“十三五”国家重点出版物出版规划项目
国之重器出版工程：网络强国建设.5G丛书
5G安全技术与标准
5G Security Techonlogies and Standards
人民邮电出版社
北京
图书在版编目（CIP）数据
5G安全技术与标准/杨志强等编著.--北京：人民邮电出版社，2020.10
（国之重器出版工程.5G丛书）
ISBN 978-7-115-54578-7
Ⅰ.①5… Ⅱ.①杨… Ⅲ. ①无线电通信—移动网—安全技术 Ⅳ. ①TN929.5
中国版本图书馆CIP数据核字（2020）第146522号
◆编 著 杨志强 粟栗 杨波 齐旻鹏 等
责任编辑 吴娜达
责任印制 杨林杰
◆ 人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
网址 http://www.ptpress.com.cn
固安县铭成印刷有限公司印刷
◆ 开本：720×1000 1/16
印张：19.5 2020年10月第1版
字数：361千字 2020年10月河北第1次印刷
定价：159.00元
读者服务热线：（010）81055493 印装质量热线：（010）81055316
反盗版热线：（010）81055315
5G以承载万物互联、赋能行业应用为目标，不仅是通信基础设施，还是各行业发展的新动能；开放与融合的特点，使5G安全的影响面更广、重要性更高。本书结合5G安全技术研究和实践，全面介绍了5G安全关键技术与标准，内容涵盖移动通信技术演进及其安全体系、5G安全标准体系及进展、5G网络安全需求与挑战、5G网络安全新技术、面向行业应用的安全方案、5G安全测评体系、5G安全未来发展趋势。
本书可供具有一定移动通信技术、网络信息安全技术基础的专业技术人员或管理人员阅读，也可作为高等院校相关专业师生的参考读物。
编辑委员会主任：苗圩
编辑委员会副主任：刘利华 辛国斌
编辑委员会委员：
冯长辉 梁志峰 高东升 姜子琨 许科敏
陈因 郑立新 马向晖 高云虎 金鑫
李巍 高延敏 何琼 刁石京 谢少锋
闻库 韩夏 赵志国 谢远生 赵永红
韩占武 刘多 尹丽波 赵波 卢山
徐惠彬 赵长禄 周玉 姚郁 张炜
聂宏 付梦印 季仲华
专家委员会委员（按姓氏笔画排列）：
于全 中国工程院院士
王越 中国科学院院士、中国工程院院士
王小谟 中国工程院院士
王少萍 “长江学者奖励计划” 特聘教授
王建民 清华大学软件学院院长
王哲荣 中国工程院院士
尤肖虎 “长江学者奖励计划”特聘教授
邓玉林 国际宇航科学院院士
邓宗全 中国工程院院士
甘晓华 中国工程院院士
叶培建 人民科学家、中国科学院院士
朱英富 中国工程院院士
朵英贤 中国工程院院士
邬贺铨 中国工程院院士
刘大响 中国工程院院士
刘辛军 “长江学者奖励计划”特聘教授
刘怡昕 中国工程院院士
刘韵洁 中国工程院院士
孙逢春 中国工程院院士
苏东林 中国工程院院士
苏彦庆 “长江学者奖励计划”特聘教授
苏哲子 中国工程院院士
李寿平 国际宇航科学院院士
李伯虎 中国工程院院士
李应红 中国科学院院士
李春明 中国兵器工业集团首席专家
李莹辉 国际宇航科学院院士
李得天 国际宇航科学院院士
李新亚 国家制造强国建设战略咨询委员会委员、中国机械工业联合会副会长
杨绍卿 中国工程院院士
杨德森 中国工程院院士
吴伟仁 中国工程院院士
宋爱国 国家杰出青年科学基金获得者
张彦 电气电子工程师学会会士、英国工程技术学会会士
张宏科 北京交通大学下一代互联网互联设备国家工程实验室主任
陆军 中国工程院院士
陆建励 中国工程院院士
陆燕荪 国家制造强国建设战略咨询委员会委员、原机械工业部副部长
陈谋 国家杰出青年科学基金获得者
陈一坚 中国工程院院士
陈懋章 中国工程院院士
金东寒 中国工程院院士
周立伟 中国工程院院士
郑纬民 中国工程院院士
郑建华 中国科学院院士
屈贤明 国家制造强国建设战略咨询委员会委员、工业和信息化部智能制造专家咨询委员会副主任
项昌乐 中国工程院院士
赵沁平 中国工程院院士
郝跃 中国科学院院士
柳百成 中国工程院院士
段海滨 “长江学者奖励计划”特聘教授
侯增广 国家杰出青年科学基金获得者
闻雪友 中国工程院院士
姜会林 中国工程院院士
徐德民 中国工程院院士
唐长红 中国工程院院士
黄维 中国科学院院士
黄卫东 “长江学者奖励计划”特聘教授
黄先祥 中国工程院院士
康锐 “长江学者奖励计划”特聘教授
董景辰 工业和信息化部智能制造专家咨询委员会委员
焦宗夏 “长江学者奖励计划”特聘教授
谭春林 航天系统开发总师
从移动通信技术发明到今天，不过短短的40多年，但移动通信给社会带来的改变可以用日新月异来形容。作为这个辉煌历程的亲历者，回顾历史，我们能感受到改变背后的驱动力，首先是以科技创新作为前提，新技术和新工艺让蓝图成为现实、让理论变成可规模化部署和推广的通信产品；更重要的是让通信与社会生产生活大范围、深层次结合，良性互动、相互促进。
国家一直重视信息通信技术的发展和应用创新，将5G作为“新基建”的首选。5G担负着支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型和促进经济高质量可持续发展的重任，5G将与大数据、人工智能、物联网、工业互联网等技术深度融合，全面赋能实体经济，提升垂直行业的技术能力、产品竞争力和服务水平，为千行万业注入发展的新动能，孕育全社会技术创新、产业转型、社会协同的生态，全面增强国家、社会和经济的综合竞争力。
从技术角度来看，5G的技术特点决定了其安全性要比4G及以前的通信技术更复杂：在应对原有网络安全问题之外，5G系统引入的网络虚拟化技术、服务化架构（Service-Based Architecture，SBA）、边缘计算场景等，都增加了系统开放性，使系统面对更多的安全风险和挑战。
5G的产业重心将全面向行业应用领域转移，泛物通信是5G重点开拓的新生态，面对工业互联网、车联网、物联网、远程医疗这些新的连接类型，安全风险意味着生产和生活秩序、生命安全的威胁，必须从技术、管理、运维、使用等多个维度保障5G网络和应用的安全。
网络与信息安全是一个动态发展的过程，任何系统的安全都不是绝对的，会随着技术及应用的发展而不断产生新问题，而安全技术也是在应对挑战中发展的，新一代的信息技术会带来新的安全隐患，但用好新一代信息技术也会有助于发现并消除安全风险；同时，我们也要坚持用科学的方法持续对系统的安全性进行客观的评估，技术与管理并重，保证5G系统与应用的安全，让5G在加速人类社会信息化的发展中真正发挥价值。
本书的作者有着长期从事移动通信网络及安全技术研究的经验，又深度参与了3GPP等国际标准的制定。本书在技术视野的宽广性、技术解释的权威性、技术方案的实用性等方面均有特色，在编写上注重深入浅出、语言平实易懂，同时配有精简和必要的背景知识，相信每一位想了解5G安全乃至通信网络安全体系的读者都会从本书中受益。
