传送门：LTE合集
IMT-2020 框架与能力定义
ITU-R 在开发 IMT-2020 框架时，定义了一组能力来支持5G的用例与场景。这些能力来源于区域机构、研究项目、运营商等多方输入，体现了全球通信产业的共同目标。
ITU-R 总共定义了13种能力，其中8种被选为关键能力。这些关键能力用来衡量5G技术对增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（URLLC）、大规模机器类通信（mMTC）三大场景的适应性。
ITU-R 的“蜘蛛网图”展示了每种能力的目标值及其重要性（见图2.6和图2.7）。
不同能力的目标值并非需要同时达到，部分目标甚至是相互制约的，这反映了5G设计中的技术权衡。例如，高速率与低时延在某些场景可能难以兼顾。
峰值数据速率
峰值数据速率表示在理想条件下（无传播损失或干扰）可达到的最大速率，是一个理想值。计算公式为：
峰值数据速率 = 系统带宽 × 峰值频谱效率
在 6 GHz以下频段（传统低频段），可用带宽较窄，因此很难实现非常高的峰值速率。高频段（毫米波）里带宽更宽，可实现极高的峰值速率，但传播损耗较大，因此适合室内或热点场景。
高峰值速率的实现依赖于：频谱资源的分配（更宽的频段意味着更高速率）、频段的传播特性（高频段更适合短距离高容量传输，如室内环境）。
用户体验数据速率
用户体验数据速率是指 95%用户在较大覆盖范围内可达到的数据速率。用户体验数据速率关注的是大部分用户的实际体验，而非理想条件下的理论峰值。
它不仅取决于可用的频谱，还取决于系统的部署方式。虽然为城市和郊区的广泛覆盖区域设定了100 Mbit/s的目标，但5G系统可以在室内和热点环境中，期望能提供 1 Gbit/s的数据速率。
频谱效率与区域话务容量
频谱效率表示每单位频谱（每赫兹）或每单位设备（TRP）传输的数据量。ITU-R 的目标是让5G的频谱效率达到4G的三倍。这是通过改进天线技术（如Massive MIMO）和算法优化实现的。
区域话务容量表示在一个地理区域内（例如城市中心）的总数据传输能力。计算公式为：
区域话务容量 = 频谱效率 × 带宽 × TRP 密度
频谱效率表示单位频谱的传输能力。带宽是可用频谱的宽度。TRP 密度是基站或发射点的密集程度。
区域话务容量强调系统在高密度场景（如城市中心）的数据处理能力。增加话务容量的关键在于频谱效率提升、频段选择和网络密集化。
IMT-2020 的网络能效目标
网络能效正成为一个越来越重要的能力。ITU-R 设定了一个严苛的目标：尽管5G（IMT-2020）提供显著增强的能力，但无线接入网络的总体能耗不应高于4G（IMT-Advanced）的水平。
换句话说，5G需要显著提升单位比特能效，网络能效提升的幅度至少要与5G流量相比4G流量的增长幅度一致。
在5G时代，流量需求和设备连接密度大幅增加，传统能耗模型将导致网络运营成本激增，同时不利于环保。因此，单位能耗降低（例如更高效的基站设计、智能功率控制）是5G设计的关键。
提高能效还需要引入智能化网络管理（如AI优化）、节能休眠技术以及新型硬件设备（如GaN功放）。
在不同场景下，能力的优先级有所差异。
eMBB场景
eMBB场景中，对于热点区域，高数据速率、低时延和高容量更重要，移动性要求较低。对于广域覆盖，高移动性更重要。
eMBB场景涉及对用户体验和容量的优化，但同时需要根据场景优先考虑不同能力，避免资源浪费或性能矛盾。
五种额外能力
除了图2.6中给出的八种能力外，还定义了五种额外能力。
频谱和带宽灵活性
5G系统需要适应不同频段（包括高频毫米波）和带宽配置的运行。能够支持从窄带（NB-IoT）到超宽带（毫米波）通信需求。频谱灵活性让运营商能够有效利用碎片化的频谱资源。
可靠性
以极高的可用性（例如99.999%）提供服务的能力。对URLLC至关重要（例如工业机器人通信、远程医疗）。高可靠性需要多重冗余机制和网络架构优化（如网络切片和多路径传输）。
可恢复性
在遭遇干扰（自然灾害或人为破坏）时，网络快速恢复并继续运行的能力。适合灾难恢复、关键基础设施通信场景。涉及备用电源设计和分布式网络架构的应用。
安全和隐私
保护用户数据、信令完整性和隐私的能力。包括数据加密、防止网络攻击和用户隐私保护。5G时代，安全性尤其重要，因为网络涉及更多的IoT设备和工业控制。
运行寿命
机器类设备（mMTC场景）运行时间长、无需频繁维护的能力。支持极低功耗设计（NB-IoT）以延长设备电池寿命（超过10年）。对广泛部署于偏远地区的IoT设备尤为重要。
八种关键能力与五种附加能力的关系
ITU-R 将八种关键能力定义为易于量化的性能指标，例如峰值速率、时延、连接密度等。
附加的五种能力，更多是定性能力（如安全性、可靠性、可恢复性等），难以直接量化，但同样重要。
关键能力是衡量5G性能的主要指标，附加能力补充了5G在灵活性、可靠性和安全性方面的技术需求。
从小空间阅读到大空间分享，本文内容主要来自《5GNR: The Next Generation Wireless Access Technology》，由 @阿米尔C 整理。
