專家把脈5G發(fā)展：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化將成2016年最大亮點(diǎn)

本刊記者 | 黃海峰

專家把脈5G發(fā)展：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化將成2016年最大亮點(diǎn)

本刊記者 | 黃海峰

2015年，5G明確了應(yīng)用場景和關(guān)鍵指標(biāo)要求，關(guān)鍵技術(shù)逐步收斂，標(biāo)準(zhǔn)化和商用時間表基本明確,可以認(rèn)為啟動階段基本完成，從2016年開始進(jìn)入執(zhí)行階段。

愛立信東北亞區(qū)無線研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 ...............................王亥博士

大唐移動通信設(shè)備有限公司副總工程師 ...........................蔡月民博士

蔡月民

王亥

近日，全球5G發(fā)展迅速，熱點(diǎn)頻現(xiàn)。如我國863計劃5G研發(fā)投入破2.5億元；中國移動牽頭發(fā)起5G系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，獲全球48家企業(yè)支持，同時中國移動主導(dǎo)完成ITU 5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指導(dǎo)建議書；愛立信與思科達(dá)成合作，每年投入110億美元布局5G……

諸多進(jìn)展顯示，5G正處于發(fā)展關(guān)鍵時期，在標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)研究、頻譜規(guī)劃等方面都有很多熱議話題。就此，《通信世界》記者邀請電信設(shè)備商專家，把脈5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展，盤點(diǎn)并展望其未來發(fā)展。

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計是5G發(fā)展核心

《通信世界》：就中國移動近日主導(dǎo)的5G系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，貴公司如何看待其重要性和價值？在這方面貴公司研究進(jìn)展如何？

王亥：愛立信與中國移動技術(shù)交流密切，彼此十分了解。中國移動的5G系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計強(qiáng)調(diào)以用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。愛立信與中國移動共同參與申請了國家重大專項(xiàng)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研發(fā)項(xiàng)目，承擔(dān)相關(guān)研究課題以及原型機(jī)開發(fā)工作。在5G時代，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要創(chuàng)新，因?yàn)樵S多業(yè)務(wù)需要差異化網(wǎng)絡(luò)支持，尤其是低時延業(yè)務(wù)。

廣泛來說，5G技術(shù)包括兩層含義：一是后向兼容的LTE演進(jìn)，二是新的無線接入技術(shù)。從技術(shù)層面看，5G是移動寬帶的增強(qiáng)但又超越移動寬帶的范疇，因?yàn)?G不僅支持手機(jī)高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)，還要支持物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)。

蔡月民：5G系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計對于5G系統(tǒng)是與空口設(shè)計同等重要的研究方向，是5G實(shí)現(xiàn)開放性、靈活性、泛在性的核心，新型系統(tǒng)架構(gòu)才能使5G全面支撐未來社會的數(shù)字化。大唐成立了專門的組織，展開了基于SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)元功能虛擬化的研究。2014年以來，大唐啟動了基于NFV技術(shù)的部分網(wǎng)關(guān)的研制，完成了vEPC在實(shí)驗(yàn)室的功能驗(yàn)證。

目前，業(yè)界在5G網(wǎng)絡(luò)研究方面，仍處在需求制定階段，尚未提出明確的、標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，但在5G架構(gòu)設(shè)計的需求以及可能的技術(shù)方面，已經(jīng)形成了一些共識。在需求方面，普遍將靈活、高效、支持多樣業(yè)務(wù)、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)等作為設(shè)計目標(biāo)；在技術(shù)方面，SDN、NFV等成為可能的基礎(chǔ)技術(shù)，核心網(wǎng)與接入網(wǎng)融合、移動性管理、策略管理、網(wǎng)絡(luò)功能重組等成為值得進(jìn)一步研究的關(guān)鍵問題。后續(xù)我們將加大這方面的專項(xiàng)投入，展開關(guān)鍵技術(shù)研究和設(shè)備研制。

技術(shù)創(chuàng)新聚焦：大帶寬、低時延、高頻段

《通信世界》：5 G由M assive MIMO等多個關(guān)鍵技術(shù)組成，貴司認(rèn)為哪些技術(shù)更方便實(shí)現(xiàn)？目前在這些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域研究情況如何？

王亥：Massive MIMO可以實(shí)現(xiàn)更高頻譜效率和系統(tǒng)容量，屬于5G關(guān)鍵技術(shù)。5G強(qiáng)調(diào)用戶體驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)低時延的技術(shù)十分關(guān)鍵。此外，豐富的頻譜資源可支持大帶寬，業(yè)界在低頻段較難發(fā)掘更多頻段，所以將眼光轉(zhuǎn)向更高的頻段。愛立信的5G測試床是工作在15GHz頻譜之上，這是高頻段通信的有效嘗試和探索。

