1.2.2 5G关键能力

以4G为参照，ITU为5G确定了八大关键能力指标（如图1-4所示），主要体现了5G的速率更高、连接终端更多、时延更低以及更节能的能力。

1能效

能效指的是能量转换效率，这里的能效是指传输的数据量与消耗的能量（电量）之比，公式如下。

一般来说，相同配置的基站，单个5G基站的耗电量可能是4G基站的2～3倍，但不能只看能耗，还要看能效，5G基站的能效明显更高，可提升100倍，即假设4G基站传送1GB数据消耗1kW·h电量，那么5G基站消耗1kW·h电量可传送100GB数据。

2 移动性

移动性原指移动通信用户从一个区域移动到另一区域，其通信连接亦能随之移动，且通信活动不受影响。此处移动性指的是用户移动时，在业务不受影响的情况下，网络能够支持的最大移动速率。4G的移动性指标为350km/h，接近复兴号高铁的运行时速，而5G的移动性指标可达到500km/h。

3 峰值速率

峰值速率是指在理想条件下可达到的最大数据速率，可以理解为系统最大承载能力的体现。4G要求上、下行链路峰值速率分别为500Mbit/s、1Gbit/s，而5G针对eMBB场景，要求上行链路峰值速率为10Gbit/s，下行链路峰值速率为20Gbit/s，与4G相比，提升了20倍。

4 用户体验速率

与峰值速率概念相近，用户体验速率指一般场景下用户能够达到的平均速率。4G的用户体验速率为10Mbit/s,5G的用户体验速率为0.1～1Gbit/s，已经接近4G的峰值速率，最高提升了100倍。

5 频谱效率

频谱效率指数字通信系统的链路频谱效率，定义为净比特率（有用信息速率，不包括纠错码）或最大吞吐量除以通信信道或数据链路的带宽，单位为bit/s·Hz-1，公式如下。

频谱效率即每秒时间内在每赫兹的频谱上能传多少比特的数据。例如，1kHz带宽中每秒可以传送1000bit的数据，那么其频谱效率为1bit/s·Hz-1。相比较4G而言， 5G的频谱效率可以提升3倍，部分场景甚至可以提升5倍。

6 连接数密度

连接数密度指的是单位范围内，网络能接入的最大用户数量。连接数密度与基站数目、基站配置、小区个数以及频段数目都有关系。但是总的来讲，4G连接数密度能达到10万/km2，而5G连接数密度可以达到100万/km2，提升了10倍。

7 时延

ITU列出的关键能力中的时延是空口时延，而非端到端时延。空口时延指的是基站与终端之间的传输时延。4G标准要求时延小于10ms，而5G标准则要求时延小于1ms，更低的时延会带来更好的用户体验。

8 流量密度

流量密度指单位范围内所有终端的速率之和，公式如下。

流量密度=连接数密度 ×用户体验速率

假设1km2内有100个用户，每个用户的终端速率为10Mbit/s，则流量密度为100×10=1000Mbit/s·km-2。

总的来说，相比4G而言，5G的各个方面都有极大的提升。但是5G的意义不是简单的能力提升，更在于一系列技术的深度融合，5G将是融合多业务、多技术，聚焦于业务应用和用户体验的新一代通信网络。

任务习题

1.eMBB、mMTC和uRLLC的中文含义分别是（ ）。

A.增强型移动宽带，超高可靠低时延通信，大连接物联网通信。

B.增强型移动宽带，大连接物联网通信，超高可靠低时延通信。

C.超高可靠低时延通信，大连接物联网通信，增强型移动宽带通信。

D.大连接物联网通信，增强型移动宽带，超高可靠低时延通信。

2.5G的连接密度数可以达到（ ）。

A.1万/km2

B.10万/ km2

C.100万/km2

D.1000万/ km2

3.5G标准要求的空口时延小于（ ）。

A.10ms

B.1ms

C.5ms

D.30ms

4.5G标准要求的峰值速率级别是（ ）。

A.10/20Gbit/s

B.1Gbit/s

C.100Mbit/s

D.100Gbit/s