1.3 标准

1.3.1 标准组织

1.ITU

国际电信联盟（International Telecommunication Union,ITU）是联合国负责信息通信技术（Information Communications Technology,ICT）事务的专门机构，成立于1865年，旨在促进国际上通信网络的互联互通，负责分配和管理全球无线电频谱、制定全球电信标准，其成员包括193个成员国和700多个部门成员及部门准成员和学术成员。ITU的组织结构主要包括电信标准化部门（Telecommunication Standardization Sector,TSS，即我们常说的ITU-T）、无线电通信部门（Radio communication Sector,RS，即我们常说的ITU-R）和电信发展部门（Telecommunication Development Sector,TDS，即我们常说的ITU-D）。各部门设立研究组［Study Groups,SG（n）］。ITU-R下设6个研究组，为世界无线电通信大会的决策制定技术基础，并制定有关无线电通信事项的全球标准（建议书）、报告和手册。第五研究组（SG5）聚焦于地面无线电通信服务，SG5下面设置4个工作组（Working Parties, WPs），各工作组定期召开会议来讨论相关的ITU-R建议书。其中，WP 5D工作组主要研究国际移动通信系统（International Mobile Telecommunications,IMT），包括5G。WP 5D设置总体工作组、频谱工作组和技术工作组3个常设工作组和1个特设组，开展具体工作。

ITU计划在2020年完成制定IMT-2020空口技术规范。任何的标准组织都可以在规定的时间内提交完整的解决方案，通过ITU指定的第三方机构验证后，能够满足ITU需求的方案就被认定为5G标准。

2.3GPP

3GPP全称为3rdGeneration Partnership Projec（t 第三代合作伙伴计划），成立于1998年12月，最初目标是在ITU的IMT-2000计划范围内制定和实现全球性的第三代移动通信电话系统技术规范和宽带标准，致力于全球移动通信系统（GSM）到通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunications System,UMTS）/宽带码分多址（Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA）的演进。同期成立的3GPP2则致力于CDMA2000标准体系。随着技术和产业的发展，3GPP逐渐成为4G、5G标准的权威组织。

3GPP的“合作伙伴”主要包括组织合作伙伴（Organizational Partners,OP）、市场代表合作伙伴（Market Representation Partners,MRP）和观察员（Observers）三类。其中，组织合作伙伴是签署合作协议的标准开发组织（Standards Development Organization, SDO），包括欧洲电信标准协会（ETSI）、美国电信行业解决方案联盟（ATIS）、日本无线工业及商贸联合会（ARIB）、日本电信技术委员会（TTC）、中国通信标准化协会（CCSA）、印度电信标准开发协会（TSDSI）以及韩国电信技术协会（TTA）。每个SDO都有自己的个体成员，这些成员来自运营商、设备制造商，终端制造商、芯片制造商、学术界、研究机构以及政府机构等不同领域。这些个体成员必须通过SDO才能成为3GPP会员。市场代表合作伙伴是可以提供市场建议并为3GPP带来市场需求的共识，任何组织均可申请成为市场代表合作伙伴。观察员是针对潜在的合作伙伴，即未来可能成为OP的SDO。例如，中国无线通信标准研究组（CWTS）于1999年正式签字加入3GPP， 成为OP，在此之前， CWTS就是以观察员的身份参与3GPP活动的。2002年CCSA成立后，CWTS并入CCSA，因此2003年CCSA取代CWTS成为OP。3GPP“合作伙伴”构成如图1-3所示。

在3GPP的组织结构中，项目协调组（Project Cooperation Group,PCG）是最高管理机构，代表OP负责全面协调工作，负责总体时间表和技术工作管理，以确保根据项目参考中包含的原理和规则按照市场要求及时生成3GPP规范。技术方面的工作由技术规范组（Technology Standards Group,TSG）完成，TSG下设多个工作组（Work Group,WG）。每个WG分别承担具体的任务。TSG向项目协调小组PCG报告，组织WG的工作，并酌情与其他小组联络，TSG的主席和副主席从3GPP的成员中选出。PCG每6个月正式开会一次，以最终采纳TSG的工作项目、批准选举结果和保障3GPP的资源。3GPP组织架构如图1-4所示。

3GPP 目前有三大TSG:TSG无线接入网（TSG Radio Access Network,TSG RAN）、TSG服务和系统方面（TSG Service & Systems Aspects,TSG SA）和TSG核心网与终端（TSG Core Network & Terminals,TSG CT）。其中，TSG CT负责指定终端接口（逻辑和物理）、终端能力（例如，执行环境）和3GPP系统的核心网络部分。核心网部分具体包括：用户设备——核心网络L3层无线电协议移动性管理（Mobility Management,MM）、呼叫控制（Call Control,CC）、会话管理（Session Management,SM），与外部网络的互联、网络实体之间的各类协议、智能卡应用（Smart Card Application Aspects）以及与移动终端的接口。

