IMT-2020(5G)推进组-5G概念白皮书
IMT-2020(5G)PG-WHITE PAPER ON 5G VISION AND REQUIREMENTS_V1.0
Contents
Overall Vision for 5G
P1
Drivers & Market Trends
P3
Services, Scenarios & Performance Challenges P7
3
IMT-2020 (5G) Promotion Group 5G Vision and Requirements as mobile health, Internet of Vehicles (IoV), smart home, industrial control, and environmental monitoring will drive the explosive growth of IoT applications, facilitating hundreds of billions of devices to connect to a network creating a true “Internet of Everything”. This will give rise to emerging industries of unprecedented scale and instill infinite vitality to mobile communications. Meanwhile, the massive amount of interconnected devices and the diversified IoT services will also pose new challenges to mobile commMT-2020 (5G) Promotion Group 5G Vision and Requirements
中国5G发展和经济社会影响白皮书(2020年)
前言中国经济已进入中速增长平台。
在国际环境发生重大变化的背景下，要在“十四五”期间持续保持经济平稳增长，必须充分释放前沿数字技术创新对经济社会高质量发展的基础和带动作用。
在众多前沿数字技术中，5G以划时代的技术能力、广泛的应用前景以及对其他技术的带动作用，有望成为启动新一轮技术革命的关键支点。
与世界其他主要国家一样，中国深刻认识5G发展的重要意义，在技术产业创新上走在了世界前列。
2019年6月，中国颁发5G牌照，成为全球第一批进行5G商用的国家。
尽管2020年遭受新冠疫情冲击，中国5G产业发展仍逆势上扬。
在一年多的商用时间里，网络建设快速推进，手机终端加速渗透，融合应用开始落地，技术产业持续创新，多方面实现“从0到1”的突破，初步展现了其庞大的潜在市场空间和助力经济社会创新发展的巨大潜能。
5G将正式开启产业互联网变革的新篇章。
我们深切感受到，5G正在切实推动ICT产业从消费互联网向产业互联网转型。
在疫情加速数字化进程的大背景下，一方面5G的高知名度提高了产业用户对新一代信息技术的接受程度，吸引产业用户探索与之有关的行业级应用场景，另一方面，电信运营商、设备供应商、云服务供应商等正集结力量，以5G为驱动，推动基础设施的重构和变革，探索新的产业互联网产品和服务模式，在此基础上构造全新的产业生态体系。
与4G 产业生态限于移动通信领域不同，5G产业生态需要促进移动通信产业与传统产业的深度融合。
5G商用的进程不仅仅是应用的创新进程，还是元器件、终端、网络、平台甚至制度的联动创新进程，其创新的复杂度和难度要远高于4G，开启的创新空间广度和深度也将远远超过4G。
2020年，将是一个全新时代的开始。
未来2-3年5G产业发展将进入关键期。
这一时期，既是5G应用生态的培育期，也是各厂商积蓄实力、加速转型成长的重要窗口期。
产业转型之风已起，需产业界同仁齐心努力。
一、5G逆势增长，商用一年成绩可观2020年中国5G正式进入规模商用时期。
《5G网络架构设计》白皮书
对于移动网络运营商而言，5G网络有助于进一 步开源节流。开源方面，5G网络突破当前封闭固化 的网络服务框架，全面开放基础设施、组网转发和 控制逻辑等网络能力，构建综合化信息服务使能平 台，为运营商引入新的服务增长点。节流方面，按 需提供的网络功能和基础设施资源有助于更好的节 能增效，降低单位流量的建设与运营成本。
第二，为了支持移动互联网和物联网场 景设备高效接入的要求，5G系统需同时满足 Tbps/ k m2的流量密度和百万/ k m2连接密度要 求，而现有网络流量中心汇聚和单一控制机制
在高吞吐量和大连接场景下容易导致流量过载 和 信令拥塞。
第三，为了支持自动驾驶和工业控制等高 度实时性要求的业务，5G系统需要在高可靠性 前提下，满足端到端毫秒级的极低时延要求。现 网中，端到端时延和业务中断时间都在百毫秒量 级，与5G时延要求存在两个数量级的差距，也难 以满足特定业务的可靠性和安全性要求。
面对5G极致的体验、效率和性能要求，以及 “万物互联”的愿景，网络面临全新的挑战与机 遇。5G网络将遵循网络业务融合和按需服务提供 的核心理念，引入更丰富的无线接入网拓扑，提 供更灵活的无线控制、业务感知和协议栈定制能 力；重构网络控制和转发机制，改变单一管道和 固化的服务模式；利用友好开放的信息基础设施
1. 5G系统设计：逻辑视图与功能视图
如图3所示, 5 G网络逻辑视图由3个功能平面 构成：接入平面，控制平面和转发平面。
新技术题目
新技术题目网上A类14. 云平台的虚拟化技术可以将多个计算资源融合，形成一个紧密的，更大规模的计算实体，解决服务器的垂直扩成能力。
