中興通訊2015年十大無線新技術展望

中興通訊 | 劉守文

中興通訊2015年十大無線新技術展望

中興通訊 | 劉守文

展望未來，更豐富的通信模式、更友好的用戶體驗、更廣泛的應用拓展是重要的發(fā)展方向。而為了應對流量爆炸式增長的挑戰(zhàn)，移動網絡將向無容量限制的“大管道”方向發(fā)展，相關技術將不斷取得突破。

移動互聯(lián)網和物聯(lián)網正以前所未有的速度發(fā)展，從而使移動數(shù)據業(yè)務呈現(xiàn)爆炸式增長。在未來的技術演進中，更豐富的通信模式、更友好的用戶體驗、更廣泛的應用拓展，都是重要的發(fā)展方向。為了應對海量流量的挑戰(zhàn)，移動網絡正向“無容量限制的無線網絡”，即所謂的“大管道”方向發(fā)展，技術不斷取得突破。在面向未來的無線技術演進中，適應應用場景、滿足用戶體驗成為決定因素。

中興通訊作為全球主流移動通訊和解決方案供應商，在面向未來的關鍵技術創(chuàng)新和研究中持續(xù)投入，有些已取得業(yè)界領先，特別是在5G和新技術領域，一直扮演著先鋒角色。本文篩選了2015年中興通訊在無線領域最為關注的十大熱點新技術，與廣大業(yè)界朋友共同交流進步。

一、新多址接入方式NMA

未來5G應用將聚焦到移動寬帶和物聯(lián)網，對廣覆蓋、高容量、低時延、海量連接提出更高需求，5G勢必需要引入新的多址接入方式。較之目前主流無線通信系統(tǒng)中的各種正交、準正交多址方案（TDMA、CDMA、OFDMA），中興通訊首推的新多址技術MUSA（Multi-User Shared Access）是完全基于更為先進的非正交多用戶信息理論的。

MUSA上行接入通過創(chuàng)新設計的復數(shù)域多元碼，以及基于串行干擾消除（SIC）的先進多用戶檢測，讓系統(tǒng)在相同時頻資源上支持數(shù)倍用戶數(shù)量的高可靠接入；并且可以簡化接入流程中的資源調度過程，因而可大為簡化海量接入的系統(tǒng)實現(xiàn)，縮短海量接入的接入時間，降低終端的能耗。MUSA下行則通過創(chuàng)新的增強疊加編碼及疊加符號擴展技術，提供比主流正交多址更高容量的下行傳輸，并同樣能大大簡化終端的實現(xiàn)，降低終端能耗。

二、新編碼調制與鏈路自適應技術

面對5G的核心需求，傳統(tǒng)鏈路自適應技術已經無法予以滿足，而新的編碼調制與鏈路自適應技術可以顯著地提高系統(tǒng)容量、減少傳輸延遲、提高傳輸可靠性、增加用戶的接入數(shù)目。中興通訊提出了軟鏈路自適應（soft link adaptation，SLA）、物理層包編碼（physical layer packet coding，PLPC）、吉比特超高速譯碼器技術（Gbps high speed decoder，GHD）等。

軟鏈路自適應技術提高了信道預測和反饋方法的準確性，解決了開環(huán)鏈路自適應OLLA周期較長、干擾突發(fā)對性能的影響，以及5G各種新場景對QoS的差異化需求（低延遲或超可靠或高吞吐量或高速移動）等問題。物理層包編碼技術可以有效地解決大數(shù)據包與小編碼塊之間的矛盾。吉比特超高速譯碼器技術可以顯著地提高單用戶的速度，滿足5G需要支持超高速用戶數(shù)據速率的要求。

三、多天線技術Massive MIMO

目前無線網絡流量已呈現(xiàn)出爆炸式增長，提升無線網絡容量的方法有很多種，主要包括提升頻譜效率、提高網絡密度、增加系統(tǒng)帶寬、智能業(yè)務分流等，其中大規(guī)模天線陣列技術獲得越來越多的關注。

大規(guī)模天線陣列的基本特征，就是通過在基站側配置數(shù)量眾多的天線陣列（從幾十至幾千），獲得比傳統(tǒng)天線陣列（傳統(tǒng)天線陣列數(shù)不超過8個）更為精確的波束控制能力，然后通過空間復用技術，在相同的時頻資源上，同時服務更多用戶以提升無線通信系統(tǒng)的頻譜效率。大規(guī)模天線陣列可很好地抑制干擾，帶來巨大的小區(qū)內及小區(qū)間的干擾抑制增益，使得整個無線通信系統(tǒng)的容量和覆蓋范圍得到進一步提高。