社会发展和技术进步不会停滞，5G的未来，首先是万物互联的全连接，随后将是数字孪生的新空间。随着5G应用的进一步深入与普及，网络安全技术也将得到更多的检验与完善，网络安全技术将伴随5G的发展而提升。服务当下和面向未来，探讨网络和信息安全，既是行业发展的趋势，也是通信技术工作者之责。经济社会生活需要一个更高效、更智慧、更安全的5G系统，希望本书能为这一目标的实现起到探路的作用。
中国工程院院士
2020年5月
5G作为新一代移动通信技术，其作用已不仅限于信息处理和传递，更成为承载万物智慧连接、激发科技创新活力、升级产业竞争实力、改善经济发展质量的新引擎。这个引擎的澎湃动力，正源源不断地为国家发展、城市治理、企业生产、个人生活水平的提升注入新动能。5G作为“新基建”的龙头项目，具有重要的战略意义。
移动通信以10年一代的规律向前发展。与前4代移动通信技术相比，5G的变革是多方面的，它不仅提供了更大的带宽，而且面向垂直行业应用的需求进行了核心网架构重构。以网络切片、边缘计算为代表的新能力和以服务化架构、云化部署为代表的ICT融合技术的引入，在为网络带来灵活性的同时，也极大地加大了网络复杂性，增加了网络安全的风险。同时，随着5G与各行各业的深度融合，5G网络与各应用系统间安全的相互影响的效应可能会被放大，我们需要建立更加可靠的安全管理和保障体系来保证5G网络和应用的安全。
习近平总书记指出：“没有网络安全就没有国家安全。”5G网络不仅是通信的基础设施，更是社会各行业的赋能平台。安全对于5G网络来说是“乘法效应”，没有安全，5G就没有产业和未来。
依托3GPP、ITU、GSMA等国际标准化组织，全球专家经过多年的共同努力，在制定了5G网络标准的同时，也对5G的安全系统进行了系统性、全面化的研究和设计，他们的智慧已经凝聚为5G安全的系列标准。从标准层面来看，5G的网络安全体系在4G的基础上进行了进一步增强，形成了更为完善的网络安全体系，可以归纳为：更全面的数据安全保护、更丰富的认证机制支持、更严密的用户隐私保护、更灵活的网间信息保护。未来，随着5G网络的商用推进，更需要全球各行业秉承开放合作的网络安全理念共同协作，共同提高5G网络与业务的安全保障水平。
中国移动通信集团有限公司（以下简称“中国移动”）一直以来高度重视网络的安全工作。中国移动研究院的安全团队不仅深度参与了3GPP等国际标准化组织的安全标准制定，而且不断加强与全球产业界的合作和沟通，他们既有开阔的国际视野，也了解运营商的网络发展情况和真实需求。多年来，在标准制定、关键技术研究、安全方案设计、安全测评等工作中取得了丰硕的成果。2G时代，他们自主研发的防克隆SIM卡得到了广泛应用；4G时代，在他们的努力推动下，3GPP采纳了我国自主研发的祖冲之（ZUC）密码算法作为国际标准算法之一。
随着3GPP Release 16版本5G标准的冻结与中国移动5G网络的全面建设，我非常高兴地看到中国移动的技术专家们将标准化、产业化中的安全知识、成果和经验加以体系化总结，形成了本书。相信他们的研究成果对读者了解和掌握5G安全技术和技能具有重要的参考价值。
本书也是我看到的第一本5G安全方面的专业图书，既有原理分析又有方案阐述，深入浅出、易于理解。在此，我向各位读者郑重推荐本书，希望各位读者都能从中受益！
中国移动通信集团有限公司副总经理
2020年5月
5G网络是移动通信历史上的一次革命。作为万物互联的关键基础设施以及赋能各行业数字化转型的核心驱动力，5G网络将会与各行各业形成深度融合，这就使得5G网络的安全性更加复杂也显得尤为重要。
5G网络的安全主要受到3个方面因素的影响：一是承载的业务领域更加广泛，5G将连接从“人与人”扩大到了“人与物”“物与物”，不仅提升了普通用户的通信质量，而且成为万物互联的关键基础设施，其安全性因多样化的应用场景而更加复杂，同时也会带来更加广泛的影响；二是作为促进各行各业数字化转型的核心驱动力，5G网络将利用边缘计算、网络切片等新技术实现核心能力的开放，网络控制系统与应用的深度融合与对接，在为业务带来灵活性的同时，也增加了安全及信任体系的复杂性；三是网络及IT技术的演进引入了新空口、云化部署、虚拟化网元、服务化核心网架构等新技术，新技术需要新的安全保障体系和措施。因此，5G安全不仅仅是通信网络的问题，更是一个需要产业界共同关注、共同研究的话题。
在5G安全方面，各国际、国内标准组织从2015年开始进行了大量的研究制定工作。从主体工作上看，ITU主要负责定义需求与指标，3GPP、ETSI制定标准，其中3GPP定义了5G网络的安全框架和技术要求，ETSI定义了虚拟化安全的相关要求；而GSMA、NGMN、GTI等则进行产业推动，其中GSMA主要推动安全测评方面，NGMN主要聚焦产业推动，GTI则以典型案例推动实施与创新。同时还有很多重要的区域性组织进行技术推动，包括我国的CCSA、IMT-2020（5G）推进组都在其中起到了重要的作用。可以说，5G网络的安全框架与技术手段是业内各国专家智慧的结晶，已经形成了一个较为完善的体系。
本书对5G网络安全的框架与核心技术进行深入分析，以3GPP中的5G安全标准为主线，从5G网络、基础设施、终端、业务等几个维度进行安全知识的阐述，以期为读者呈现一个完整的5G网络安全知识体系，并将这些知识应用到学习和工作中。为了更好地帮助读者理解5G和移动通信网络的安全原理，我们在本书的前面几部分还进行了一些通信和安全基础知识的讲述，并以技术演进的视角辅助读者理解5G安全技术体系形成的过程。
本书共有13章，可以分为5个部分。
第一部分（第1章），该部分是通信网和5G的背景知识，主要介绍移动通信网演进历史与5G网络基本架构、新进展与新技术，为5G安全的讲解进行背景知识铺垫。
第二部分（第2、3章），该部分是通信网安全的基础知识。首先对电信网安全体系的演进过程进行讲述，然后通过对ITU-T X.805安全框架的详细分析，阐述通信领域常用的安全分析方法。基于对1G～5G中安全框架与安全技术的发展过程的分析，为读者呈现一个通信网安全体系逐步演进的过程。
第三部分（第4、5章），分析5G面临的安全新需求与新挑战，并从标准化组织工作的角度分析如何在全球范围内讨论这些内容并形成标准。基于前3章，首先对5G网络面临的安全新挑战进行分析；然后基于ITU、3GPP、GSMA等全球标准化组织的工作内容、标准及其演进过程，说明各个组织是如何协同配合工作、共同满足上述需求与解决问题的。
第四部分（第6～12章），对5G网络中的安全问题进行详解，是本书的主体与核心部分。第6章以3GPP安全体系为纲，分析5G安全的体系架构、安全域、5G网络的安全流程设计、安全能力开放、互操作安全等各领域。第7章对电信云的IT基础技术（SDN/NFV）的安全进行分析与阐述。第8～10章对与5G新业务相关的安全技术进行分析，包括承载垂直行业应用的切片和边缘计算安全技术，通过垂直行业安全解决方案案例讲解了5G安全新特性与新能力、设计与实施方法。第11章从5G对终端的安全新需求、终端演进对5G网络的影响两个方面展开，对5G终端和卡涉及的安全技术进行分析与阐述。第12章分析、阐述与5G安全测评相关的标准和技术的发展过程，并重点介绍了与3GPP SCAS和GSMA NESAS相关的技术与标准。