WG负责具体的技术规范（Technical Specifi cation,TS）和技术报告（Technical Report,TR）。一般由3GPP的组织成员向3GPP提交项目提案，获TSG采纳后可进入可行性研究，若可行，则进一步制定技术规范。其间，3GPP召开会议进行多次技术讨论，选出最佳方案，形成技术规范。组织成员根据批准后的技术规范，制定各自的标准。

3GPP以项目的形式对工作进行管理和开展，最常见的形式是研究项目（Study Item，SI）和工作项目（Work Item,WI）,SI输出技术报告（TR）,WI输出技术规范（Technical Specifi cation,TS）。

所有3GPP规范都有一个由4或5位数字组成的规范编号，例如，09.02或29.002。前两位数字定义系列，3GPP对技术文件采用分系列的方式进行管理，系列01到13后面跟随两个数字，21到55系列后面跟随3个数字。3GPP规范系列说明见表1-4。

通常规范号码后面是版本Vx.y.z，其中，x表示Release,y表示技术版本，z表示修订版本（非技术的修改）。例如，3GPP TS 29.572 V16.1.0,5G System; Location Management Services; Stage 3表示一个关于5G系统、位置管理服务、第三阶段的技术规范书，为R16版本的第二次技术修订版本。

技术报告分为两类：一类拟由OP作为其自己的出版物转载、发行的出版物；另一类是3GPP内部工作文件，例如，用于记录工作的计划和时间表，或用于保存可行性研究的中期结果。

第一类具有这种形式的数字：xx.9xx，例如，3GPP TR 21.900,Technical Specifi cation Group working methods，定义了TSG的工作方法，它分为多个版本，从最早的V3.1.0到最近的V16.2.0。

第二类具有这种形式的数字：xx.8xx（可行性研究报告等），也有30.xxx / 50.xxx（计划和调度），对于某些规范系 列，若xx.8xx已耗尽，则采用xx.7xx。

本书主要引用的3GPP规范包括22系列、23系列、29系列和33系列。

3.其他组织

欧洲电信标准协会（European Telecommunications Standards Institute,ETSI）成立于1988年，是欧洲地区性ICT标准化组织，由技术委员会（Technical Committee,TC）、ETSI项目（EP）、ETSI合作项目（EPP）、行业规范组（ISG）、特别委员会、专责小组（STF）各类技术小组进行标准化工作。3GPP为现有两个EPP之一，ETSI作为创始成员，与3GPP有着紧密的合作。ETSI的许多组件技术将被集成到未来的5G系统中。例如，网络功能虚拟化（Network Function Virtualization,NFV）、边缘计算（Mobile Edge Computing,MEC）、毫米波传输（mWT）和下一代协议（NGP）。同时，ETSI下属技术委员会数字增强无线通信系统（Digital Enhanced Cordless Telecommunications,DECT）和DECT论坛向ITU递交了自身的5G候选计划方案。

本书主要引用ETSI关于边缘计算及网络虚拟化的相关规范。

电子电气工程师学会（Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE）是国际性的电子技术与信息科学工程师的学会。IEEE于1963年成立，出版了全世界电子和电气还有计算机科学领域30%的文献，制定了超过900个现行工业标准。IEEE下设39个学会（Society），包括通信学会（Communications Society）、计算机学会（Computer Society）等，学会下采用委员会Committee（例如，IEEE802）、工作组WorkGroup（例如，802.11）、任务组TaskGroup（例如，802.11a）等分层级组织开展标准活动。2016年，IEEE推出5G行动计划（5G Initiative）,5G行动计划工作组描绘5G路线图，确定短期（3年）、中期（5年）和长期（10年）的研究、创新和技术趋势。其他工作组制定标准、组织活动和召开会议，例如，IEEE 5G峰会和IEEE 5G世界论坛。IEEE的5G工作重点在于推动并协调其涵盖的各领域向5G及超5G的下一代网络发展。其中，IEEE于1914年定义了5G前传网络的接口和标准，即下一代前传接口（Next Generation Fronthaul Interface,NGFI），它是5G商用的关键技术之一。

