【编者按】5G时代尚未到来，但5G研发技术展现出的成熟度和掌控力，足以让人们对5G的未来充满期待，各省市不断加大信息基础设施的投入，推进无线局域网的全面覆盖，“无线城市”建设“狂飙突进”，从4G到5G，下一代移动通信网络建设面临着怎样的挑战？能够给我们的生活带来什么样的改变？9月18日，《中国科学报》头版刊发西安交大电信学院王慧明教授理论文章，聚焦我国5G技术发展迈向全球引领者之路。

从4G到5G：信息所至 万物触及

“面对信息化潮流，只有积极抢占制高点，才能赢得发展先机。”习近平总书记曾多次强调，抓住新一轮科技革命和产业变革的重大机遇，就是要在新赛场建设之初就加入其中，甚至主导一些赛场建设，从而使我们成为新竞赛规则的制定者、新竞赛场地的主导者。

十八大以来，我国在移动通信领域的竞争，恰恰沿着这样的路径一路向前：从参与者到规则制定者，从一招鲜到几招鲜，从跟踪模仿到并行领跑。

国际移动通信产业发展保持着这样的规律：每十年更新一代，每一代系统都采用更加先进的技术，提供更高速的数据传输和更加多样化的服务。然而，每一代移动通信系统国际标准的制定，都是各国科研实力和产业技术水平之间激烈竞争和博弈的结果。在3G时代，我国提出的TD-SCDMA标准成为被国际电信联盟ITU批准的三大标准之一，这是我国电信史上一个重要的里程碑。我国充分利用TD-SCDMA在帧结构、智能天线、系统设计等方面形成的关键技术和自主知识产权，并与国际主流标准LTE积极融合，最终在2007年促成国际标准化组织3GPP形成由中国主导的TD-LTE标准。至2010年9月，TD-LTE的增强版本与FDD LTE一道，被ITU正式确定为4G国际标准，标志着我国在移动通信领域的研发技术实力与产业发展迈上一个新台阶。

我国在4G标准上取得的成功得益于国家层面积极推动，并采取了同步发展、融合创新的国际化开放路线。在政府主管部门组织下搭建的“政产学研用”联合平台，由几十所高校、研究院所、芯片设备与终端制造商、运营商等紧密合作，并积极吸引国外产业界和厂商参与。在这一过程中，我国移动通信领域的基础研究能力大幅提高，关键元器件和集成电路芯片实现重大突破，涌现出一批具有世界影响力的设备制造企业，并培养和锻炼了一大批相关领域的创新人才。这些成果使得我国在相关国际标准化组织中的话语权不断提升，在国际产业联盟中的地位也显著提高。

2013年12月，工信部同时为中国移动、中国联通和中国电信发放了三张TD-LTE牌照，揭开了我国4G商用阶段的序幕。以中国移动为例，截至2016年11月底，中国移动已建成146万个4G基站，覆盖人口超过13亿，实现全国乡镇以上连续覆盖和行政村热点覆盖。三大运营商总的4G用户达到7.3亿，预计于今年将突破10亿大关，将占全球用户总数的47.6%，成为全球最大的4G网络和最大的4G市场。

随着4G网络的大规模商用，人们对更高性能移动通信的追求并未停止。为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景，第五代移动通信网络（5G）的研究已在学术界和产业界加速推进。相比4G LTE，5G不但要应对移动互联网的进一步发展带来的未来移动流量超千倍增长，以应对人工智能和AR/VR的需求，还新增了对具有低功耗、低成本、广覆盖特点的物联网应用的支持。

物联网将人与人的通信延伸到物与物、人与物的智能互联。面向2020年及未来，移动医疗、车联网等将会推动物联网应用爆发式增长，数以千亿的设备将接入网络，达到百万/平方公里连接数密度，实现真正的“万物互联”。这些应用对5G网络的频谱分配、峰值速率、传输延时等指标提出了更高的挑战。

我国5G技术发展仍然坚持政府推动、产学研用协同创新、积极深度参与国际合作的发展路线，制定了5G总体及关键技术研究（2013～2016年）、5G国际标准研制（2016～2018年）和5G产品研发（2018～2020年）三步走的路线图。目前，5G已经被“中国制造2025”战略和国家“十三五规划”列为重要研发内容。今年2月，工信部和发展改革委发布了《2017-2020年5G发展规划》，明确提出到2020年使我国成为5G标准和技术的全球引领者这一发展目标。

目前，我国的5G发展已经进入研发试验阶段。在北京怀柔建设的全球最大的5G试验外场，试验网由国内外行业龙头企业参与，可提供端到端的测试环境，将有助于促进5G标准的形成和产业发展。

信息时代，伴随高速信息与数据传输需求的爆发式增长，全球范围内掀起一波又一波移动通信与网络技术研究的热潮。我国移动通信技术的研究经历了上世纪1G、2G时代的学习模仿，以及新世纪初3G时代的奋起直追，终于迎来了4G时代的并驾齐驱和5G的超越引领。

（作者系西安交通大学电子与信息工程学院教授）

注：原文刊登于9月18日《中国科学报》，报道链接为http://news.sciencenet.cn/dz/dznews_photo.aspx