第五部分（第13章），对5G安全未来发展进行展望。
本书面向有一定移动通信基础知识的专业工作人员、学生、本领域的技术爱好者等。本书力求通过较为通俗易懂的语言对安全技术进行分析与讲述，帮助读者对5G安全形成整体认识。其中第6～10章涉及的技术内容较为深入，读者需要具备一定的通信与安全基础知识。
本书由杨志强主持编写，主要作者是杨志强、粟栗、杨波、齐旻鹏、彭晋、黄晓婷、樊期光、刘畅，参加本书编写工作的人员还包括何申、庄小君、冉鹏、王珂、阎军智、马洁、杜海涛、种璟、唐小勇等。本书的作者均有长期从事移动通信网络安全技术研究和网络规划等方面工作的丰富经验，同时也在3GPP、GSMA、CCSA、IMT-2020（5G）等国际、国内标准组织中负责安全标准制定工作，还是中国移动5G网络的安全规范制定、解决方案设计、安全测评的一线专家。因此他们对移动通信网及其安全体系的演进和发展既有理论研究，也有大量的实践经验。
本书从策划到成稿的整个过程中，得到了责任编辑吴娜达的悉心帮助，李慧恬编辑进行了精心校对，在此一并致谢。
由于5G网络与业务仍在不断发展的过程中，攻防技术也在不断提升，5G安全体系也将随之不断完善与发展；同时，限于作者的知识和水平，书中相关内容定有不足之处，错误和遗漏之处请读者不吝赐教。
作者
2020年5月于创新大厦
移动通信作为当前最成功、最重要的信息传递技术，经历了从模拟到数字、从通话到上网、从单一业务到业务融合的发展历程。目前，5G移动通信网络正在全面改变生产生活、社会协同、社交娱乐的形式和内涵。本章在回顾移动通信网络发展历史的基础上，概述5G三大业务场景、网络新技术、产业动态和发展情况，为后续章节做好铺垫。
移动通信是当前人们最便捷、最高效，同时也是最普及的信息传递手段。移动通信技术汲取了人类在信息通信领域的最新科技成果，成为近10年来演进最快、标准化程度最高、产业带动能力最强的产业之一；移动通信网络的演进经历了1G形成雏形、2G/3G/4G逐步成熟并大规模普及，目前正向5G演进。通信能力从2G的窄带语音发展为以IP为核心的移动宽带网络，连接对象从人—人通信延伸到了人—机器、机器—机器通信。根据国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）在2015年发布的建议书——IMT Vision-Framework and Overall Objectives of the Future Development of IMT for 2020 and Beyond[1]，5G将涵盖增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）、超高可靠低时延通信（Ultra-Reliable and Low Latency Communication，uRLLC）、海量机器类通信（Massive Machine Type Communication，mMTC）1三大场景，5G必将促进信息与全社会生产、生活多个方面的协同，引发新的“信息革命”。
信息是一个大家经常使用但却很少去探究其定义的抽象事物。学术界认可的定义是1948年由数学家香农在论文《A mathematical theory of communication》中给出的[2]：“信息是用来消除随机不确定性的东西”；对信息的通俗定义可以概括为“信息是对自然界、社会事物特征、现象、本质及规律的表征”。
首次将信息与物质、能量相提并论的是控制论的鼻祖——美国科学家诺伯特·维纳。根据维纳的观点，物质、能量和信息是人类社会赖以生存、发展的三大基础：世界由物质组成，能量是一切物质运动的动力，信息是人类了解自然及人类社会的凭据。如果说香农主要是从信息的发送端来研究信息的，那么，维纳则着重对接收端如何利用信息加以研究。哈佛大学的研究小组则提出了著名的资源三角形：没有物质，什么也不存在；没有能量，什么也不会发生；没有信息，任何事物都没有意义[3]。
根据科学家的研究，使用和传播信息并不是人类或者动物界特有的能力，生物学家发现，植物之间也可通过化学元素、声波等媒介传递“信息”。但是，只有人类深刻认识到了信息的重要性，并不断推动了信息表示、传递、处理技术的进步。人类社会的信息技术发展经历了五次革命[4]：第一次信息革命是语言的产生，发生在距今35 000～50 000年前。信息在人脑中存储和加工，利用声波进行传递，语言成为人类进行思想交流和信息传播不可缺少的工具，从信息的角度看，语言的使用是猿到人的分野，恩格斯说过“人与动物最大的区别，就在于人有语言”。第二次信息革命是文字的出现和使用。最早的文字出现在距今5 500年前，由位于西亚两河流域的苏美尔人发明了泥板图形文字，文字的创造使信息第一次打破时间、空间的限制，使人类对信息的保存和传播取得重大突破。第三次信息革命是印刷术的发明和使用。中国在唐代中后期已经普遍使用雕版印刷技术；古登堡奠定了现代印刷术的基础，以廉价、快速的印刷技术让书刊作为信息存储和传播的媒介，大众得以获得和使用以前只能由贵族、神职人员才能拥有的信息资源，大大促进了现代文明的发展。第四次信息革命是利用电磁波进行信息传递。19世纪中叶电话、广播、电视开始使用，使实时信息传递成为可能，信息传播范围和受众范围进一步扩大。第五次信息技术革命是计算机与互联网的普及。从1946年第一台电子计算机诞生到现在，短短70多年间，信息处理与通信技术不断改进，信息传递能力不断提升，信息呈现方式不断丰富。如今，通信已经成为现代社会生产、生活不可或缺的基础要素。
通信技术的目的就是不断改进信息传递手段，以便更加高效、可靠、安全地传递信息。移动通信系统的最初目标是为处于位置不断改变状态中的用户提供无障碍、不间断的通信服务。1940年，美国贝尔实验室制造出战地移动电话机，标志着移动通信技术的大幕拉开。1979年日本开放了世界上第一个面向公众的蜂窝移动电话网。随着通信技术与计算机技术、互联网技术的不断结合，移动通信系统经历了五代的演进。当前，国际大部分国家都已经启动5G网络部署或着手规划5G。与五千年的人类文明发展史相比，移动通信技术的发展只是一瞬间，但移动通信技术取得的成果令人惊叹。目前，移动通信已经成为人们在生产、生活中不可或缺的基本要素。
固定电话采用基带数字信号传递语音，使用铜线作为传输介质，建立了完备的码号管理和电路交换机制。固定电话的物理线路由运营商专门部署、普遍受法律保护，因此网络侧无须对用户进行认证，话路信号也未加密；同时，由于固定电话线路固定的特点，不需要考虑移动性。移动电话与固定电话系统的主要差别体现在传输介质、终端移动性管理（Mobility Management，MM）等方面。
网络到用户终端的通信信道采用电磁波作为通信介质，信息在开放的空间中传播，因此，必须对接入网络的设备进行合法性验证和有效性识别。由于移动终端（手机）是用户携带的设备，因此，对用户的标识必须与终端关联并在登录网络时向网络提供，以便验证用户身份的合法性。
移动通信网络本身是固定的，但用户的移动范围是随意的，为保证用户在任何位置都可以获得不间断的服务，移动通信网络中引入了移动性管理机制。