值得一提的是，各国和地区还专门成立了5G推进组，例如，中国IMT-2020PG、欧盟 [Mobile and Wireless Communications Enablers for the Twenty-Twenty （2020）Information Society,METIS]、 5G PPP（5G Public Private Partnership,5G PPP）、5G IA（5G Infrastructure Association,5G IA）、英国5G创新中心（5G Innovation Center,5G IC）、日本5G促进论坛5G MF（the Fifth Generation Mobile Communication Promotion Forum,5G MF）、韩国5G Forum、美国5G Americas、巴西5G Brazil等。这些5G推进组负责本国、本地区5G的发展推进，为3GPP提供需求的输入和技术协同。

美国、中国、欧盟、日本、韩国的5个5G推进组织于2015年10月签署多方合作备忘录，并从2016年起定期联合举办全球5G大会，共同探讨5G政策、频率、标准、试验和应用等议题，共同推进全球5G发展。在第三届全球5G大会上，巴西5G Brazil与之前已签署多方合作协议的5个组织一起签署了新的多方合作协议，因此自2017年第四届全球5G大会起，5G Brazil开始参加5G全球大会，全球5G大会已举办七届。

1.3.2 标准推进

ITU 2012年启动IMT愿景研究；2015年6月，ITU WP5D第22次会议确定IMT的愿景和时间表，第五代移动通信技术被正式命名为IMT-2020;2015年10月发布ITU-R M.2083-0《IMT愿景：面向2020年及之后的国际移动通信系统未来发展框架与总体目标》;2015年年中启动5G标准制定；2017年年底启动5G候选技术征集；2018年年底启动5G技术方案评估；2020年完成5G技术规范。ITU 5G时间推进如图1-5所示。3GPP和ITU的5G标准化路线如图1-6所示。

3GPP按Release计划制定标准，工作完成后相应的Release就冻结。其中，R99、R4～R7为UMTS标准，R8～R9为LTE标准，R10～R11为LTE-A标准，R13为LTE-Pro标准。

3GPP 5G相关的标准研究工作共分为3个阶段，R14、R15和R16，完整的5G标准于2020年完成并将其提交给ITU。

R14:2017年6月冻结，开展5G系统框架和关键技术研究。

R15（5G标准第一阶段）的具体描述如下。

R15早期版本，5G NSA模式，系统架构选项采用Option3，于2017年12月冻结。

R15主要版本，5G SA模式，系统架构选项采用Option2，于2018年6月冻结。这标志着首个真正完整意义的国际5G标准出炉，也标志着首个面向商用的5G标准出台。

R15延迟版本（late drop），系统架构选项Option4与Option7于2019年3月冻结，比原定的2018年12月推迟了3个月。

R16（5G标准第二阶段）的具体描述如下。

2018年6月确定R16的内容范围：在NR方面，R16将推进毫米波的多波束/ MIMO技术，扩展超高可靠低时延通信（Ultra-Reliable and Low Latency Communication,uRLLC）和物联网（Internet of Things,IoT）的应用领域；在5G核心网（5G Core,5GC）方面，R16将进一步研究5GC功能演进，以面向未来5G多样化业务应用。受R15延迟版本冻结时间推迟的影响，R16规范冻结时间由原定的2019年12月推迟至2020年3月。2020年受新冠疫情的影响，3GPP再次将R16版本的工作顺延，R16版本已于2020年7月初正式冻结。

Rel-17:5G系统增强功能。

2019年6月开始立项讨论Rel-17,2019年12月通过“立项包”，该项目将于2021年12月完成。

3GPP Release进度如图1-7所示。

1.3.3 中国进展

中国IMT-2020（5G）推进组于2013年2月由工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，是聚合移动通信领域“产学、研、用”力量、推动第五代移动通信技术研究、开展国际交流与合作的基础工作平台。中国IMT-2020（5G）推进组架构如图1-8所示。

IMT-2020 （5G）推进组设置了不同组别，专家组负责制定推进组的整体战略和研究计划；需求工作组研究面向2020年及未来的5G愿景与需求；无线技术工作组研究5G潜在的关键技术和系统框架；网络技术工作组研究5G网络架构及关键技术；频谱工作组研究5G频谱相关问题；标准工作组推动ITU、3GPP和 IEEE等国际标准化组织的相关工作；知识产权工作组研究5G相关知识产权问题。

推进组全面组织开展我国5G的推进工作，特别是在技术创新、标准推进、产业协作和国际合作方面发挥着重要作用。推进组组织技术研发测试，制定设备规范和测试规范，推动产品的研发和应用。推进组通过白皮书的形式向业界和产业界发布推进组的研究成果，与欧洲、日韩等国家和地区的推进组织构建全新的合作平台，通过定期的会议，形成从政府到产业平台，到企业多层次的5G产业合作体系。同时，针对一些比较专业的领域开展国际合作。例如，在车联网领域，在欧洲、韩国，与5G汽车联盟（5G Automotive Association,5G AA）开展深度的合作。IMT-2020（5G）推进组主要成果见表1-5。

