1.2.2 5G关键能力指标

5G及其后续演进需要能够提供更强的无线通信能力。ITU-R在建议书中[6]给出了IMT-2020（5G）系统需要具备的八大关键能力及相应指标，并且与IMT-Advanced（4G）系统进行了对比，如图1-4所示。

IMT-2020（5G）系统需要具备的八大关键能力及指标的具体内容如下。

（1）峰值数据速率。峰值数据速率是指单个用户/单台设备在理想条件下能够达到的最大数据速率（单位：Gbit/s）。5G中eMBB的峰值数据速率需要达到10Gbit/s。在某些条件和场景下，5G支持高达20Gbit/s的峰值数据速率。由于在低频段没有较大的可用带宽，较高的峰值数据速率一般更容易在高频段实现。

（2）用户体验数据速率。用户体验数据速率是指移动用户/设备在覆盖区域内随处可获取的可用数据速率（单位：Mbit/s或Gbit/s）。对于广域覆盖场景，例如城市和郊区等，用户体验数据速率需要能够达到100Mbit/s以上。而在室内或热点环境中，用户体验数据速率应达到更高的1Gbit/s。

（3）频谱效率。频谱效率是指每个小区单位频谱资源的平均数据吞吐量（单位：bit/s·Hz-1）。由图1-4可以看出，尽管4G的频谱效率已经很高，5G仍期望能够支持达到4G 3倍的频谱效率。5G实现的频谱效率增幅在不同场景中存在差异，在部分场景中频谱效率增长得更快。

（4）移动性。移动性是指移动用户/设备在不同小区间移动时，能够满足界定的服务质量（QoS）和无缝转换能达到的最大移动速率（单位：km/h）。考虑到高铁场景， 5G期望在可接受的QoS条件下能够支持500km/h的移动速度。

（5）时延。时延是指无线网络对从信源开始传送数据包到接收端正确接收数据包经过的时间（单位：ms）。5G能够支持最大1ms的空口时延，用于支持低时延业务的传输。时延对URLLC而言是一个极其重要的关键能力指标。

（6）连接数密度。连接数密度是指每单位面积内连接设备和/或可访问设备的总数（单位：设备量/km2）。5G能够支持每平方千米百万设备连接的密度。该能力指标主要与mMTC的应用场景相关。

（7）网络能效。网络能效包括以下两个方面。

① 网络能耗。网络能耗是指无线接入网（RAN）使用单位能量发送/接收的信息比特数目（单位：bit/J）。

② 终端能耗。终端能耗是终端中通信模块使用单位能量能够发送/接收的信息比特数量（单位：bit/J）。

5G RAN的能耗不应高于当今部署的IMT网络能耗，同时还应提供各类增强性能。

（8）区域通信能力。区域通信能力是指服务于单位面积内总的通信吞吐量（单位：Mbit/（s·m2）。5G期望能够达到每平方米10Mbit/s的吞吐量。它不仅取决于上面定义的频谱效率和可用带宽，还依赖于5G网络设备部署的密集程度。

虽然在某种程度上，上述关键能力及指标对大部分应用场景、使用案例而言均十分重要，但某些关键能力在不同应用场景、使用案例中的重要性还是存在很大的差异。图1-5给出了5G各关键能力在eMBB、URLLC及mMTC这三类应用场景中的重要程度，分“高”“中”“低”3个等级进行说明。

在eMBB场景中，峰值数据速率、用户体验数据速率、区域通信能力、移动性、网络能效和频谱效率都很重要。但是，移动性和用户体验数据速率并非同时在该场景中的所有使用案例中同等重要。例如，与广域覆盖使用案例相比，热点覆盖需要的是更高的用户体验数据速率，而对移动性要求则相对较低。

低时延对URLLC场景而言是极其重要的特性。此外，URLLC场景中的交通运输与安全等使用案例同样需要支持较高且可靠的移动性，但是并不要求较高的峰值数据速率和用户体验数据速率等特性。

在mMTC场景中，为了支持生活中无处不在的巨量设备，譬如在智能家居/智慧城市/环境监测/森林防火等多方面，高连接密度（每平方千米连接百万以上设备）及较低的能耗（尤其是终端能耗）是支持5G网络运行不可或缺的特性。但是，该场景对传输速率、移动性及频谱效率等特性的要求相对较低。