移动性管理的思想是对移动终端位置信息、安全性以及业务连续性方面的管理，使终端与网络维持最佳连接状态，保障网络服务的有效提供。用户在通话和待机状态下的移动会导致用户从一个基站的信号覆盖范围转移到另外一个基站的信号覆盖范围，移动通信网络中使用无缝切换技术保障切换过程中业务的连续性，在切换过程中上下文管理是主要问题。
1978年，美国贝尔实验室基于蜂窝小区和频率复用技术开发出了人类历史上第一代蜂窝移动通信系统。在通信和计算机技术的推动下，移动通信技术基本上按照每10年一代的演进速度发展，如今全球已经进入第五代（5G）移动通信时代。各代移动通信系统的技术特点见表1-1[5]。根据GSMA（GSM Association，全球移动通信系统协会）统计，截至2019年年底，全球已经有52亿户移动用户，占全球人口总数的67%[6]。
中国第一个手机用户出现于1987年11月，截至2019年年底，我国移动电话用户总数已超过16亿户[7]。30年间中国通信行业发生了天翻地覆的变化，无论是网络规模、用户数量、网络质量，还是产业整合能力、技术研发实力都取得了举世瞩目的成绩。从七国八制的程控交换网、舶来品“大哥大”起步，到建成全球最大的GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）网络、自主知识产权的TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）“三分天下占有其一”，到今天TD-LTE（Time-Division Long-Term Evolution）成为国际主流，并在5G标准和产业方面拥有强大的国际话语权。在通信人不懈努力、锐意开拓下，我国移动通信标准化和产业发展经历了“1G空白、2G跟随、3G突破、4G同步”，并开创了“5G引领”的新局面。
1G模拟蜂窝移动通信存在多种制式：以英国为主的欧洲制式TACS、美国制式AMPS、北欧和东欧制式NMT、日本制式JTAGS、西德制式C-Netz等，这些制式都缺乏全球范围的标准化，也无法支持互联互通和漫游。中国的1G系统于1987年11月18日正式商用，采用TACS制式。TACS在空中传递的信令仅进行了简单编码，未进行任何加密处理，对其接续信令进行分析后，可截收手机识别码；识别码一旦被截获，将可以非法“复制手机”[8]。因此，1G在安全性上存在先天不足。
1G移动通信系统为用户提供了在位置移动状态下的持续通话服务，但并没有实现不同网络之间的互通和互操作，因此不支持跨运营商、跨地域漫游；由于采用的是模拟技术，1G系统的容量十分有限，安全性和抗干扰也存在较大的问题；同时，用户群体和产业规模尚未形成，因此1G未大规模普及。
真正面向公众的大规模移动通信服务始于2G。2G通信系统引入了数字通信技术，利用计算机技术加强了信息处理和传递能力。标准的互通和互操作接口、全球通用的频段促进了2G网络的大规模组网和支持全球漫游。
第二代移动通信系统存在CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）和TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）两种制式。其中，中国最早引入的GSM系统属于TDMA制式。
从2G时代开始，产业界注意到标准化的重要性，因此，1982年起ETSI（European Telecommunications Standards Insititute）组织并开展了GSM的标准化工作，CDMA最早的技术标准IS-95A则由ANSI于1995年发布。正是得益于业界的广泛参与，运营商之间互联互通互操作、漫游的通话问题逐步得到解决，2G系统的国际漫游得以实现。
GSM是最成功的一个2G技术标准，主要归功于其架构的开放性、系统的标准性。正是由于具有开放性和标准性，主流设备厂商都将最好的产品和技术投入GSM研发上。也是由于开放的架构和标准的接口与协议，引入补充业务（如来电显示、呼叫等待、呼叫转移、多方通话）和增值业务更加方便。
在提供基本语音通话业务的基础上，2G网络逐渐引进了短信业务（Short Messaging Service，SMS）、非结构化补充服务数据（Unstructured Supplementary Service Data，USSD）等消息业务，大大丰富了业务体验和信息交互手段。短消息业务使用信令通道承载，可提供用户到用户之间的点对点文本短消息、用户与应用之间的文本短消息。同时，2G网络还敏锐地把握了互联网业务的商机，对2G网络架构进行最小化改造，使用在电路交换（Circuit Switched，CS）域网络上叠加分组交换（Packet Switched，PS）域网络的理念引入数据上网功能，提供GPRS（General Packet Radio Service）业务，开启了移动办公、移动互联网业务的探索。但2G系统在编码效率、频谱利用率等方面存在固有的限制，即使是EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution）网络也只能达到384 kbit/s的理论传输速率，所以，2G仅验证了面向公众提供移动上网服务的可行性。
GPRS/EDGE的共同特点是：为降低网络负担和终端电量消耗，终端侧仅在需要上网时激活PS连接、获得IP地址，在待机静默状态下释放IP地址并关闭连接，不具备服务器端向未激活终端发送内容的网络能力。许多实时性双向交互应用（如即时消息、VoIP通话、电子邮件等）需要借助Push机制激活终端的PS连接。在PS域引入后，WAP（Wireless Application Protocol）上网、多媒体消息服务（Multimedia Messaging Service，MMS）、Push E-mail等业务得到了较大发展。
一方面，在2G网络中，移动终端侧增加了可插拔的SIM（Subscriber Identity Module，用户识别模块），支持了机卡分离，便利了用户随时随地更换终端；另一方面，SIM卡作为认证模块，通过与HLR的配合实现接入认证，增强了网络对用户接入的身份认证能力，提升了GSM系统的安全性。
为了提高移动通信网络的数据传输能力，ITU提出了IMT-2000（International Mobile Telecom System-2000）计划，正式提出3G移动通信系统。2000年5月，ITU正式公布3G无线空口标准，我国提交的TD-SCDMA与欧洲WCDMA和美国cdma2000成为3G时代的三大主流技术。在ITU IMT-2000的基础上，3GPP承担了WCDMA、TD-SCDMA的技术标准制定工作，3GPP2承担了cdma2000的技术标准制定工作。这里需要说明的是，ITU是联合国的下属机构，掌管全球通信技术，从3G时代开始，ITU和3GPP在每代通信系统的标准化上保持了良好的分工协作和联络关系。具体说来，ITU负责前期工作和政策性工作，包括：为每代通信分配无线频谱，确定制式，定义应用场景、指导原则和基本需求，这些将作为3GPP/3GPP2技术层面标准化工作的输入；3GPP/3GPP2负责具体技术细节标准的制定。3GPP2与3GPP在3G时代工作性质类似，但其主要目标是为cdma2000制式制定标准；随着cdma2000停止演进，3GPP2的使命已经完成，于2016年12月退出了历史舞台。