（B）A. 对B. 错15. 大数据的价值是通过数据共享、交叉复用后获得最大的数据价值。
（B） *对海量数据进行存储于分析A. 对B. 错16. SDN可以看到整个网络的视图。
（A）*A. 对B. 错33. 在服务器虚拟化领域，出现了新的虚拟化容器，它是( A )*A.LXC，DockerB.JVMC.VDID.INTEL-VT，AMD- V/RVI34. 云计算中的层次概念中，那个不属于云的分类逻辑( D )**A.IaaS层建设、PaaS层建设、 SaaS层建设B.私有云、公有云、混合云C.企业云、社区云、政府云D.青云QingCLOUD、阿里彩云间35. 云计算是对（D ）技术的发展与运用A.并行计算B.网格计算C.分布式计算D.三个选项都是36. 大数据，或称巨量资料，指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过目前主流软件，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并（B ）成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。
**整理A 收集B 分析C 规划D 聚集37. 无线传器网络是一种综合传感器技术、计算机技术、信息处理技术和通信技术为一体的网络，具有以( D )、资源受限、自主自治、自维护、较强容错能力和多跳路由等明显的特征。
**A 计算为中心B 通信为中心C 传感为中心D 数据为中心38. 无线WIFI目前已商用的技术，最高可支持的速率是多少？（D）*A 300MB 450MC 600MD 1000M39. 希望扩大无线的覆盖范围，最有效的做法是？（C）**A 增加AP功率B 买接受灵敏高的终端C 增加AP天线的增益D增加AP密度40. 以下哪个无线技术需要申请无线频点许可才可以用？（B）A 蓝牙B LTEC 802.11aD 802.11ac16. 大数据概念中，不属于并行计算的技术: ( D )**A.Hadoop Hadoop是一个能够对大量数据进行分布式处理的软件框架B.HANA HANA是一个软硬件结合体，提供高性能的数据查询功能C.HBase HBase是一个开源的非关系型分布式数据库（NoSQL）D.Hyper-V Hyper-V是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术，能够实现桌面虚拟化17. 以下内容中，哪些是虚拟化调度器，实现虚拟资源容器: ( ABCD )***A.PowerVM PowerVM是在基于IBM POWER处理器的硬件平台上提供的具有行业领先水平的虚拟化技术家族B.KVMC.Hyper-V Hyper-V是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术，能够实现桌面虚拟化D.xenServer CitrixXenserver，思杰基于Linux的虚拟化服务器。
《5G无人机应用白皮书》
目录P1P2P12P17P24P26P36P39P45P47引言无人机应用场景和通信需求4G网络能力5G网络能力网联无人机终端通信能力5G应用案例无人机安全飞行标准进展趋势，总结和展望贡献单位IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、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，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。
推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
引言无人驾驶航空器（Unmanned Aerial Vehicle,以下简称UAV）简称为无人机，其全球市场在过去十年中大幅增长，现在已经成为商业、政府和消费应用的重要工具。
无人机能够支持诸多领域的解决方案，可以广泛应用于建筑、石油、天然气、能源、公用事业和农业等领域。
当前，无人机技术正在朝军民融合的方向高速发展，无人机产业已经是国际航空航天最具活力的新兴市场，成了各国经济增长的亮点。
无线通信在过去20 年经历了突飞猛进的发展，从以话音为主的2G 时代，发展到以数据为主的3G 和4G 时代，目前正在步入万物互联的5G 时代。
移动网络在继续丰富人们的沟通和生活的同时，也向全行业数字化转型提供能力，提高各行业的运作效率和服务质量。
5G 以全新的网络架构，提供10Gbps 以上的带宽、毫秒级时延、超高密度连接，实现网络性能新的跃升。
ITU 定义了5G 三大场景：增强移动带宽（Enhanced Mobile Broadband,以下简称eMBB）、超高可靠低时延通信（Ultra-Reliable Low-latency C o m m u n i c a t i o n s，以下简称u R L L C）、大规模机器类通信（M a s s i v e M a c h i n e-Ty p e Communications，以下简称mMTC）。
1、IMT-2020(5G)推进组工作进展介绍
5G Core Network Standard Framework
• In Release 15, 5G system Standardization should comprehensively consider the aspects of architecture, network function and infrastructure.