大規(guī)模天線陣列技術優(yōu)勢明顯，但如何在現(xiàn)實約束條件下充分發(fā)掘其潛在的巨大增益亟待深入研究，特別是對信道信息獲取、天線陣列設計、碼本設計等關鍵技術的研究。中興通訊在相關技術領域取得了一定優(yōu)勢，2014年11月中興通訊攜手中國移動，成功完成全球首個128天線Massive MIMO外場預商用測試。

四、高頻通信

目前無線通信6GHz以下頻譜已經十分擁擠，可用帶寬有限，而30GHz~300GHz有大量的可用頻譜，這些頻譜對無線通信極具吸引力。毫米波頻段相對于現(xiàn)有的蜂窩網載頻傳輸損耗更大。同時由于高頻波長短，單位面積上發(fā)送機和接收機可以配置更多的天線，獲得更大的波束成形增益，以補償額外的路徑損耗。

采用高增益天線的基站，在獲得權值前，無法利用優(yōu)選波束覆蓋到接收端，終端測量不準，通信雙方不能以優(yōu)選波束權值進行數(shù)據通信。移動環(huán)境對準高增益的窄波束困難，若不實現(xiàn)最優(yōu)波束識別，終端無法完成小區(qū)駐留，或勉強駐留小區(qū)但傳輸質量差，與5G網絡的高速率預期相悖。因此，波束識別、跟蹤是高頻通信普遍存在的問題?？稍诟哳l通信系統(tǒng)加入波束發(fā)現(xiàn)過程，通過發(fā)現(xiàn)過程使得基站和終端得以發(fā)現(xiàn)對方，利用優(yōu)選波束進行高數(shù)據量通信。

五、無線回傳Self-backhaul

有線Backhaul使密集部署的成本變得不可接受，而且會大大限制基站部署的靈活性。微波作為Backhaul需要額外的頻譜資源，并且增加了傳輸節(jié)點的硬件成本。在有遮擋時，微波的信道質量將受到嚴重影響，這限制了站址的選擇，降低了部署的靈活性。

Self-backhaul使用與接入鏈路相同的無線傳輸技術和頻率資源，很好地解決了有線backhaul及微波backhaul存在的問題。但Self-backhaul消耗了接入鏈路的可用資源，限制了網絡容量的進一步提高。因此，Self-backhaul容量增強是UDN的一個重要研究方向。

增強Self-backhaul容量的技術手段包括：第一，利用多天線技術進一步擴展空域自由度；第二，通過接收端協(xié)作增強接收能力；第三，利用內容感知技術挖掘相同的服務請求，通過多播/廣播提高資源使用效率；第四，Backhaul鏈路與接入鏈路間動態(tài)資源分配。

六、小區(qū)虛擬化Virtual Cell

小區(qū)虛擬化是解決邊界效應的關鍵，其核心思想是“以用戶為中心”提供服務。虛擬小區(qū)由用戶周圍的多個接入節(jié)點組成，它就像影子一樣隨著用戶的移動及周圍環(huán)境的變化而快速地更新，使得無論用戶在什么位置都可以獲得穩(wěn)定的數(shù)據通信服務，達到一致的用戶體驗。

虛擬小區(qū)打破了以“蜂窩小區(qū)”為中心的傳統(tǒng)移動接入網理念，轉變?yōu)橥耆浴坝脩魹橹行摹钡慕尤刖W絡。即每個接入網絡的用戶擁有一個與用戶相關的“虛擬小區(qū)”，該小區(qū)由用戶周邊的幾個物理小區(qū)組成，物理小區(qū)之間彼此協(xié)作，共同服務于該用戶。當用戶在網絡中移動時，該虛擬小區(qū)包含的物理小區(qū)動態(tài)變化，但虛擬小區(qū)ID保持不變。因而在用戶移動過程中沒有切換發(fā)生，無論用戶身在何處，都能得到來自周邊多個物理小區(qū)的良好信號覆蓋和最佳的接入服務。虛擬小區(qū)是移動接入理念的一次革命，真正實現(xiàn)了從“用戶找網絡”到“網絡追用戶”的夢想。

七、超寬帶基站UBR

據統(tǒng)計，歐洲14個國家的54家運營商中，具備1.8GHz和2.1GHz雙頻段的有45家，占比達到83%。大中型運營商基本上都擁有多個移動頻段牌照，運營商融合也大大加速了無線基礎設施共享進程，無線基礎設施正在逐步從寬帶向超寬帶方向發(fā)展。