在架构层面，3G是2G的平滑演进，主要变化是引入更高效的无线空口和软交换技术。
在实现层面，3G系统有如下变化。
3GPP Release 4中的CS域基于软交换理念实现了转发和控制分离的架构；承载技术逐渐从TDM（Time Division Multiplexing，时分复用）转向IP（InternetProtocol）化，除个别需要与2G系统互操作的网元和接口外，在信令面、媒体面全面进行了IP化改造，这为电信网的IP化、以至后续的IT（Information Technology）化改造奠定了良好的技术基础。
3GPP Release 5开始引入了IP多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）域，为控制集中化和标准化、多业务融合、多媒体业务引入打好了网络基础。
业务层面的变化体现在如下3个方面。
移动通信网络带宽的显著提升，促进了移动互联网业务的蓬勃发展，包括微博、手机QQ等得到了极大发展。这些新应用的发展，也促进了移动通信网络在技术与架构、业务承载能力、安全能力等方面的演进。
基于IMS开发了大量新业务，比如，实现固移业务融合的IMS语音类业务（包括：集中式用户交换机（CEN TREX）、IMS传真、状态呈现、群组管理与即时消息（PGM）、基于蜂窝网的按键通话（PoC）、多媒体视频会议等）。
除了传统的人与人的通信之外，运营商也不断探索人与物、物与物的联网通信的新业务领域——物联网（Internet of Things，IoT）。比如：SK Telecom推出了实时监测宠物的位置和活动量、节约饲料使用量的联网宠物照管产品——“T PET”；国内则在2007年实施了基于物联网的太湖水质监测与治理项目。
随着智能手机技术和产业的成熟，移动互联网应用对网络带宽、质量（如时延、抖动、分组丢失率等）提出了更高的要求。4G（又称LTE（Long Term Evolution））移动通信系统的主要指标中，数据下行速率从2 Mbit/s提高到100 Mbit/s、上行速率提高到50 Mbit/s，终端的移动速率从步行速度提高到车辆行驶速度，支持高速数据以满足高分辨率多媒体服务的需要，提供完备的QoS（Quality of Service）机制。因此，4G网络从真正意义上提供了移动宽带互联网服务。
从网元实现平台角度看，2G、3G网元通常是由厂商使用专用硬件、专用操作系统在专有开发平台上实现。随着计算技术的发展，互联网和IT公司使用云计算技术理念构建了高性能、大规模、低成本的新系统，在业务发展和技术进步上都取得了显著的效果。这些成功案例为运营商提供了参考，因此，在LTE网络中的IT基础设施逐渐转向支持ATCA（Advanced Telecom Computing Architecture）标准的开放化平台，软件方面普遍采用Linux操作系统内核、开源中间件。软硬件的通用化、标准化、开源化为电信网络向着IT化、云化转型做好了技术和产业准备。ETSI启动了网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）技术的研究和标准化工作，旨在从基础设施和平台层面实现电信网络向云化的演进。NFV实现了网元的虚拟化、支持弹性扩缩容，软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）、IETF VxLAN/SFC（Service Function Chaining）、IEEE VLAN等技术实现了虚拟网元间灵活组网，达到了网络拓扑可软件定义、业务流可按需动态调度的效果。“SDN+NFV”构成了面向未来的电信网新架构。
相对于2G到3G的“演进”，3G到4G其实是“变革”。其网络结构变化如下：
核心网架构统一化，由于cdma2000不再向4G演进，全球4G技术标准将全面统一化，网络架构和协议也因此实现了统一；
核心网取消了CS域，PS域增强QoS机制，兼容接入固定宽带、统一认证和会话管理。
业务特征方面的变化体现在以下3个方面。
4G核心网中取消了CS域，但提供了原CS域业务（如语音、短信）的基于IMS的实现，包括VoLTE/ViLTE（Voice over LTE/Video over LTE）、SMS over IP等；在业务质量方面，VoLTE不仅提供了高清音视频通话，还降低了通话建立时延；考虑到IP网络固有的Best Effort属性，为了保证电信基本业务的QoS，4G网络中引入了PCC（Policy and Charging Control）机制。
4G网络还提供了“永远在线（Always Online）”功能：在2G/3G网络中，仅能从终端侧发起PDP（Packet Data Protocol）上下文激活，发起业务时通常需要几秒到十几秒的连接建立时延，而4G网络支持终端开机完成网络附着后即为终端分配IP地址，并在核心网中保留相关用户的会话状态，因此无线接入网重新发起会话所需的时间缩短到100 ms以下，达到了“永远在线”的效果。
4G网络的规模化部署、大范围使用和更低的资费，促进了移动互联网产业和生态系统的繁荣。通过社交（如微博、微信、短视频等）、电子商务（如淘宝、京东等）、娱乐（如在线手机游戏、高清视频等）、生活和交通（如共享单车、O2O、自动驾驶）、工作和教育（如在线教育、远程办公、高清视频会议）、金融（如移动支付、互联网理财）、社会生产和治理（如物联网、视频监控、智能制造、智慧城市）等产品，4G网络实质上带动了多个行业的技术创新，提升了全社会的信息化水平。
5G网络不仅用于人与人之间的通信，还适用于人与物、物与物之间的通信，这极大扩展了移动网络的服务范围，丰富了通信行业的产业生态系统。5G还将肩负推动通信技术与各行业融合协作、促进数字经济发展、加速社会变革的历史使命。因此，5G系统的设计、研发驱动力来自两个方面：业务驱动和技术驱动。
随着移动互联网的发展，用户追求更卓越的业务体验，新的应用和终端不断涌现，以4K/8K超高清视频、视频直播和互动、视频监控、AR/VR（Augmented Reality/Virtual Reality）、云游戏为代表的高带宽、低时延业务逐渐普及。除了大众消费市场外，车联网与自动驾驶、现场总线与工业控制、远程医疗等生产行业对网络传输质量（如分组丢失率、误码率、可靠性）、时延和抖动、安全性（如机密性、完整性）等提出了更严格的要求。此外，随着物联网的发展，联网设备数量呈几何级增长，在特定区域内联网设备数量变多，需要网络能够支持高密度连接和高并发；部分新型的物联网设备（如视频监控设备、人脸识别设备）需要高带宽通信。
此外，垂直行业信息化水平的提高，对网络功能的定制化和安全性也提出了更高的要求，期望公众移动通信网络能够提供类似于物理专网的能力。