No.35 No.36 (Jun.) (Oct.)
2020
Rel-15
Rel-16
3GPP Self Evaluation
Updates on 3GPP SE
1st Submission
2nd Submission
Establishment of Chinese Evaluation Group (ChEG)
• 3300-3400 MHz is used for indoor in principle, but can be used outdoor if it does not cause interference to the existing radiolocation service stations
Peak data rate: 10~20 Gbps
eMBB
5G Innovative Technologies
Unified Air interface framework
Flexible System Design
NR Technologies
Massive MIMO
Network energy efficiency: 100 x
• SCMA • MUSA • PDMA • ……
Polar
LDPC
Massive MIMO
5G愿景与需求白皮书
5G总体愿景
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IMT-2020 (5G)推进组 5G愿景与需求 户提供光纤般的接入速率，“零”时延的使用体验，千亿设备的 连接能力，超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场 景的一致服务，业务及用户感知的智能优化，同时将为网络带来 超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最终实现“信息随 心至，万物触手及”的总体愿景。
可持续发展及效率需求
可持续发展
目前的移动通信网络在应对移动互联网和物联网爆发式发展 时，可能会面临以下问题：能耗、每比特综合成本、部署和维护 的复杂度难以高效应对未来千倍业务流量增长和海量设备连接； 多制式网络共存造成了复杂度的增长和用户体验下降；现网在精 确监控网络资源和有效感知业务特性方面的能力不足，无法智能 地满足未来用户和业务需求多样化的趋势；此外，无线频谱从低 频到高频跨度很大，且分布碎片化，干扰复杂。应对这些问题， 需要从如下两方面提升5G系统能力，以实现可持续发展。
IMT-2020 (5G)推进组 5G愿景与需求
5G总体愿景
移动通信已经深刻地改变了人们的生活，但人们对更高性能 移动通信的追求从未停止。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（5G）系统将应运而生。
5G将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位 的信息生态系统。5G将使信息突破时空限制，提供极佳的交互体 验，为用户带来身临其境的信息盛宴；5G将拉近万物的距离，通 过无缝融合的方式，便捷地实现人与万物的智能互联。5G将为用
5G网络架构和关键技术
5G网络架构和关键技术曹诚【摘要】2014年，IMT-2020(5G)推进组发布了第一份白皮书，第五代移动通信系统被提上日程，有望在2020年完成整个网络与系统的部署。
未来的数据流量，网络连接设备总量将会发生爆炸式增长，业务需求将会发生颠覆性变化，物联网与移动互联网将会相互融合，为人们提供多元化服务，如车联网，智能家居，智慧医疗，工业监测系统，超高清3D时频等。
文章介绍实现以上高速率，靠可靠性，低时延，智能化，功能多元化的5G网络实现的网络架构以及关键技术，如大规模MIMO，软件定义网，自组网技术等。
%2014 IMT-2020 (5G) propulsion group released the ifrst white paper, the iffth generation mobile communication system is put on the agenda, is expected to complete the deployment of the entire network and the system in 2020. The data lfow in the future, network connected devices will total explosion growth, business demand will happen to subvert the changes, networking and mobile Internet will fuse with each other, for people to provide diversified services, such as car networking, intelligent home, medical wisdom, industrial monitoring and measurement system, Ultra HD 3D frequency. The achieve the above high rate, by reliability, low latency, intelligent, diversiifed functions of 5g network to achieve the network architecture and key technology, such as large-scale MIMO, software deifned network, ad hoc network technology.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】2页(P16-17)【关键词】5G;超密集异构网络;D2D;MIMO;SDN;网络架构;扁平化【作者】曹诚【作者单位】北京邮电大学电子工程学院，北京 100876【正文语种】中文5G网络的构建需要达到超高速率，大吞吐量，超高可靠性，超低延时等指标，来为用户提供最佳的体验。
