5G:多種無(wú)線技術(shù)融合的智能化網(wǎng)絡(luò)
近30年來(lái)移動(dòng)通信行業(yè)發(fā)展迅猛,從第一代模擬通信發(fā)展到以頻分為主的數(shù)字語(yǔ)音通信,再發(fā)展到以碼分多址為主的多業(yè)務(wù)3G,現(xiàn)在以O(shè)FDM核心技術(shù)為主的寬帶4G已經(jīng)到來(lái)。人們?cè)谙硎芤苿?dòng)通信帶來(lái)的多彩生活的同時(shí),開始展望2020年后的移動(dòng)通信會(huì)發(fā)展成什么樣,將為我們的生活帶來(lái)哪些變化。
行業(yè)對(duì)5G的期待
回首移動(dòng)通信1~4代的技術(shù)跨越和業(yè)務(wù)變遷,并結(jié)合現(xiàn)在用戶對(duì)移動(dòng)通信的期許和產(chǎn)業(yè)認(rèn)識(shí),我們對(duì)5G需要解決的問(wèn)題和市場(chǎng)需求進(jìn)行了初步的梳理,下面從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、用戶體驗(yàn)、業(yè)務(wù)發(fā)展三個(gè)方面來(lái)簡(jiǎn)要談一下行業(yè)對(duì)未來(lái)5G的期待。
——未來(lái)移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)需求。
綜合業(yè)界對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信的需求討論,從網(wǎng)絡(luò)需求的角度來(lái)看,如下一些需求比較明確。
大容量:容量提升是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)永遠(yuǎn)的追求。隨著用戶數(shù)、終端類型、大帶寬業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展,業(yè)界預(yù)測(cè)未來(lái)10年移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)容量將增加1000倍。要實(shí)現(xiàn)這么大的網(wǎng)絡(luò)容量是個(gè)艱巨的挑戰(zhàn),需要從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、基站形態(tài)、空口創(chuàng)新、頻譜擴(kuò)展、終端創(chuàng)新等各個(gè)方面進(jìn)行全方位的考慮。
多網(wǎng)融合:未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將在支撐現(xiàn)有移動(dòng)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上,支持更多的細(xì)分業(yè)務(wù),如可靠通信、MTC、V2V等,從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程來(lái)看,未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)很難做到一種技術(shù)、一種架構(gòu)實(shí)現(xiàn)全覆蓋,多種技術(shù)融合、多種架構(gòu)融合是必然的趨勢(shì),未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)有2G/3G/4G/WiFi等融合的基礎(chǔ)上,會(huì)進(jìn)一步包容更多的技術(shù)和架構(gòu)。
IT化、智能化、云化:移動(dòng)業(yè)務(wù)、用戶的多樣性催生了網(wǎng)絡(luò)的多樣性,隨著未來(lái)無(wú)線技術(shù)的發(fā)展,如何在多樣性的基礎(chǔ)上盡可能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化成為重要的課題。從目前技術(shù)發(fā)展來(lái)看,未來(lái)移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)將在架構(gòu)上逐步引入IT化、云化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),通過(guò)軟件可定義的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)同一網(wǎng)元自由適配各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
易部署和運(yùn)營(yíng):工程便捷性是技術(shù)成功商用的基礎(chǔ),未來(lái)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將最大限度地適應(yīng)各種場(chǎng)景、各種業(yè)務(wù)應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)的多元化、網(wǎng)元的多元化是必然趨勢(shì),怎樣保證各種解決方案的部署、維護(hù)的便捷性是不可或缺的關(guān)鍵要素。
能源與成本效率:綠色節(jié)能是全球各國(guó)各行業(yè)的戰(zhàn)略要求,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的能源消耗驚人,業(yè)界現(xiàn)在普遍的觀點(diǎn)是未來(lái)5G的每bit能源消耗至少要比現(xiàn)在降低10倍,終端的電池待機(jī)時(shí)間比現(xiàn)在增加10倍。
——未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的用戶體驗(yàn)需求。
用戶需求是技術(shù)發(fā)展最直接的驅(qū)動(dòng)力。隨著移動(dòng)寬帶的業(yè)務(wù)發(fā)展,用戶對(duì)業(yè)務(wù)的要求也越來(lái)越高。