2015年发布的ITU-R M.2083-0建议书——IMT Vision-Framework and Overall Objectives of the Future Development of IMT for 2020 and Beyond中，提出了5G（IMT-2020）的关键技术特征及指标建议，如图1-1所示[1]。随后，3GPP等国际标准化组织在其框架下紧锣密鼓地开展了5G标准化工作。2016年2月，3GPP Release 14启动了5G愿景、需求和技术方案研究工作。2018年6月，5G第一个完整标准体系完成，为5G设备和业务开发提供了技术保障，为运营商和产业合作伙伴带来了新的商业机会。
基于这些新需求，5G设计目标是提高数据速率、降低传输时延、提升传输质量、节省能源、降低成本、提高系统容量和实现大规模设备连接。
3GPP在Release 15中设计了两种5G网络架构：非独立（Non-Standalone，NSA）组网模式、独立（Standalone，SA）组网模式。5G NSA是对4G的改进，以支持5G接入以及4G/5G互操作；5G SA是网络架构的全新变革，它引入了服务化架构（Service Based Architecture，SBA），采用全新的核心网架构和协议，以微服务方式设计网络功能。为满足垂直行业对网络的高安全性和可定制化需求，5G引入了网络切片（Network Slicing）技术；为保证超低时延、业务处理和数据存储本地化，引入了多接入边缘计算（Multi-access Edge Computing，MEC）技术。
虽然在4G网络中已经引入了NFV技术，但是由于4G网络本质上是基于传统电信网理念设计的，其架构、网元功能划分、协议定义、软件实现都不是按照云计算固有的理念（如模块松耦合高内聚、业务处理过程去状态化、功能服务化）设计的，要把电信网络迁移到云平台上面临很多困难，比如：会话状态的保持、有限状态机的维护、高可靠性设计、容灾和业务连续性等。同时，在当前架构下，云计算的很多成熟技术、开源项目成果都无法直接在电信云中使用。因此，需要一种采用云理念设计的新技术架构，设计和实现电信网的云化，一方面可降低电信网络云化的难度；另一方面能充分利用IT产业的成果积累。此外，基于IT化架构，更有利于引入机器学习、人工智能等新技术，为网络的自动化服务提供和自动化运维管理打好基础。
基于上述技术，5G将推动通信技术向各行业融合渗透，必将有力地促进世界数字经济发展，为社会带来新的变革，为全球经济社会发展注入源源不断的新动力。
ITU-R M.2083-0建议书——IMT Vision-Framework and Overall Objectives of the Future Development of IMT for 2020 and Beyond中定义了三大场景：eMBB、mMTC、uRLLC，全面提升了峰值速率、移动性、体验速率、连接数密度、流量密度和能效、频谱利用率等能力，降低时延以及网络建设和单位流量成本，同时满足“人与人通信”和“物与物连接”的需求。5G将与智慧家庭、智慧城市等社会生活领域结合，还将与超高清视频和VR/AR等多媒体应用、车联网和工业互联网等垂直行业结合，渗透到生产和生活的各领域中，达到“5G改变社会”的目标。典型场景描述如图1-2所示[1]。
（1）eMBB
增强移动宽带是以人为中心的应用场景，集中表现为超高的数据传输速率、广覆盖下的移动性保证，最直观的体验就是极致的网速。5G将在现有移动宽带业务场景的基础上进一步提高用户体验速度。以常用的视频业务为例，4G网络的平均用户体验速度下行为30～50 Mbit/s、上行为6～8 Mbit/s，能够满足一路高清视频的在线播放需求，无法满足高清直播、多路视频会议的需求；此外，在人员集中的场所（如体育场、音乐会等），这个速度也无法保证。而5G网络的平均用户体验速度下行为100 Mbit/s、上行为50 Mbit/s，用户体验会有明显的提升。
（2）mMTC
海量机器类通信以大规模物联网为应用场景，支持密集环境下的海量机器类通信。5G突破了人与人之间的通信，使得人与机器、机器与机器的大规模通信成为可能。物联网应用对通信系统有两个基本要求：低功耗和海量接入。eMTC的海量体现在两个方面：首先，5G网络可连接的物联网设备量远大于4G，每平方千米可支持100万个连接；其次，联网设备和业务的种类也大大丰富了，既有智慧家庭的水电气表、门锁、家用电器，也有灯杆、车位、共享单车、空气质量监控器等社会公共资源；此外，要支持多种使用不同通信模式的终端，比如：仅作为主叫、不作为被叫被寻址的终端，仅在固定时间间隔激活和通信的终端。大部分物联网终端具有资源受限的特点和低功耗工作要求，以避免设备部署后定期充电或更换电池带来的维护成本。5G在架构和协议设计上做了优化，简化了连接建立和管理模型，可最大限度降低物联网终端的功耗。
（3）uRLLC
超高可靠低时延通信以关键通信为应用场景，必须严格满足业务需求的时延和可靠性要求。比如，在无人驾驶、远程医疗、工业机器人、智能制造、工业控制等场景下，一旦超时或分组丢失、误码，就可能给生命安全、生产秩序带来重大损失。4G网络时延最小只能达到20 ms左右，但是5G系统本身可将端到端时延降低到1～10 ms，且在高速（500 km/h）移动情况下具有高可靠性（99.999%）连接。同时，5G系统架构内生支持边缘计算，可进一步降低业务时延，确保时延敏感场景下的高速通信，及时执行命令和发送反馈。
5G网络的演进可以概括为新场景、新空口、新架构。第1.3节中已经介绍了eMBB、uRLLC、mMTC三大新场景，本节简要介绍无线空口和核心网架构[9]。
5G空口存在两种技术：5G演进空口和5G NR（New Radio，新空口）[10]。5G演进空口是指通过4G网络的持续演进和增强，主要满足eMBB场景下5G技术需求；而5G NR是指不用考虑与4G的后向兼容，全新设计5G系统并满足所有3种典型场景下的全部5G技术需求。
5G核心网的架构设计一方面考虑和现有4G（LTE）网络的兼容与演进；另一方面也设计了新的架构来更好地支撑未来的需求场景。5G网络架构在支撑上述三大场景的同时，也考虑到现有LTE网络架构的平滑演进，因此制定了SA和NSA两种技术路线。其中，NSA网络主要提供面向公众用户的eMBB业务以及部分物联网业务；SA网络面向公众网和垂直行业，利用切片、边缘计算等新网络架构提供行业通信解决方案。
全面考虑4G网络部署现状及5G网络需求，3GPP提出多种NSA组网方式[10-11]，其中Option 3系列采用LTE的EPC核心网，无线接入通过4G、5G基站联合提供服务。该方式能很好地支持4G平滑演进，也是初期主要采用的部署架构。
5G NSA网络总体架构和LTE基本相同，由核心网、IMS核心网、与IMS相关的AS（Application Server）、无线接入网和NSA终端组成，其中核心网EPC通过升级增强以支持与NSA相关的功能，简称EPC+。