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IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书
5G技术场景
面向2020年及未来，移动互联网和物联网业务将成为移动通 信发展的主要驱动力。5G将满足人们在居住、工作、休闲和交通 等各种区域的多样化业务需求，即便在密集住宅区、办公室、体育 场、露天集会、地铁、快速路、高铁和广域覆盖等具有超高流量密 度、超高连接数密度、超高移动性特征的场景，也可以为用户提供 超高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等极致业务 体验。与此同时，5G还将渗透到物联网及各种行业领域，与工业 设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，有效满足工业、医疗、交 通等垂直行业的多样化业务需求，实现真正的“万物互联”。
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IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书
的会话控制、移动性管理和服务质量保证，并构建面向业务的网 络能力开放接口，从而满足业务的差异化需求并提升业务的部署 效率。转发云基于通用的硬件平台，在控制云高效的网络控制和 资源调度下，实现海量业务数据流的高可靠、低时延、均负载的 高效传输。
基于“三朵云”的新型5G网络架构是移动网络未来的发展方 向，但实际网络发展在满足未来新业务和新场景需求的同时，也 要充分考虑现有移动网络的演进途径。5G网络架构的发展会存在 局部变化到全网变革的中间阶段，通信技术与IT技术的融合会从 核心网向无线接入网逐步延伸，最终形成网络架构的整体演变。
• 热点高容量场景主要面向局部热点区域，为用户提供极高 的数据传输速率，满足网络极高的流量密度需求。1Gbps 用户体验速率、数十Gbps峰值速率和数十Tbps/km2的流 量密度需求是该场景面临的主要挑战。
连续广域覆盖 热点高容量 低功耗大连接 低时延高可靠 5G主要技术场景
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5G主要场景和适用技术
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IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书
5G概念
回顾移动通信的发展历程，每一代移动通信系统都可以 通过标志性能力指标和核心关键技术来定义，其中，1G采用 频分多址（FDMA），只能提供模拟语音业务；2G主要采用 时分多址（TDMA），可提供数字语音和低速数据业务；3G 以码分多址（CDMA）为技术特征，用户峰值速率达到2Mbps 至数十Mbps，可以支持多媒体数据业务；4G以正交频分多 址（OFDMA）技术为核心，用户峰值速率可达100Mbps至 1Gbps，能够支持各种移动宽带数据业务。
5G技术路线
从技术特征、标准演进和产业发展角度分析，5G存在新空口 和4G演进空口两条技术路线。
在热点高容量场景，极高的用户体验速率和极高的流量密 度是该场景面临的主要挑战，超密集组网能够更有效地复用频 率资源，极大提升单位面积内的频率复用效率；全频谱接入能 够充分利用低频和高频的频率资源，实现更高的传输速率；大 规模天线、新型多址等技术与前两种技术相结合，可实现频谱
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IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书
5G技术创新主要来源于无线技术和网络技术两方面。在无线 技术领域，大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接 入等技术已成为业界关注的焦点；在网络技术领域，基于软件定 义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的新型网络架构已取 得广泛共识。此外，基于滤波的正交频分复用（F-OFDM）、 滤波器组多载波（FBMC)、全双工、灵活双工、终端直通 （D2D）、多元低密度奇偶检验（Q-ary LDPC）码、网络编 码、极化码等也被认为是5G重要的潜在无线关键技术。
多元码及增强叠加编码的多用户共享接入（MUSA）技术， 基于非正交特征图样的图样分割多址（PDMA）技术以及基 于功率叠加的非正交多址（NOMA）技术。
全频谱接入通过有效利用各类移动通信频谱（包含高低 频段、授权与非授权频谱、对称与非对称频谱、连续与非连续 频谱等）资源来提升数据传输速率和系统容量。6GHz以下频 段因其较好的信道传播特性可作为5G的优选频段，6~100GHz 高频段具有更加丰富的空闲频谱资源，可作为5G的辅助频 段。信道测量与建模、低频和高频统一设计、高频接入回传一 体化以及高频器件是全频谱接入技术面临的主要挑战。
5G场景和关键技术的关系
连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠和低功耗大连接 等四个5G典型技术场景具有不同的挑战性指标需求，在考虑不同 技术共存可能性的前提下，需要合理选择关键技术的组合来满足 这些需求。
在连续广域覆盖场景，受限于站址和频谱资源，为了满足 100Mbps用户体验速率需求，除了需要尽可能多的低频段资源 外，还要大幅提升系统频谱效率。大规模天线阵列是其中最主要 的关键技术之一，新型多址技术可与大规模天线阵列相结合，进 一步提升系统频谱效率和多用户接入能力。在网络架构方面，综 合多种无线接入能力以及集中的网络资源协同与QoS控制技术， 为用户提供稳定的体验速率保证。
IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书
引言