更高的數(shù)據(jù)速率:?jiǎn)斡脩魳I(yè)務(wù)速率提升是最為明顯的業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)要素,隨著高清視頻、虛擬辦公、3D虛擬現(xiàn)實(shí)、可佩戴移動(dòng)多媒體設(shè)備的出現(xiàn),單用戶移動(dòng)業(yè)務(wù)速率將達(dá)到1Gbps,甚至有些特色場(chǎng)景需要能夠具備支持10Gbps的能力。
更低的時(shí)延:現(xiàn)在普通的業(yè)務(wù)時(shí)延大約在10ms~50ms不等,未來(lái)隨著可靠通信、V2V等新興業(yè)務(wù)的出現(xiàn),普遍要求業(yè)務(wù)時(shí)延要小于5ms,對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等高要求的場(chǎng)景,甚至要求時(shí)延要低于1ms。
無(wú)所不在的覆蓋:網(wǎng)絡(luò)覆蓋是移動(dòng)通信的關(guān)鍵需求,未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋應(yīng)該是遍布用戶需要的任何地方,現(xiàn)階段一些場(chǎng)景移動(dòng)覆蓋薄弱的問(wèn)題在5G時(shí)代需要全面解決,例如:室內(nèi)覆蓋、邊遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋和遠(yuǎn)洋覆蓋等等。
更好的移動(dòng)性:便捷移動(dòng)是移動(dòng)通信最大的特點(diǎn),現(xiàn)在4G通信基本上可以滿足300km/h左右的移動(dòng)覆蓋要求,未來(lái)5G技術(shù)需要實(shí)現(xiàn)高達(dá)450km/h的高速移動(dòng)環(huán)境下的高速移動(dòng)通信。另外類似的移動(dòng)自組織基站和快速車聯(lián)網(wǎng)等特殊移動(dòng)性需求也逐漸出現(xiàn)。
——未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的新興業(yè)務(wù)需求。
業(yè)務(wù)需求是技術(shù)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。隨著移動(dòng)通信的高速發(fā)展,很多新興的業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展,也直接驅(qū)動(dòng)了技術(shù)進(jìn)步,從未來(lái)5G業(yè)務(wù)需求來(lái)看,常規(guī)移動(dòng)業(yè)務(wù)之外的大量新興業(yè)務(wù)急需5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破。
海量鏈接類業(yè)務(wù):現(xiàn)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的終端容量在50億左右,業(yè)界普遍的認(rèn)識(shí)是未來(lái)5G時(shí)代終端量將至少是現(xiàn)在的10倍,達(dá)到500億以上。從終端的類型來(lái)看,除了現(xiàn)在的常規(guī)終端和蓬勃發(fā)展的智能終端外,可穿戴智能終端、海量物聯(lián)網(wǎng)終端、車聯(lián)網(wǎng)終端以及支持D2D通信的終端將會(huì)成為500億連接的重要組成部分。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)需要以最優(yōu)的方案來(lái)支撐海量的終端鏈接。
業(yè)務(wù)多元化:未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多業(yè)務(wù)融合的大平臺(tái),多元的業(yè)務(wù)帶來(lái)業(yè)務(wù)模型的復(fù)雜化,有些業(yè)務(wù)要求超高帶寬,有些業(yè)務(wù)關(guān)注實(shí)時(shí)性,有些僅僅是海量小數(shù)據(jù)應(yīng)用,還有些是緊急災(zāi)難應(yīng)急應(yīng)用。這些性能要求不一的業(yè)務(wù)需要未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載,怎樣來(lái)滿足這些多元化的需求是業(yè)界面臨的重要課題。
總體來(lái)看,未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)需要支持更快的速度、更低的時(shí)延、更多的業(yè)務(wù)、海量的終端,能夠覆蓋到有需求的任何地方,是一個(gè)融合現(xiàn)在所有無(wú)線技術(shù)、容量、性能按需分配,高度智能化的綜合接入網(wǎng)絡(luò)。
中興通訊5G研究進(jìn)展
眼下,5G研究還處于起步階段,大家對(duì)5G的認(rèn)識(shí)也還比較籠統(tǒng),關(guān)注的焦點(diǎn)以未來(lái)5G用戶需求、場(chǎng)景分析和可能的技術(shù)發(fā)展方向?yàn)橹???傮w來(lái)看,未來(lái)5G關(guān)注點(diǎn)集中在大容量、低時(shí)延以及多業(yè)務(wù)支持上,其中尤以1000倍容量提升最受業(yè)界關(guān)注,在時(shí)延和多業(yè)務(wù)支持方面,現(xiàn)有的技術(shù)能夠給予一定的支撐,如何更好地完善空口技術(shù),使得未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)能夠比現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更好地實(shí)現(xiàn)融合也是一個(gè)方向。
中興通訊認(rèn)為,5G的主要研究方向包括:更多的頻譜,更多有效的空口通道,更高的頻譜效率,超密組網(wǎng)Dense Cell。
對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)而言,中興通訊認(rèn)為演進(jìn)可能大于革命,后4G時(shí)代技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該都可以納入5G的研究范疇,未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上,更多地關(guān)注技術(shù)融合和用戶體驗(yàn),并不斷地借鑒和吸納IEEE無(wú)線接入技術(shù)、IT技術(shù)等成果,真正實(shí)現(xiàn)智能融合的ICT移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)大平臺(tái)的理念。