5G NAS Option 3系列对EPC的主要改造点主要包括：MME（Mobility Management Entity）需支持DCNR（Dual Connectivity E-UTRAN and NR）功能、承载迁移（在用户承载建立过程中，根据4G基站提供的5G NR基站地址，通过5G NR基站建立用户承载）以及新增相关安全参数的传递；HSS中为用户签约的ARD（Access Restriction Data）可支持限制用户接入和使用特定的无线网络等。
以LTE核心网为基础的5G NSA架构的特点在于：
NSA终端除了可以接入4G 空口，还可接入5G NR；
无线接入网包含4G eNB和5G gNB两种；
业务面可按承载粒度由eNB或gNB通过S1-U隧道和核心网交互，eNB和gNB之间也可按照一定规则将数据业务通过互操作接口进行数据分流。
SA是3GPP Release 15提出的5G新架构，是对传统电信网络架构的一次革命性颠覆，将原有的网元按照“微服务”的理念拆分为松耦合、细粒度的网络功能（Network Function，NF），通过服务调用、服务组合的方式实现核心网的基本功能，如图1-3所示[11]。
基于服务化的架构使5G网元可通过标准化接口格式互通，网元之间松耦合。5G核心网在控制与转发分离的基础上，控制面拆分为多个NF：AMF（Access and Mobility Management Function）主要负责终端接入和移动性管理；SMF（Session Management Function）负责会话管理；PCF（Policy Control Function）负责策略管理；UDM（Unified Data Management）负责用户数据管理等。NRF（Network Repository Function）是服务化架构的新增功能，负责对NF以及NF上提供服务的统一管理，包括注册、发现、授权等功能。
为了支持业务的快速上线、按需部署，移动网络需要一种开放网络架构，通过架构开放支持不断扩充网络能力，通过接口开放支持业务访问网络能力。5G服务化架构（SBA）正是在这种背景下诞生的。3GPP在Release 15中确定了SBA接口的协议栈，自下而上依次是：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）、HTTP/2（HyperText Transfer Protocol 2.0，超文本传输协议2.0）、JSON（JavaScript Object Notation，JavaScript对象表示法）、RESTful、OpenAPI 3.0。这种协议设计带来诸多优点：便于采用新的互联网技术，具备以持续集成（Continnous Integration，CI）和持续发布（Continuous Delivery，CD）模式开发新的网络服务的能力，利于运营商自有业务和第三业务的敏捷开发和快速部署。
5G服务化架构中，将网络功能以服务的方式对外提供，不同的网络功能服务之间通过标准接口进行互通，支持按需调用、功能重构，从而提高核心网的灵活性和开放性。5G服务化架构提供了快速满足垂直行业需求的重要手段。服务以比传统网元更精细的粒度运行，并且彼此松耦合，允许在对其他服务的影响最小的前提下升级单个服务，每个服务可以通过轻量级服务接口直接与其他服务交互。与传统的点到点架构相比，基于服务化接口的架构可以轻松扩展，同时服务化接口是开放的接口，采用统一且通用的协议，任何其他NF和业务应用，都可以通过该接口使用NF。5G SBA的这些优点，充分保证了网络架构的开放性和灵活性。
网络切片是为满足垂直行业对网络能力可定制化、通信及信息安全可控化的需求而出现的。网络切片可将一个物理网络切分成功能、特性各不相同的多个逻辑网络，同时支持多种业务场景。基于网络切片技术，可以隔离不同业务场景所需的网络资源、提高网络资源利用率。
边缘计算是在网络边缘、靠近用户的位置，提供计算和数据处理能力，以提升网络数据处理效率，满足垂直行业对网络低时延、大流量以及安全等方面的需求。
除了前述的服务化外，5G在网络基础设施层面引入了虚拟化技术，包括NFV、SDN。NFV技术实现了计算和存储资源的虚拟化，实现了软件与硬件的解耦，使网络功能不再依赖于专有通信硬件平台、专用操作系统，实现了5G网络基础设施的云化，支持资源的集中控制、动态配置、高效调度和智能部署，缩短了网络运营的业务创新周期。SDN实现了通信连接的软件定义，将数据通信设备拆分为控制面和数据面，控制面集中控制并提供可编程接口，可根据组网和业务需要定义通信通道，实现流量的灵活调度，可按需调度和编排安全能力，实现定制化安全保障。云技术、虚拟化技术的引入，使得5G网络逐步“由硬变软”，得以低成本、灵活快速地支持切片、边缘计算等5G新服务。
通信和信息技术进步对社会经济发展的带动作用、对人类生产生活方式的提升能力在4G时代得到了充分验证。因此，世界上主要的国家和经济体对全新的5G通信系统充满期待。5G已经成为增强现代信息技术综合实力、提升长期竞争力的战略制高点。多个国家已经将5G的发展提升到国家战略的层面，从政策、产业、技术、资金等多方面给予扶持和鼓励，以期在5G时代获得先发优势，为社会生产、生活和经济带来活力。
美国的国家行动是部署全国性的战略计划，确保5G的“美国优先（America First）”。2018年9月美国的“5G峰会”上，特朗普政府提出“美国优先，5G第一（America First，5G First）”口号，并表态将尽全力从政策上帮助无线运营商和无线行业的其他部门加快5G网络及其生态的部署[12]。
2019年4月12日，美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）提出的5G FAST（Facilitate America's Superiority in 5G Technology）计划包括三个关键的解决方案：释放更多的频谱、促进无线基础设施建设、进行FCC级的基础设施政策改进。这些方案已经在FCC最近下发的指令性文件中落实，以加速联邦和州/地方各级的5G小型蜂窝设施部署。法规配套方面，废除了网络中立规则以及限制地方政府向无线运营商收取部署5G基础设施费用的规则[13]。
此外，美国政府正推动微软、戴尔、AT＆T等公司合作，组织优势力量开发“开放式5G接入网”，同时还希望建立以美国为核心的相关技术体系。2020年2月5日，美国国防部下属的前沿高科技研发机构——DARPA（国防高级研究计划局），在其官网上发布“开放可编程安全5G（Open, Programmable, Secure 5G，OPS-5G）项目意见征集书”，正式启用OPS-5G计划，旨在建立以美国为主导的5G技术引导力。OPS-5G计划的目标是构建一个源代码开放、可编程、安全的5G软件系统，减少对不受信任设备的依赖，以保障5G及未来移动网络的安全。OPS-5G计划的实质是美国以安全为由，利用其IT、人工智能、安全等领域的技术优势，通过和“友好”国家合作，形成一个对美国友好的5G网络新生态[14-15]。