移动通信自20世纪80年代诞生以来，经过三十多年的爆发式 增长，已成为连接人类社会的基础信息网络。移动通信的发展不 仅深刻改变了人们的生活方式，而且已成为推动国民经济发展、 提升社会信息化水平的重要引擎。随着4G进入规模商用阶段，面 向2020年及未来的第五代移动通信（5G）已成为全球研发热点。
在低时延高可靠场景，应尽可能降低空口传输时延、网 络转发时延及重传概率，以满足极高的时延和可靠性要求。为 此，需采用更短的帧结构和更优化的信令流程，引入支持免调 度的新型多址和D2D等技术以减少信令交互和数据中转，并运 用更先进的调制编码和重传机制以提升传输可靠性。此外，在 网络架构方面，控制云通过优化数据传输路径，控制业务数据 靠近转发云和接入云边缘，可有效降低网络传输时延。
• 用户体验速率：1Gbps • 峰值速率: 数十Gbps • 流量密度: 数十Tbps/km2 • 连接数密度: 106 /km2 • 超低功耗，超低成本
• 空口时延: 1ms • 端到端时延: ms量级
• 可靠性: 接近100%
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5G关键技术
在全球业界的共同努力下，5G愿景与关键能力需求已基本明 确，预计2016年将启动国际标准制定工作。为使5G技术研发和标 准化形成合力，需尽快明确5G概念、技术路线与核心技术，这将 对凝聚全球业界力量，推动5G发展具有极其重要的意义。
本白皮书从5G愿景与需求出发，分析归纳了5G主要技术场 景、关键挑战和适用关键技术，提取了关键能力与核心技术特征 并形成5G概念，在此基础上，结合标准与产业趋势，提出了5G 适合的技术路线。
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IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书 综合5G关键能力与核心技术，5G概念可由“标志性能力指 标”和“一组关键技术”来共同定义。其中，标志性能力指标为 “Gbps用户体验速率”，一组关键技术包括大规模天线阵列、超 密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构。
5G概念
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IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书
5G将解决多样化应用场景下差异化性能指标带来的挑战， 不同应用场景面临的性能挑战有所不同，用户体验速率、流量密 度、时延、能效和连接数都可能成为不同场景的挑战性指标。从 移动互联网和物联网主要应用场景、业务需求及挑战出发，可归 纳出连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠 四个5G主要技术场景。
5G无线关键技术
大规模天线阵列在现有多天线基础上通过增加天线数可支持 数十个独立的空间数据流，将数倍提升多用户系统的频谱效率， 对满足5G系统容量与速率需求起到重要的支撑作用。大规模天线 阵列应用于5G需解决信道测量与反馈、参考信号设计、天线阵列 设计、低成本实现等关键问题。
超密集组网通过增加基站部署密度，可实现频率复用效率 的巨大提升，但考虑到频率干扰、站址资源和部署成本，超密集 组网可在局部热点区域实现百倍量级的容量提升。干扰管理与抑 制、小区虚拟化技术、接入与回传联合设计等是超密集组网的重 要研究方向。
5G关键能力比以前几代移动通信更加丰富，用户体验速率、 连接数密度、端到端时延、峰值速率和移动性等都将成为5G的关 键性能指标。然而，与以往只强调峰值速率的情况不同，业界普 遍认为用户体验速率是5G最重要的性能指标，它真正体现了用户 可获得的真实数据速率，也是与用户感受最密切的性能指标。基 于5G主要场景的技术需求，5G用户体验速率应达到Gbps量级。
面对多样化场景的极端差异化性能需求，5G很难像以往一 样以某种单一技术为基础形成针对所有场景的解决方案。此外， 当前无线技术创新也呈现多元化发展趋势，除了新型多址技术之 外，大规模天线阵列、超密集组网、全频谱接入、新型网络架构 等也被认为是5G主要技术方向，均能够在5G主要技术场景中发 挥关键作用。
新型多址技术通过发送信号在空/时/频/码域的叠加传输来 实现多种场景下系统频谱效率和接入能力的显著提升。此外，新 型多址技术可实现免调度传输，将显著降低信令开销，缩短接入 时延，节省终端功耗。目前业界提出的技术方案主要包括基于多 维调制和稀疏码扩频的稀疏码分多址（SCMA）技术，基于复数
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IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书
效率的进一步提升。 在低功耗大连接场景，海量的设备连接、超低的终端功
耗与成本是该场景面临的主要挑战。新型多址技术通过多用户 信息的叠加传输可成倍提升系统的设备连接能力，还可通过免 调度传输有效降低信令开销和终端功耗；F-OFDM和FBMC 等新型多载波技术在灵活使用碎片频谱、支持窄带和小数据 包、降低功耗与成本方面具有显著优势；此外，终端直接通信 （D2D）可避免基站与终端间的长距离传输，可实现功耗的有 效降低。
目录
引言 5G技术场景 5G关键技术 5G概念 5G技术路线 总结与展望 主要贡献单位
IMT-2020(5G)推进组 5G概念白书
P1 P2 P4 P8 P10 P12 P14
IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、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，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力 量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。