目前，愛立信已經(jīng)在位于斯德哥爾摩的公司總部和位于普萊諾的愛立信美國公司總部建起了室內(nèi)和室外5G測試網(wǎng)?；诖?，愛立信為人和物提供更高容量的移動網(wǎng)絡(luò)連接。

愛立信最新實(shí)現(xiàn)的5G技術(shù)：一臺5G移動設(shè)備同一時間連接到多個5G蜂窩基站，這種技術(shù)被稱為5G多點(diǎn)連接。該技術(shù)具備高靈活性，能確保5G設(shè)備在不同蜂窩之間移動時仍能與5G網(wǎng)絡(luò)保持高質(zhì)量連接，并實(shí)現(xiàn)了通過同一頻段向移動設(shè)備傳輸多組多個數(shù)據(jù)信號（多輸入多輸出、或簡稱MIMO串流），這種技術(shù)能將下行鏈路吞吐量增加一倍。

蔡月民：5G由一系列關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用場景、重點(diǎn)指標(biāo)來定義。從對網(wǎng)絡(luò)的價值與技術(shù)可行性來看，以下技術(shù)是比較公認(rèn)的重點(diǎn)技術(shù)。

MassiveMIMO：通過多天線技術(shù)提升5G基礎(chǔ)覆蓋網(wǎng)絡(luò)的性能及頻譜效率；大唐在多天線技術(shù)方向上有傳統(tǒng)優(yōu)勢，牽頭IMT-2020研究項(xiàng)目，目前已完成樣機(jī)開發(fā)，并開始部分原理驗(yàn)證。

非正交多址（PDMA等）：通過多用戶共同使用相同的時頻資源進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量和頻譜效率。大唐提出圖樣分割多址接入PDMA，采用不等分集度的多用戶疊加方式，應(yīng)用于下行可以提升頻譜效率30%～50%，應(yīng)用于上行可以提升系統(tǒng)頻譜效率最大到2倍左右；同時支持面調(diào)度傳輸，用于物聯(lián)網(wǎng)可以降低時延，并提升系統(tǒng)接入用戶數(shù)目3～5倍。

超密集組網(wǎng)技術(shù)：超密集組網(wǎng)重點(diǎn)解決話務(wù)特點(diǎn)的容量問題，主要包括新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，干擾管理與抑制、空口協(xié)同技術(shù)、虛擬小區(qū)技術(shù)、無線回傳和網(wǎng)絡(luò)智能化方向。目前大唐在寬帶小基站開發(fā)、動態(tài)TDD、干擾協(xié)同等方向已經(jīng)完成樣機(jī)開發(fā)。

低時延、高可靠通信技術(shù)：重點(diǎn)研究可用于車聯(lián)網(wǎng)自動駕駛的低時延、高可靠技術(shù)，當(dāng)前開展短子幀設(shè)計和流程優(yōu)化為主的時延降低技術(shù)。大唐已經(jīng)完成系統(tǒng)方案設(shè)計，以及車機(jī)、路側(cè)基站的原理樣機(jī)開發(fā)，并開展外場試驗(yàn)。

靈活頻譜共享技術(shù)：系統(tǒng)間的頻譜共享（廣播與IMT）以及運(yùn)營商間的頻譜共享，提升頻譜利用率。當(dāng)前階段重點(diǎn)研究免license頻段的頻譜共享技術(shù)LAA等。

中國移動和DoCoMo研發(fā)投入大

《通信世界》：目前除了中國，德國、英國、日、韓等多個運(yùn)營商聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈合作創(chuàng)新推動5G發(fā)展，貴司認(rèn)為各運(yùn)營商研究有什么不同和相同之處？如何聯(lián)合各方實(shí)現(xiàn)最終標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一？

王亥：各家運(yùn)營商的5G研究實(shí)力存在差異，投入力度有很明顯區(qū)別。在運(yùn)營商中，中國移動和日本DoCoMo對5G關(guān)鍵技術(shù)研究投入較多、也比較深入。其他運(yùn)營商貢獻(xiàn)更多是在需求、場景上的討論。

蔡月民：有的運(yùn)營商是希望把握技術(shù)方向并率先開展商用，如日本DoCoMo等，部分運(yùn)營商主要參與需求討論，并配合政府等對5G產(chǎn)業(yè)的整體規(guī)劃，支持技術(shù)試驗(yàn)。不同的定位對技術(shù)方案的參與度不同。

