早在4G網(wǎng)絡(luò)商用之初,業(yè)界就開始了對(duì)下一代移動(dòng)通信技術(shù)的暢想:它可以提供極高的峰值速率,可以支持海量連接,支持非常短的時(shí)延等。
這些籠罩在5G身上的模糊認(rèn)識(shí),經(jīng)過全球運(yùn)營(yíng)商、制造商、學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)這些年的共同努力,已經(jīng)越來越清晰。
對(duì)5G各種紛繁復(fù)雜的設(shè)想目前已經(jīng)收斂,5G的應(yīng)用場(chǎng)景被總結(jié)為3個(gè)典型場(chǎng)景:eMBB、mMTC和URLLC,與各場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵KPI指標(biāo)也被充分討論并被業(yè)界主流接納。為了達(dá)成設(shè)想中的5G KPI指標(biāo),大量的新技術(shù)被提出來討論,在所有的這些技術(shù)中,以下這些關(guān)鍵技術(shù)逐漸被業(yè)界認(rèn)可,預(yù)計(jì)將會(huì)在5G標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)揮重要作用。
多天線技術(shù)(Massive MIMO)
多天線技術(shù)在4G LTE中已經(jīng)發(fā)揮了重要作用,預(yù)計(jì)在5G中將發(fā)揮更大的作用,特別是在高頻通信系統(tǒng)中。在高頻通信系統(tǒng)中,我們需要使用在發(fā)射側(cè)和接收側(cè)的多天線所形成的波束來對(duì)抗高頻信號(hào)的高傳播損耗,這是高頻通信中的核心技術(shù)。當(dāng)然在低頻段我們也已經(jīng)使用多規(guī)模天線陣列Massive MIMO技術(shù),通過實(shí)際的商用以及測(cè)試驗(yàn)證,Massive MIMO可以提高小區(qū)的容量,提升邊緣用戶的吞吐量,進(jìn)而提升用戶體驗(yàn)。
“瘦”設(shè)計(jì)(Lean Design)
“瘦”設(shè)計(jì)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行和前向兼容都是至關(guān)重要的?!笆荨痹O(shè)計(jì)的主要原則可以表述為:盡量少地發(fā)送和用戶數(shù)據(jù)分發(fā)不直接相關(guān)的信號(hào)。這樣的設(shè)計(jì)不僅對(duì)普通的宏覆蓋有好處,對(duì)于密集部署的場(chǎng)景,或業(yè)務(wù)比較多樣的場(chǎng)景尤其有用。它可以讓沒有數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)迅速進(jìn)入深度休眠狀態(tài),從而達(dá)到節(jié)電的目的;同時(shí)沒有數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)休眠后不發(fā)射任何信號(hào),從而降低對(duì)鄰近節(jié)點(diǎn)的干擾。
用戶/控制分離
這里的控制指的是一些系統(tǒng)信息,比如終端在接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要獲取的一些信息。如果實(shí)現(xiàn)了用戶和控制的分離,則我們可以分別為用戶和控制實(shí)行不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)。一般來說,用戶數(shù)據(jù)需要使用密集的傳輸節(jié)點(diǎn)來支持,而控制則應(yīng)該使用一個(gè)廣域的覆蓋來支持。用戶/控制分離的設(shè)計(jì)也應(yīng)該擴(kuò)展到不同頻段和不同RATs,比如用戶數(shù)據(jù)承載在5G的高頻段,而控制信息可以承載在低頻的LTE上。用戶/控制分離也為以后5G基于波束的用戶數(shù)據(jù)傳輸提供了方便。
D2D
在LTE中就已經(jīng)引入了有一定限制的D2D通信功能。在5G開始設(shè)計(jì)階段就把D2D作為整個(gè)無線通信整體解決方案的一部分,而不是作為一種單獨(dú)的解決方案。5G的D2D應(yīng)該不僅包含終端到終端的直接通信,還應(yīng)該包含把終端作為一個(gè)中繼(Relay)來延伸網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。另外,5G的D2D應(yīng)該在網(wǎng)絡(luò)的整體控制之下,尤其是在授權(quán)頻譜下定義的D2D。
Backhaul和Access統(tǒng)一設(shè)計(jì)
無線技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用于backhaul,但一般用于高頻毫米波下的固定點(diǎn)對(duì)固定點(diǎn)視距(LOS)環(huán)境。而在5G時(shí)代,高頻毫米波也將用于接入鏈路(基站和終端),另外在密集低功率部署場(chǎng)景下,無線backhaul也應(yīng)該擴(kuò)展到和接入鏈路一樣的非視距(NLOS)情況下。所以在5G時(shí)代,無線接入鏈路和無線backhaul鏈路不能看作兩種完全獨(dú)立的鏈路,而應(yīng)該把兩者看成一個(gè)有機(jī)的整體,采用一體化的設(shè)計(jì)思路,采用相同的技術(shù)框架和基本相同的具體技術(shù),這樣才能提高頻譜利用率、降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)成本。
為5G貢獻(xiàn)力量
隨著5G技術(shù)的逐漸定型,全球運(yùn)營(yíng)商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)也緊鑼密鼓地開始各項(xiàng)前期準(zhǔn)備工作。5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)被認(rèn)為是未來網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的基石,是引導(dǎo)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)型的極佳機(jī)會(huì),各國(guó)政府都紛紛搶先出臺(tái)各種政策,不遺余力地支持5G以及基于5G的新應(yīng)用的研究工作。