2015年，支持多個頻段的超寬帶基站技術UBR（Ultra-Broadband Radio）將會迎來快速發(fā)展機會。超寬帶基站技術突破了一個射頻通道僅支持一個頻段的限制，實現(xiàn)了雙頻段或多頻段同時工作的超寬帶處理能力，其核心技術包括：超寬帶收發(fā)信機技術、超寬帶功放技術、超寬帶DPD技術以及協(xié)同雙工技術等。去年中興通訊在業(yè)界率先推出了1.8GHz+2.1GHz超寬帶UBR基站，單通道365MHz的發(fā)射帶寬能夠支持1.8GHz和2.1GHz兩個頻段同時工作，且能實現(xiàn)雙頻段之間的功率共享。

八、胖基站Fat NodeB

胖基站技術，實質上進一步實現(xiàn)了網絡扁平化，可以滿足更加復雜的應用場景，是一種可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)基站混合組網的新型網絡節(jié)點。

首先，胖基站集成了部分核心網控制面功能，顯著縮短終端接入信令過程。簡化了核心網功能，使得核心網只需專注于與無線制式無關的核心業(yè)務，更容易提供更多的個性化網絡服務。其次，胖基站集成了核心網的網關功能，終端的流量經過胖基站后就可以直接進入PDN網絡，無需回傳到遠端核心網網關。這可以減輕核心網用戶面轉發(fā)負荷，降低傳輸成本。此外，網關下移到基站也為內容本地化提供了便利。在胖基站上同址部署內容服務器，讓終端就近獲取內容，可以大大降低傳輸時延，提升用戶體驗。

中興通訊提出的胖基站解決方案，繼承和發(fā)揚了4G的扁平化思路，以用戶為中心，讓服務和網絡更加扁平，更加貼近終端用戶。

九、NFV/SDN技術

傳統(tǒng)電信網絡專用設備多，相比IT網絡存在更高昂的建設費用、更龐雜的運維開支和更封閉的業(yè)務形式，使運營商在“收”、“支”兩端都面臨窘境。近幾年興起的網絡功能虛擬化NFV（Network Function Virtualization）和SDN（Software Defined Network）技術讓運營商看到了曙光。

NFV的技術基礎是虛擬化技術。虛擬化技術提供了將一套服務器的相關資源（如計算、存儲和網絡）虛擬化成多個不同虛機為不同的用戶使用的手段。在電信網絡中引入虛擬化技術，可以實現(xiàn)電信網絡硬件資源的共享，提升硬件資源的利用率，也為快速引入第三方新業(yè)務開啟了一道方便之門。電信網絡功能本身支持虛擬化后，與專用硬件設備解除了耦合關系，使得電信網絡采用IT化、通用化硬件資源成為可能，有利于運營商降低硬件采購成本。

SDN技術源于IP網絡的路由控制，它通過將路由設備的控制和轉發(fā)相分離，將把網絡中大量繁雜的路由配置工作，轉化成通過控制器集中式配置并下發(fā)到轉發(fā)面執(zhí)行的方式，極大簡化了網絡路由維護工作。同時SDN還可以通過開放北向接口使第三方應用方便地控制網絡中的業(yè)務路由。在電信網絡中引入SDN技術，不但可以提升網絡部署的自動化能力，實現(xiàn)基于業(yè)務的靈活組件調度，同時，通過在移動網絡節(jié)點（如SAE GW）內部引入SDN化理念，還可以有效促進整個網絡的扁平化，提升報文轉發(fā)的效率。

十、設備到設備通信D2D

作為面向5G的關鍵候選技術，設備到設備通信（Device-to-Device，D2D）具有潛在的提高系統(tǒng)性能、提升用戶體驗、擴展蜂窩通信應用的前景，因而受到業(yè)界的廣泛關注。

D2D主要的應用場景包括如下幾個方面：

1．社交應用：用戶通過D2D的發(fā)現(xiàn)和通信功能，可以尋找鄰近區(qū)域的感興趣用戶并進行數(shù)據傳輸和內容分享；

2．網絡流量卸載：將鄰近用戶之間的蜂窩通信切換到D2D模式，節(jié)省空口資源、降低核心網傳輸壓力；

3．物聯(lián)網通信增強：在車聯(lián)網、海量用戶終端、智能家居等存在大量終端的場景中，終端以D2D形式接入到已接入網絡的特定終端，緩解巨量終端接入帶來的擁塞；

4．應急通信：當覆蓋出現(xiàn)盲區(qū)或因災害網絡損壞時，用戶設備通過D2D與位于覆蓋區(qū)域內的用戶設備建立連接，從而以D2D中繼的形式建立與網絡的連接。