当地时间2019年4月3日晚11时，韩国三家运营商率先向6名公众人物开通5G网络，比美国Verizon提前1小时启用5G服务，这标志着韩国成为全球率先实现5G商用的国家；4月5日，韩国手机运营商同时向大众开放办理5G入网手续。4月8日，韩国政府对外发布“5G+战略”。该计划选定五项核心服务和十大“5G+战略产业”，其中，五项核心服务包括：沉浸式内容、智能工厂、智能城市、驾驶汽车、数字健康；十大产业领域包括：网络设备、下一代智能手机、AR及VR设备、可穿戴式硬件设备、智能型监控设备、无人机、机器人、车联网（V2X）、信息安全、边缘计算。韩国计划将5G发展提升为国家战略的顶层设计，提振韩国ICT产业的出口额，打造韩国经济增长的新引擎[16]。
为了鼓励5G技术的应用，韩国将率先在政府和公共机关引进5G，开展试点。韩国政府还在5G民间投资方面给予税收优惠，计划帮助中小企业建设1 000个5G工厂，提高主要制造业的生产能力[17]。
日本政府把5G定位为“构成经济社会与国民生活根基的信息通信基础设施”，并将5G作为国家战略进行推进。
在2019年的达沃斯论坛上，日本政府对外正式公开了“社会5.0（Society 5.0）”的理念：利用人工智能、物联网和机器人等技术，融合网络空间与现实的物理空间，使所有人（不分年龄、性别、地域、语言）均能按需享受高质量的产品与服务，实现在促进经济发展的同时解决人口老龄化、劳动力短缺等社会问题，最终构建一个以人为中心的新型社会[18]。
“社会5.0”是实现新型国家创新系统及其制度设计的宏大工程，超智能社会是“社会5.0”的技术引擎，所有新兴技术都是其中的重要部件。因此，“社会5.0”离不开5G通信技术的支持，大力发展5G成为日本政府大力推动的国家战略。
中国政府高度重视5G产业的发展，在政策方面为5G产业的发展指明方向：《国家信息化发展战略纲要》指出5G要在2020年取得突破性进展；《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》要求加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施，积极推进5G商用。
早在2013年，工业和信息化部（以下简称为“工信部”）、国家发展和改革委员会和科学技术部率先成立IMT-2020（5G）推进组，主要推动中国5G技术研究和开展国际交流与合作。近三年更是密集出台相关政策和技术成果，持续强化中国5G布局。
2018年3月2日，工信部印发2018年全国无线电管理工作要点，提出要加快5G系统频率规划进度，制定中频段无线电设备射频技术指标，提出部分毫米波频段频率规划方案。4月22日，工信部发布《5G发展前景及政策导向》，其中提到我国将在2019年下半年初步具备5G商用条件。12月7日，备受期待的5G频谱资源分配方案终于公布，标志着三大运营商在5G中低频段的频谱资源格局基本形成，5G格局已初步形成。2019年6月6日，随着5G商用牌照正式发放[19]，中国成为继美国、英国、韩国、瑞士之后第五个发放5G牌照的国家，中国5G网络建设和业务发展已经进入快车道。
信息技术对社会生产力、人民生活质量的提升具有不可替代的作用，这一点在互联网的发展和移动通信技术的代际演进中已经得到了充分的体现。4G网络当前满足了人与人通信的基本诉求，培育了移动互联网产业，实现了“改变生活”的目标。ITU提出的5G三大场景，一方面满足人与人通信新业务对高带宽、低时延网络的要求；另一方面促进生产和社会的智能化。拓展垂直行业应用、促进社会经济发展转型，是5G网络的历史使命。
正是看到了5G网络对社会经济的带动作用，许多国家都将发展5G技术和产业列为国家战略，投入了大量政策和资源，期望能提升国家在国际科技竞争、社会产业升级中的主动权。
[1] ITU-R. IMT vision-framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond: M.2083-0[S]. 2015.
[2] SHANNON C E. A mathematical theory of communication[J]. Bell Labs Technical Journal,1948, 27(4): 379-423.
[3] 百度百科. 资源三角形[EB]. 2018.
[4] 李志民. 信息技术是人类文明发展的重要推动力[EB]. 2016.
[5] ITU. Setting the scene for 5G: opportunities and challenges: D-PREF-BB.5G_01[R]. 2018.
[6] GSMA. The mobile economy 2020[R]. 2020.
[7] 工业和信息化部无线电管理局. 中国无线电管理年度报告（2019年）[EB]. 2020.
[8] 朱大立，杜虹，孙德刚. 我国移动通信安全的现状和发展[A]//中国计算机学会. 中国计算机学会信息保密专业委员会论文集9卷[C]//[S.l.:s.n.], 1999:189-196.
[9] 王晓云，刘光毅，丁海煜，等. 5G技术与标准[M]. 北京：电子工业出版社，2019.
[10] 3GPP. Study on new radio access technology-radio access architecture and interfaces:TR38.801 V14.0.0[S]. 2017.
[11] 3GPP. System architecture for the 5G system: TS23.501 V16.3.0[S]. 2019.
[12] 临渊. 白宫将“5G第一”与“美国优先”画等号[N]. 人民邮电报，2018-10-10.
[13] 晓镜. 美国的“5G快速计划”发力点在哪里？[N]. 人民邮电报，2019-04-22.
[14] SMITH J M. Open, programmable, secure 5G (OPS-5G) program[EB]. 2020.
[15] 李正茂，王晓云，张同须，等. 5G+: 5G如何改变社会[M]. 北京：中信出版社，2019.
[16] 经济参考报. 力促创新发展 韩国押宝“5G+”战略[EB]. 2019.
[17] 中国经济网. 93%人口用上5G 5G元年“韩国速度”成效超预期[EB]. 2020.
[18] 参考消息网. 透视世界人工智能发展日本大力推进“超智能社会5.0”[EB]. 2019.
[19] 信息通信管理局，工信微报. 工业和信息化部向四家企业颁发5G牌照[EB]. 2019.
1 在不同技术文章、国际标准中，mMTC和mIoT（Massive Internet of Things）用法不一。IoT是对物联网系统的统称，是使用互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。对于物联网系统中的通信部分，可称为mMTC。