2016年7月15日,美國(guó)政府發(fā)布了AWRI計(jì)劃(Advanced Wireless Research Initiative),聲稱在未來7年內(nèi),美國(guó)政府將投入4億美元,在4個(gè)城市建設(shè)5G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。中國(guó)政府牽頭成立的IMT-2020(5G)推進(jìn)組,主導(dǎo)著中國(guó)5G測(cè)試,吸引了全球主流的移動(dòng)設(shè)備供應(yīng)商的參與。歐盟為了保證歐洲在未來移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位,通過設(shè)立5GPPP項(xiàng)目大力支持5G的技術(shù)研發(fā)。韓國(guó)政府的“創(chuàng)新5G移動(dòng)戰(zhàn)略”計(jì)劃在2014—2020年政府和企業(yè)共同投資1.6萬(wàn)億韓元,目的是把韓國(guó)打造成“5G市場(chǎng)的激活者,5G技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者,5G標(biāo)準(zhǔn)的先行者,5G生態(tài)的革新者”。為了支持2020年的東京夏季奧運(yùn)會(huì),日本總務(wù)?。∕IC)制定了面向2020年的無線電政策草案,鼓勵(lì)5G研發(fā)。
5G產(chǎn)業(yè)風(fēng)起云涌,作為主流的通信設(shè)備供應(yīng)商,中興通訊一直在為5G的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。在5G關(guān)鍵技術(shù)方面,中興通訊提出了多項(xiàng)候選技術(shù),比如針對(duì)新型的多址接入,中興通訊提出了MUSA(Multi-User Shared Access)方案,它可以支持免調(diào)度傳輸,而且可以大幅度提升系統(tǒng)支持的連接數(shù);針對(duì)Massive MIMO技術(shù),中興通訊創(chuàng)造性把它提前應(yīng)用到4G網(wǎng)絡(luò),推出了Pre5G產(chǎn)品并成功在多個(gè)運(yùn)營(yíng)商商用;在2016年10月舉行的ITU-R WP5D#25 會(huì)議上,由中興通訊主導(dǎo)的基于三維數(shù)字地圖的5G高頻混合信道模型,獲得了ITU專家組的認(rèn)可,進(jìn)入了IMT2020(5G)技術(shù)評(píng)估報(bào)告框架,再一次為5G標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)了力量。除了標(biāo)準(zhǔn)與關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研,中興通訊還投入了大量的研發(fā)資源進(jìn)行了多種5G預(yù)商用原型樣機(jī)的開發(fā),并配合運(yùn)營(yíng)商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)開展各種測(cè)試。
2017年上巴塞羅那舉行的世界移動(dòng)通信大會(huì)(Mobile World Congress)上,中興通訊展出了5G高低頻系列化預(yù)商用產(chǎn)品,支持3GPP 5G NR新空口,支持業(yè)界5G主流頻段,采用Massive MIMO、Beam Tracking(波束跟蹤)、 Beam Forming(波束賦形)等5G關(guān)鍵技術(shù),充分滿足5G預(yù)商用部署的多樣化場(chǎng)景和需求,幫助運(yùn)營(yíng)商在5G時(shí)代提前部署搶占先機(jī)。
中興通訊推出了業(yè)界體積最小重量最輕的5G低頻基站,單站數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)10Gbps。同時(shí)在MWC2017高頻現(xiàn)場(chǎng)演示吞吐率超過50Gbps。
為加速5G的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,中興通訊正在和產(chǎn)業(yè)界多方緊密合作,共同為未來5G的多彩體驗(yàn)而努力。目前,中興通訊已與德國(guó)電信、西班牙電信、日本軟銀、韓國(guó)KT、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信等多個(gè)運(yùn)營(yíng)商簽訂5G戰(zhàn)略合作協(xié)議,在5G領(lǐng)域開展全方位的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)合作。
經(jīng)過業(yè)界的共同努力,5G的標(biāo)準(zhǔn)化工作在快速推進(jìn),5G的各種原型系統(tǒng)越來越向商用方向靠近。
展望未來,5G不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的移動(dòng)通信的時(shí)代交替,5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)發(fā)展成為一個(gè)各類創(chuàng)新的使能器,在其上將會(huì)發(fā)展出極其豐富多彩的各類業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信經(jīng)過30多年的發(fā)展,已經(jīng)深刻地改變了人們的日常生活方式。
也許在5G到來后,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),更大的變革還在繼續(xù)。