2016年1月，IMT-2020（5G）推进组启动5G技术研发试验， 5G技术研发试验共分为3个阶段：第一个阶段（2016.1—2016.9）“5G关键技术验证”；第二个阶段（2016.9—2017.9）“5G技术方案验证”；第三个阶段（2018.2—2019.1）“5G系统方案验证”。

第一个阶段试验包括规模天线、新型多址、新型多载波、高频段通信、超密集组网、全双工、先进编码调制7个无线关键技术以及控制与承载分离、网络功能重构、网络切片和移动边缘计算等4个网络关键技术的性能和功能测试。第一个阶段的试验充分验证了上述关键技术在支持Gbit/s用户体验速率、毫秒级端到端时延、每平方千米百万级连接等多样化5G场景需求的技术可行性，进一步增强了业界推动5G技术创新发展的信心。

第二个阶段试验针对连续广覆盖场景、低时延高可靠场景、低功耗大连接场景、热点高容量（低频）场景、热点高容量（高频）场景、高低频混合场景、其他混合场景七大场景展开测试。测试目标是结合5G典型场景，针对5G概念样机开展单基站测试，评估不同厂商5G技术方案性能，支撑5G国际标准制定，引导芯片/仪表厂商积极参与，开展系统设备厂商与芯片/仪表厂商的多方对接测试，为形成5G产业链奠定基础。

第三个阶段试验分别进行了NSA室内和室外测试，SA室内测试和室外测试注重互操作研发测试（IoDT），验证单系统的组网性能以及高低频多基站的混合组网性能。该测试频段包括2.6GHz、3.5GHz及4.9GHz。该阶段试验的目标有3个方面：第一，制定规范指导5G预商用和商用产品的研发；第二，开展单系统、单终端、系统组网和互操作测试；第三，开展5G典型应用融合实验。

测试结果表明，5G基站与核心网设备均可支持非独立组网和独立组网模式，主要功能符合预期，达到预商用水平。

5G产品研发试验由国内运营企业牵头组织，设备企业与科研机构共同参与，分为规模试验和应用示范两种。如前文所述，中国移动、中国电信、中国联通均在2018年启动了5G规模试验和应用示范，为5G的试商用以及之后的规模商用做准备。

我国主推的灵活系统设计、极化码、大规模天线及新型网络架构等被3GPP采纳为5G国际标准。2016 年 11 月3GPP RAN1 87 次会议，我国主导推动的Polar码被3GPP采纳为5G增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband,eMBB）控制信道标准方案。这也是我国在5G移动通信技术研究和标准化上的重要进展。2017年 6 月，3GPP正式确认5G核心网采用中国移动牵头并联合26家公司提出的基于服务的架构（Service Based Architecture,SBA）作为统一基础架构。

2019年7月在ITU-R WP5D#32会议中，中国提交的IMT-2020（5G）候选技术方案获得了ITU关于5G候选技术方案的正式接收确认函。根据ITU的要求，完整的5G技术提交材料包括技术方案描述性模板、链路预算模板、性能指标满足性模板、自评估报告。中国的5G无线空口技术（Radio Interface Technologies,RIT）方案基于3GPP新空口（New Radio, NR）和窄带物联网（Narrow Band-Internet of Things,NB-IoT）技术。其中，NR重点满足eMBB、uRLLC两个场景的技术需求，NB-IoT满足海量机器类通信（Massive Machine Type Communication,mMTC）场景的技术需求。我国自评估研究结果表明，NR+NB-IoT无线空口技术方案能够全面满足IMT-2020的技术愿景需求和技术指标要求。

ITU于2017年10月启动5G候选技术方案征集，2019年7月WP5D#32会议收到了7份候选技术方案，包括3GPP-RIT、3GPP-SRIT、中国、韩国、ETSI（TC DECT）和DECT论坛、TSDSI（印度）、新岸线（Nufront）。这次会议确定3GPP-RIT、3GPP-SRIT、中国和韩国提交的文件符合ITU要求，其他提案尚不完整。2019年12月，日内瓦举行的WP5D#33会议上，确认TSDSI（印度）,ETSI / DECT论坛和Nufront IMT 2020 RIT已更新完整。目前，IMT-2020规范还在进一步完善中，预计于2020年10月举行的WP5D会议中最终确定。

2020年1月9日，由中国通信标准化协会（CCSA）主办的“5G标准发布及产业推动大会”在北京召开。会议期间，CCSA举行了我国首批14项5G标准发布仪式，这些5G标准涵盖核心网、无线接入网、承载网、天线、终端、安全、电磁兼容等领域，是各方携手合作的智慧结晶，也是5G相关产业加速发展的重要标志。

