移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，正以前所未有的速度發(fā)展，從而使移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈爆炸性增長。在未來的技術(shù)演進(jìn)中，更豐富的通信模式、更好的用戶體驗，更廣泛的應(yīng)用拓展，都是重要的發(fā)展方向。為了應(yīng)對海量流量的挑戰(zhàn)，移動網(wǎng)絡(luò)正向“無容量限制的無線網(wǎng)絡(luò)”，即 “大管道”方向發(fā)展，技術(shù)不斷取得突破。在面向未來的無線技術(shù)演進(jìn)中，適應(yīng)應(yīng)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信和解決方案供應(yīng)商，在面向未來的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和研究中持續(xù)投入，特別在5G和新技術(shù)領(lǐng)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(lǐng)域最為的關(guān)注十大熱點新技術(shù)，與業(yè)界廣大朋友共同交流。
一、新多址接入方式
未來5G應(yīng)用已經(jīng)聚焦到移動寬帶和物聯(lián)網(wǎng)，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(zhǔn)正交多址方案(TDMA/CDMA/OFDMA)，中興通訊首推的新多址技術(shù)MUSA(Multi-User Shared Access)基于更先進(jìn)的非正交多用戶信息理論。
MUSA上行接入通過創(chuàng)新設(shè)計的復(fù)數(shù)域多元碼以及基于串行干擾消除(SIC)的先進(jìn)多用戶檢測，讓系統(tǒng)在相同時頻資源上支持?jǐn)?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(diào)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(shù)，提供比主流正交多址更高容量的下行傳輸，并同樣能大為簡化終端的實現(xiàn)，降低終端能耗。
二、新編碼調(diào)制與鏈路自適應(yīng)技術(shù)
面對5G的核心需求，傳統(tǒng)鏈路自適應(yīng)技術(shù)已經(jīng)無法滿足，而新的編碼調(diào)制與鏈路自適應(yīng)技術(shù)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(yīng)(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(shù)(Gbps high speed decoder，GHD)等。
軟鏈路自適應(yīng)技術(shù)提高了信道預(yù)測和反饋方法的準(zhǔn)確性，解決了開環(huán)鏈路自適應(yīng)OLLA的周期較長、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/超可靠/高吞吐量/高速移動)等問題。物理層包編碼技術(shù)可以有效解決大數(shù)據(jù)包與小編碼塊之間的矛盾。吉比特超高速譯碼器技術(shù)可以顯著地提高單用戶的速度，滿足5G支持超高速用戶數(shù)據(jù)速率的要求。
三、多天線技術(shù)(Massive MIMO)
目前無線網(wǎng)絡(luò)流量已呈現(xiàn)爆炸式增長，提升無線網(wǎng)絡(luò)容量的方法主要包括：提升頻譜效率、提高網(wǎng)絡(luò)密度、增加系統(tǒng)帶寬、智能業(yè)務(wù)分流等。其中大規(guī)模天線陣列技術(shù)獲得越來越多的關(guān)注。
大規(guī)模天線陣列的基本特征，就是通過在基站側(cè)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(fù)用技術(shù)，在相同的時頻資源上，同時服務(wù)更多用戶來提升無線通信系統(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(nèi)及小區(qū)間的干擾抑制增益，使得整個無線通信系統(tǒng)的容量和覆蓋范圍進(jìn)一步提高。
大規(guī)模天線陣列技術(shù)優(yōu)勢明顯，但如何在現(xiàn)實約束條件下充分挖掘其潛在的巨大增益亟待深入研究，特別是信道信息獲取、天線陣列設(shè)計、碼本設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)的研究，中興通訊在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)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(yù)商用測試。
四、高頻通信
目前無線通信6GHz以下頻譜已經(jīng)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(wǎng)載頻其傳輸損耗大。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，來補償額外的路徑損耗。
采用高增益天線的基站，在獲得權(quán)值前，無法利用優(yōu)選波束覆蓋到接收端，終端測量不準(zhǔn)，通信雙方不能以優(yōu)選波束權(quán)值進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。移動環(huán)境對準(zhǔn)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(zhì)量差，與5G網(wǎng)絡(luò)的高速率預(yù)期相悖。因此波束識別、跟蹤是高頻通信的關(guān)鍵問題。需在在高頻通信系統(tǒng)加入波束發(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(jìn)行高數(shù)據(jù)量通信。
五、無線回傳
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(zhì)量將受到嚴(yán)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(shù)和頻率資源，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(wǎng)絡(luò)容量的進(jìn)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(shù)手段包括：利用多天線技術(shù)進(jìn)一步擴展空域自由度;通過接收端協(xié)作增強接收能力;利用內(nèi)容感知技術(shù)挖掘相同的服務(wù)請求，通過多播/廣播提高資源使用效率;backhaul鏈路與接入鏈路間動態(tài)資源分配。
六、小區(qū)虛擬化
