty（2020）Information Society）项目。该项目由29个成员组成，其中包括爱立信（组织协调）、法国电信等主要设备商和运营商、欧洲众多的学术机构以及德国宝马公司。项目计划时间为2012年11月1日至2015年4月30日，共计30个月，目标为在无线网络的需求、特性和指标上达成共识，为建立5G系统奠定基础，取得在概念、雏形、关键技术组成上的统一意见。METIS认为未来的无线通信系统应实现以下技术目标：在总体成本和能耗处在可接受范围的前提下，容量稳定增长，提高效率；能够适应更大范围的需求，包括大业务量大和小业务量；另外，系统应具备多功能性，来支持各种各样的需求（例如可用性、移动性和服务质量）和应用场景。为达到以上目标，5G系统应较现有网络实现1000倍的无线数据流量、10～100倍的连接终端数、10～100倍的终端数据速率、端到端时延降低到现有网络的1/5以及实现10倍以上的电池寿命。METIS设想这样一个未来——所有人都可以随时随地获得信息、共享数据、连接到任何物体。这样“信息无界限”的“全联接世界”将会大大推动社会经济的发展和增长。METIS已发布多项研究报告，近期发布的《Final report on architecture》，对5G整体框架的设定具有参考意义。

另外，欧盟于2013年12月底宣布成立5GPPP（5G Infrastructure Public-Private Partner-ship），作为欧盟与未来5G技术产业共生体系发展的重点组织，5GPPP由多家电信业者、系统设备厂商以及相关研究单位共同参与，其中包括爱立信、阿尔卡特朗讯、法国电信、英特尔、诺基亚、意大利电信、华为等。可以认为5GPPP是欧盟在METIS等项目之后面向2020年5G技术研究和标准化工作而成立的延续性组织，5GPPP将借此确保欧盟在未来全球信息产业竞争中的领导者地位。5GPPP的工作分为三个阶段：包括阶段一（2014～2015年）基础研究工作，阶段二（2016～2017年）系统优化以及阶段三（2017～2018年）大规模测试。在2014年初，5GPPP也已由多家参与者共同提出一份5G技术规格发展草案，其中主要定义了未来5G技术重点，包括在未来10年中，电信与信息通信业者将可通过软件可编程的方式往共同的基础架构发展，网络设备资源将转化为具有运算能力的基础建设。与3G相比，5G将会提供更高的传输速度与网络使用效能，并可通过虚拟化和软件定义网络等技术，让运营商得以更快速更灵活地应用网络资源提供服务等。(www.daowen.com)

与此同时，由运营商主导的NGMN（Next Generation Mobile Networks）组织也已经开始对5G网络开展研究，并发布5G白皮书：《Executive Version of the 5G White Paper》。NGMN由包括中国移动、DoCoMo（都科摩）、沃达丰、Orange、Sprint、KPN等运营商发起，其发布的5G白皮书从运营商角度对5G网络的用户感受、系统性能、设备需求、先进业务及商业模式等进行阐述。

中国在2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立IMT-2020（5G）推进组，其组织框架基于原中国IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构，目标是成为聚合中国产学研用力量，推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。IMT-2020（5G）推进组的组织架构如图1-3所示，定期发布关于5G的研究进展报告，已发布《IMT-2020（5G）推进组-5G愿景与需求白皮书》，提出“信息随心至，万物触手及”的5G愿景、关键能力指标以及5G典型场景。2015年2月发布《5G概念白皮书》，认为从移动互联网和物联网主要应用场景、业务需求及挑战出发，可归纳出连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠四个5G主要技术场景。2015年5月发布《5G网络技术架构白皮书》和《5G无线技术架构白皮书》，认为5G技术创新主要来源于无线技术和网络技术两方面，无线技术领域中大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等技术已成为业界关注的焦点；在网络技术领域，基于软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的新型网络架构已取得广泛共识。

图1-3 IMT-2020（5G）推进组组织架构

另外，国内的Future论坛也在积极开展5G系统的相关技术研究，韩国、日本也已有相应的研究组织开展工作，纵观目前全球5G研究进展可以看出，全球5G组织研究的热点技术趋同。面向无线通信标准化，ITU-R WP5D已给出了关于IMT-2020的研究计划（见图1-4），按此时间点，全球各研究组织和机构将会提交代表各自观点的技术文稿。另外，3GPP也将在Release 14开始对5G系统的标准化定义工作。

图1-4 ITU-R WP5D关于IMT-2020的研究计划