最終的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一依賴官方和民間的共同努力。ITU及3GPP等標(biāo)準(zhǔn)化組織會致力于5G系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，按照嚴(yán)格的流程和時間表，目標(biāo)是形成全球統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn)。民間的努力是5G研究已經(jīng)形成全球合作，各國的相應(yīng)項(xiàng)目都對全球開放，并且都有形成全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的意愿，這是未來技術(shù)融合的基礎(chǔ)。

5G頻譜規(guī)劃要早做準(zhǔn)備

《通信世界》：5G發(fā)展的挑戰(zhàn)被認(rèn)為是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)未定、垂直行業(yè)參與研發(fā)少、頻譜規(guī)劃未定，您對這些挑戰(zhàn)如何看？您認(rèn)為哪些是當(dāng)前急需解決的？

王亥：2015年3GPP確定了5G研究計劃，開始5G技術(shù)需求研究，2015年9月啟動5G技術(shù)研討會，2016～2017年完成5G技術(shù)方案（標(biāo)準(zhǔn)化第一階段），2018～2019年完成5G技術(shù)規(guī)范（標(biāo)準(zhǔn)化第二階段）。因此，當(dāng)前5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)雖然未定，但3GPP以及ITU等國際標(biāo)準(zhǔn)組織已制定明確時間表，所以該問題不是現(xiàn)階段需要顧慮的。

垂直行業(yè)參與研發(fā)少是個挑戰(zhàn)。愛立信目前積極邀請垂直行業(yè)參與，了解垂直行業(yè)或者是其他行業(yè)對于5G時期通信的需求。愛立信在瑞典開啟5G for Sweden項(xiàng)目，也正把這個項(xiàng)目擴(kuò)展到5G for Europe，就是在這方面的努力。通信行業(yè)習(xí)慣開展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，但不能寄希望所有其他行業(yè)都參與進(jìn)來。因此，對于垂直行業(yè)的需求，通信行業(yè)應(yīng)該主動獲取而非等待。

在頻譜規(guī)劃未定方面，2015年11月召開的世界無線電頻譜大會WRC15，就試圖在低頻段（6GHz頻段以下）發(fā)掘頻譜資源；2019年無線電頻譜大會上，業(yè)界將商討并定義6GHz以上的頻段的利用。業(yè)界需要一個全球一致的頻譜規(guī)劃，但目前全球各個運(yùn)營商的無線頻譜資源都呈現(xiàn)碎片化特征，要整合需花費(fèi)很大力氣。因此，業(yè)界應(yīng)該在5G發(fā)展初期就規(guī)劃好。

蔡月民：這些挑戰(zhàn)是客觀存在的，也是正在積極加強(qiáng)的。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定已經(jīng)有比較嚴(yán)格的時間表；提升垂直行業(yè)的參與度，一方面是5G研究應(yīng)該更開放，同時應(yīng)該從國家或產(chǎn)業(yè)層面把5G與其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與升級緊密結(jié)合，適當(dāng)彌補(bǔ)5G標(biāo)準(zhǔn)化與處置行業(yè)需求差異化之間的鴻溝。頻譜問題也有全球、分區(qū)域以及國家級的協(xié)調(diào)，正在逐步明確，初期部署需要的低頻段會首先明確，能夠滿足5G商用啟動時的需求。

TDD或?qū)⒈菷DD發(fā)揮更重要作用

《通信世界》：TD-LTE運(yùn)營商向5G演進(jìn)相比FDD有哪些挑戰(zhàn)?

王亥：目前業(yè)界在討論5G到底是FDD還是TDD制式，愛立信認(rèn)為未來將是靈活的組合。從現(xiàn)實(shí)情況看，如果頻譜比較高（3GHz以上），TDD系統(tǒng)合適，因?yàn)樵陬l譜越來越高的情況下，尋找可以運(yùn)行FDD的對稱頻段很難。因此，目前只運(yùn)行TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商，或?qū)⒃?G部署中占據(jù)優(yōu)勢。

蔡月民：在5G中，TDD和FDD無疑將是深度融合的，并發(fā)揮全頻譜接入的優(yōu)勢。相比4G階段，TDD將發(fā)揮更加重要的作用。主要原因如下：

第一，TDD更易于在異常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下獲取無線信道信息，更好地支持大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用；