小區(qū)虛擬化(Virtual Cell)是解決邊界效應(yīng)的關(guān)鍵，其核心思想是“以用戶為中心”提供服務(wù)。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)境的變化而快速的更新，使得無論用戶在什么位置都可以獲得穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，達(dá)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(wǎng)理念，轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆?ldquo;用戶為中心”的接入網(wǎng)絡(luò)。即每個接入網(wǎng)絡(luò)的用戶擁有一個跟用戶相關(guān)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(wù)于該用戶。當(dāng)用戶在網(wǎng)絡(luò)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(wù)。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(wǎng)絡(luò)”到“網(wǎng)絡(luò)追用戶”的轉(zhuǎn)變。
七、超寬帶基站UBR
據(jù)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(dá)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(chǔ)設(shè)施共享進(jìn)程，無線基礎(chǔ)設(shè)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(shù)UBR(Ultra Broadband Radio)將會迎來快速發(fā)展機會。超寬帶基站技術(shù)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(shù)包括：超寬帶收發(fā)信機技術(shù)、超寬帶功放技術(shù)、超寬帶DPD技術(shù)以及協(xié)同雙工技術(shù)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
胖基站(Fat NodeB)技術(shù)，實質(zhì)是進(jìn)一步實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)扁平化，可以滿足更加復(fù)雜的應(yīng)用場景，是一種可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)基站混合組網(wǎng)的新型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。
首先，胖基站集成了部分核心網(wǎng)控制面功能，顯著縮短終端接入信令過程，簡化了核心網(wǎng)功能，使得核心網(wǎng)只需專注于與無線制式無關(guān)的核心業(yè)務(wù)，更容易提供更多的個性化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其次，胖基站集成了核心網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)功能，終端的流量經(jīng)過胖基站后直接進(jìn)入PDN網(wǎng)絡(luò)，無需回傳到遠(yuǎn)端核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，減輕核心網(wǎng)用戶面轉(zhuǎn)發(fā)負(fù)荷，降低傳輸成本。此外，網(wǎng)關(guān)下移到基站也為內(nèi)容本地化提供了便利。在胖基站上同址部署內(nèi)容服務(wù)器，讓終端就近獲取內(nèi)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(wù)和網(wǎng)絡(luò)更加扁平，更加貼近終端用戶。
九、NFV/SDN技術(shù)
傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)專用設(shè)備多，相比IT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費用更高、運維復(fù)雜、業(yè)務(wù)形式封閉，使運營商在“收”“支”兩端都面臨窘境。近幾年興起的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network Function Virtualization，NFV)和(Software Defined Network，SDN)技術(shù)讓運營商看到了曙光。
NFV的技術(shù)基礎(chǔ)是虛擬化技術(shù)。虛擬化技術(shù)提供了將一套服務(wù)器的相關(guān)資源(如計算、存儲和網(wǎng)絡(luò))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(wǎng)絡(luò)中引入虛擬化技術(shù)，可以實現(xiàn)電信網(wǎng)絡(luò)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(wù)開啟了一道方便之門。電信網(wǎng)絡(luò)功能本身支持虛擬化后，與專用硬件設(shè)備解耦，使得電信網(wǎng)絡(luò)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(shù)源于IP網(wǎng)絡(luò)的路由控制，它通過將路由設(shè)備的控制和轉(zhuǎn)發(fā)相分離，將對網(wǎng)絡(luò)中大量路由器繁雜的路由配置工作轉(zhuǎn)化成通過控制器集中式配置并下發(fā)到轉(zhuǎn)發(fā)面執(zhí)行的方式，極大簡化了網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)工作。同時SDN還可以通過開放北向接口使第三方應(yīng)用方便地控制網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)路由。在電信網(wǎng)絡(luò)中引入SDN技術(shù)，不但可以提升網(wǎng)絡(luò)部署的自動化能力，實現(xiàn)基于業(yè)務(wù)的靈活組件調(diào)度，同時，通過在移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(如SAE GW)內(nèi)部引入SDN化理念，還可以有效促進(jìn)整個網(wǎng)絡(luò)的扁平化，提升報文轉(zhuǎn)發(fā)的效率。
十、設(shè)備到設(shè)備通信D2D
作為面向5G的關(guān)鍵候選技術(shù)，設(shè)備到設(shè)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(yīng)用的前景，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。
D2D主要的應(yīng)用場景包括以下幾方面。
● 社交應(yīng)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、內(nèi)容分享;
● 網(wǎng)絡(luò)流量卸載：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(wǎng)傳輸壓力;
● 物聯(lián)網(wǎng)通信增強：在車聯(lián)網(wǎng)、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(wǎng)絡(luò)的特定終端，緩解巨量終端接入帶來的擁塞;
● 應(yīng)急通信：當(dāng)覆蓋出現(xiàn)盲區(qū)或因災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)損壞時，用戶設(shè)備通過D2D與位于覆蓋內(nèi)的用戶設(shè)備建立連接，從而以D2D中繼的形式建立與網(wǎng)絡(luò)的連接。
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