我国首批14项5G标准具体包括如下内容。

① 5G移动通信网 核心网总体技术要求

② 5G移动通信网 核心网网络功能技术要求

③ 5G移动通信网 核心网网络功能测试方法

④ 5G数字蜂窝移动通信网 无线接入网总体技术要求（第一阶段）

⑤ 5G数字蜂窝移动通信网 NG接口技术要求和测试方法（第一阶段）

⑥ 5G数字蜂窝移动通信网 Xn/X2接口技术要求和测试方法（第一阶段）

⑦ 面向5G前传的N×25Gbit/s波分复用无源光网络（WDM-PON）第1部分：总体

⑧ 面向5G前传的N×25Gbit/s波分复用无源光网络（WDM-PON）第2部分：PMD

⑨ 5G数字蜂窝移动通信网 无源天线阵列技术要求（<6GHz）

⑩ 5G数字蜂窝移动通信网 无源天线阵列测试方法（<6GHZ）

5G数字蜂窝移动通信网 增强移动宽带终端设备技术要求（第一阶段）

5G移动通信网 安全技术要求

蜂窝式移动通信设备电磁兼容性能要求和测量方法 第17部分：5G基站及其辅助设备

蜂窝式移动通信设备电磁兼容性能要求和测量方法 第18部分：5G用户设备和辅助设备

1.3.4 各国企业对5G标准的贡献

2020年3月，Strategy Analytics（一家知名的信息技术、通信行业和消费科技市场研究机构）发布研究报告《谁是5G标准化的领导者？3GPP 5G活动评估》。该报告评估了到目前为止R15、R16中13家公司对3GPP 5G标准的贡献。

通过深入研究3GPP组织和工作程序，从5G相关报告的数量，包括已提交的报告，已批准/同意的报告占总提交报告的比例，主席职位、所有TSG和WG中与5G相关的工作项目（WI）/研究项目（SI）的报告员等方面进行评估，取综合值（单项最高值为10分）评价相关企业对3GPP 5G标准的贡献。3GPP 5G标准活动评估如图1-9所示，由图1-9可知，在3GPP 5G标准活动中，华为、爱立信、诺基亚、高通和中国移动较为活跃。

德国IPLytics（一家知名的专利数据公司）2020年2月发布的《5G标准必要专利申报的事实发现研究》对企业提交3GPP的5G相关标准提案的数量做了分析，华为、爱立信、诺基亚、高通、三星、英特尔排名靠前，该排名因统计维度（共同提交、作为第一起草者提交和按提案份额加权统计等）的不同而有所差异，同时该研究未包含运营商。

企业对于标准的贡献或话语权最终体现为企业拥有相应核心专利的数量。据IPLytics 2020年2月发布的《5G标准必要专利申报的事实发现研究》，截至2020年1月，全球5G专利声明达到95526项，细分为21571个专利族。中国企业申报的5G专利占比为32.97%，超过全部申报专利的1/3；韩国企业的占比为27.07%；欧洲企业的占比为16.98%；美国企业的占比为14.13%；日本企业的占比为8.84%。专利持有人公司总部所在国家/地区的已申报5G专利族如图1-10所示。

专利族声明数量排名前10的公司其专利数量占总量的82％，排名前32名公司则占总量的98%。华为已宣布5G专利族为3147个，位列第一，占总量的14.61%，比4G时代占总量的数据提高了4.62 %；三星为2795个，排第二，占比为12.98%，比4G占总量的数据高2.06%；中兴为2561个，位列第三，占比为11.89%，占总量的数据比4G高4.67%，其次为LG、诺基亚和爱立信等。由以上数据可知，中国企业在5G时代相对于4G时代的专利增长明显高于其他企业。

从专利授权率（即至少一个专利局授权）来看，欧洲公司获得的5G专利授予最高，其次是韩国，韩国在总量上具有明显优势。中国企业申报的5G专利主要集中在中国专利局和专利合作条约（Patent Cooperation Treaty,PCT），很少在欧洲、日本或韩国等其他国家专利局。5G声明专利授权情况见表1-6。

报告采用专利族大小（patent family size）和引证量（forward citations）的乘积作为专利价值指数进行评估，就这个指数而言，中国企业仍明显落后于国际先进水平。尽管存在差距，但是中国企业的专利数量增速明显高于其他企业，而且近几年，中国企业在5G声明专利中提出的比重较高，因此随着时间的推移，相信中国企业的专利水平一定会进一步提高。主要企业专利价值如图1-11所示。