第二，TDD更容易獲得大帶寬的空閑頻段，TDD適合于高頻段通信技術(shù)、靈活頻譜共享技術(shù)的應(yīng)用；

第三，TDD更易于實(shí)時且靈活地調(diào)整上、下行資源配置，更好地匹配大量下載或上傳的業(yè)務(wù)突發(fā)，提升移動通信系統(tǒng)效率。

可以預(yù)期，面向5G，TDD傳輸方式將獲得全球移動通信業(yè)界更多的關(guān)注、研究以及商用。大唐聚焦5G的TDD優(yōu)勢技術(shù)，已經(jīng)完成核心技術(shù)的積累，例如大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)、高頻段通信技術(shù)、靈活頻譜共享技術(shù)等。后續(xù)大唐將積極參與標(biāo)準(zhǔn)化工作，為5G標(biāo)準(zhǔn)做出更多的貢獻(xiàn)。

2016年標(biāo)準(zhǔn)制定將遇不少挑戰(zhàn)

《通信世界》：盤點(diǎn)2015年，您認(rèn)為5G發(fā)展取得了哪些里程碑式成績？展望2016年，5G將發(fā)展到什么階段？貴司如何規(guī)劃？（包括投資數(shù)量、人員配備、產(chǎn)業(yè)合作等）

王亥：2015年很重要的里程碑是ITU已經(jīng)批準(zhǔn)了5G的需求和場景，并且正式立項(xiàng)關(guān)于5G的標(biāo)準(zhǔn)研究。ITU、3GPP也定義了5G標(biāo)準(zhǔn)化時間表。在2015年9月召開的5G研討會上，各家公司百家爭鳴，也一致同意要在3GPP的時間表下開展5G標(biāo)準(zhǔn)化的工作。業(yè)界聚合力量同意開展5G標(biāo)準(zhǔn)化，這是2015年5G最重要的進(jìn)展。

2016年將是5G在3GPP進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作的開始之年，標(biāo)準(zhǔn)化開始之后，各家公司可能都會把自己前期的研究工作展示給3GPP。各家公司可能都有自己的技術(shù)“偏好和喜好”，因?yàn)?GPP定義的時間表比較緊湊，如何讓各方互相折中、達(dá)到一個讓大家都能夠接受的5G標(biāo)準(zhǔn)，極具考驗(yàn)性。

在行業(yè)合作方面，愛立信與Intel等合作伙伴一起，利用與 IOT物聯(lián)網(wǎng)連接的傳感器應(yīng)用到葡萄酒制造業(yè)，幫助生產(chǎn)商深入了解數(shù)據(jù)，如土壤和空氣質(zhì)量以及太陽照射強(qiáng)度等, 以便基于這些數(shù)據(jù)開展預(yù)測性分析、資源管理以及實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控支持活動，從而提高釀酒質(zhì)量、降低成本、減少對環(huán)境的影響。

蔡月民：2015年，5G明確了應(yīng)用場景和關(guān)鍵指標(biāo)要求，關(guān)鍵技術(shù)逐步收斂，標(biāo)準(zhǔn)化和商用時間表基本明確，全球已經(jīng)形成5G研究的高潮與合力，形成了高效開放的研究組織和項(xiàng)目。如果把5G作為一個全球的大研究項(xiàng)目，可以認(rèn)為啟動階段基本完成，從2016年開始進(jìn)入執(zhí)行階段。2016年，標(biāo)準(zhǔn)化工作正式啟動，技術(shù)方案將快速收斂，試驗(yàn)平臺加速開發(fā)，5G研究進(jìn)入快車道。

大唐將5G作為未來戰(zhàn)略發(fā)展的核心目標(biāo)，集中最優(yōu)勢的研發(fā)力量投入5G研究與設(shè)備開發(fā)，在技術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)推動、業(yè)務(wù)應(yīng)用方向全面布局，對MassiveMIMO、PDMA、UDN等方向?qū)⑿纬稍瓌?chuàng)性成果，為標(biāo)準(zhǔn)化做出貢獻(xiàn)。

在設(shè)備研發(fā)方向，大唐移動將在系統(tǒng)設(shè)備、終端等方向啟動5G測試設(shè)備開發(fā)項(xiàng)目，第一階段將在2016年完成MassiveMIMO、PDMA、UDN等的原理驗(yàn)證，并啟動外場測試；2017年將具備網(wǎng)絡(luò)測試的環(huán)境，并同時考慮未來的產(chǎn)業(yè)化銜接。在業(yè)務(wù)應(yīng)用方向，車聯(lián)網(wǎng)將被作為研究重點(diǎn)，期望在完成技術(shù)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，推動產(chǎn)業(yè)化。