基于中興通訊對(duì)未來(lái)5G長(zhǎng)期的思考和研究,從實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看,Cloud NF網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)云化、Cloud Radio協(xié)同組網(wǎng)和SDA多業(yè)務(wù)空口自適配會(huì)是未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主線。其中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)云化是以NFV方式云化核心網(wǎng)和控制器等網(wǎng)元,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元硬件系統(tǒng)統(tǒng)一和功能軟件化;而針對(duì)未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一和融合,中興通訊超前的Cloud Radio解決方案可以很好地支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向未來(lái)5G演進(jìn),方案支持各種組網(wǎng)架構(gòu)、支持集中和分布式協(xié)同處理;而針對(duì)未來(lái)5G可能需要為了支持多種不同特性的業(yè)務(wù)需要進(jìn)行空口改進(jìn),中興通訊率先提出軟件定義空口的理念SDA并進(jìn)行深入研究,該方案可以很好地實(shí)現(xiàn)多種不同特性業(yè)務(wù)的空口自適配,以方便一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、一套網(wǎng)元來(lái)滿足未來(lái)多樣化業(yè)務(wù)最優(yōu)適配的要求。
5G的定位是多樣的,首先要滿足2020年以后數(shù)據(jù)流量迅猛增長(zhǎng)的需求,其次需要在各種多樣化的場(chǎng)景中做到足夠優(yōu)化,例如:大量小基站、M2M、MTC、backhaul等等。這些場(chǎng)景與目前的宏覆蓋場(chǎng)景有很大的區(qū)別,例如部分場(chǎng)景要求海量的終端接入,部分場(chǎng)景可能要求3D高清智能終端大數(shù)據(jù)量和良好的移動(dòng)性,部分場(chǎng)景要求極低功耗,智能電網(wǎng)又要求較低的傳輸延遲和更高可靠性,因而單一的無(wú)線接入技術(shù)難以同時(shí)滿足以上多樣化的需求,5G接入技術(shù)不僅包含已有的3G和4G技術(shù),還應(yīng)該包含為特定業(yè)務(wù)類型定制的高效空中接口技術(shù)。
基于對(duì)通信行業(yè)深刻的理解,ZTE早在2009年就提出了軟空口的理念,即接入側(cè)采用統(tǒng)一的硬件架構(gòu),對(duì)同樣的空口進(jìn)行整體框架規(guī)劃,通過(guò)軟件編程,更改參數(shù),實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同場(chǎng)景的特定空口。軟空口技術(shù)既可支持成熟的2G、3G或4G接入技術(shù),也非常適合于向5G的演進(jìn)。
ZTE在5G研究方面已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展,在超寬帶射頻技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新突破,已推出多模軟基帶芯片,正在開展SDA相關(guān)技術(shù)研究,Cloud Radio方案成功商用,是滿足未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求的“準(zhǔn)5G方案”,還成功推出了Cloud NF原型機(jī)。
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移動(dòng)通信技術(shù)是社會(huì)發(fā)展重要的推動(dòng)力,現(xiàn)在業(yè)界正在開展針對(duì)未來(lái)5G移動(dòng)通信技術(shù)的研究,相關(guān)的需求和技術(shù)方向研究也處于摸索階段。中興通訊認(rèn)為,未來(lái)的5G可能不再像以往一樣以一個(gè)全新的跨代性的技術(shù)作為區(qū)分點(diǎn),5G研究將以關(guān)注用戶需求和方案的場(chǎng)景適配為出發(fā)點(diǎn),它將是一個(gè)多種無(wú)線技術(shù)融合的智能化的網(wǎng)絡(luò),自動(dòng)根據(jù)用戶和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行場(chǎng)景定義和業(yè)務(wù)適配。
中興通訊憑借多年的技術(shù)積累和長(zhǎng)期的網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐,針對(duì)未來(lái)5G發(fā)展提出了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)云化、Cloud Radio協(xié)同組網(wǎng)和SDA多業(yè)務(wù)空口自適配的技術(shù)理念,相關(guān)理念和方案的研究工作已經(jīng)逐步展開。未來(lái)5G無(wú)論采取何種新的技術(shù),中興通訊提出的SDA、Cloud Radio、Cloud NF框架解決方案均能很好地給予支持。
未來(lái)5G是個(gè)開放的生態(tài)系統(tǒng),它必將為我們的生活帶來(lái)多彩的體驗(yàn)。中興通訊在通信產(chǎn)業(yè)耕耘多年,技術(shù)積累深厚、商用經(jīng)驗(yàn)豐富,正在和產(chǎn)業(yè)界多方緊密合作,共同為未來(lái)5G更好地發(fā)展做出貢獻(xiàn)。