5G作为新一代蜂窝网络技术自面世以来，已经重塑了工业界和人们的生活，并从传输架构上赋能了大量全新应用，如超高清视频传输，虚拟/增强现实等。根据3GPP标准，5G在LTE的基础上有望提供巨大的带宽增益、实现超低延迟以及支持超高移动性。伴随着中国境内高速铁路建设和沿线基础设施升级，“5G+智慧高铁”正成为智慧出行的趋势之一。5G技术理论上能够提升旅客在途中的工作和娱乐体验，然而由于铁路沿线复杂的地理环境和电磁信号条件，如何评估、优化包括5G在内的移动蜂窝网络在高铁场景下的性能，一直是工业界和学术界密切关注的热点问题。

北京大学计算机学院高能效计算与应用中心许辰人教授指导的软硬件协同体系结构课题组（Software-hardware Orchestrated ARchitecture Group）一直致力于面向高速移动场景下的新型泛在无线互联和数据网络优化技术。近日，在计算机性能建模与分析评估领域国际顶级会议ACM SIGMETRICS上，团队的研究论文《极限移动下的首个 5G-LTE性能对比研究》（The First 5G-LTE Comparative Study in Extreme Mobility）被正式接受。这是北京大学作为第一作者单位在该会议的首篇论文。

论文中，课题组在沿线有 LTE、5G NSA（非独立组网） 和 5G SA（独立组网）三种蜂窝网络架构全覆盖的京张高铁上开展了首次大规模测量实验。测量范围涵盖了基础传输层协议 TCP 协议以及最近被 IETF 标准化的 QUIC 协议。课题组通过自主研发的日志采集和跨层分析工具，揭示了 5G 在高速移动的条件下在吞吐量、RTT、丢包率、物理信道条件和资源利用率方面的关键特征，并和 LTE 进行了深入的对比。课题组进一步对链路层延迟进行了细分，制定了LTE和5G中基站切换事件的详细分类，并分析了不同事件对网络性能指标的影响。研究指出了终端设备、无线电接入网和核心网在无缝连接保持和物理带宽利用方面的不足，为 5G网络架构的未来演进提供了切实可行的建议。

发表论文的共同第一作者为信息科学技术学院图灵班2018级本科生潘樾阳和李睿涵，通讯作者为北京大学计算机学院长聘副教授许辰人。本研究主要受到北京大学“本科生科研训练”项目、国自然基金委优秀青年科学基金项目和科技部重点研发计划“融合5G-U通信技术的工业异构广域网络体系架构及终端设备”项目的资助。

ACM SIGMETRICS创办于1973年，至今已经有近50年的历史。它是ACM计算机系统测量和建模学会举办的年度会议，是计算机科学领域的顶级学术会议之一。该会议旨在促进性能分析技术的研究以及已知方法和工具的先进与创新应用，平均录取率仅为15%左右。