2015年無(wú)線領(lǐng)域十大熱點(diǎn)新技術(shù)

 移動(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈爆炸性增長(zhǎng)。在未來(lái)的技術(shù)演進(jìn)中，更豐富的通信模式、更好的用戶體驗(yàn)，更廣泛的應(yīng)用拓展，都是重要的發(fā)展方向。為了應(yīng)對(duì)海量流量的挑戰(zhàn)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正向“無(wú)容量限制的無(wú)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(lái)的無(wú)線技術(shù)演進(jìn)中，適應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景、滿足用戶體驗(yàn)成為決定因素。

中興通訊作為全球主流移動(dòng)通信和解決方案供應(yīng)商，在面向未來(lái)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(wú)線領(lǐng)域最為的關(guān)注十大熱點(diǎn)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(lái)5G應(yīng)用已經(jīng)聚焦到移動(dòng)寬帶和物聯(lián)網(wǎng)，對(duì)廣覆蓋、高容量、低時(shí)延、海量連接提出更高需求，5G勢(shì)必需要引入新的多址接入方式。較之目前主流無(wú)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(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(cè)，讓系統(tǒng)在相同時(shí)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(jiǎn)化接入流程中的資源調(diào)度過(guò)程，因而可大為簡(jiǎn)化海量接入的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，縮短海量接入的接入時(shí)間，降低終端能耗。MUSA下行則通過(guò)創(chuàng)新的增強(qiáng)疊加編碼及疊加符號(hào)擴(kuò)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(jiǎn)化終端的實(shí)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(duì)5G的核心需求，傳統(tǒng)鏈路自適應(yīng)技術(shù)已經(jīng)無(wú)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(cè)和反饋方法的準(zhǔn)確性，解決了開(kāi)環(huán)鏈路自適應(yīng)OLLA的周期較長(zhǎng)、干擾突發(fā)對(duì)性能的影響，以及5G各種新場(chǎng)景對(duì)QoS的差異化需求(低延遲/超可靠/高吞吐量/高速移動(dòng))等問(wèn)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)流量已呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，提升無(wú)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(lái)越多的關(guān)注。

大規(guī)模天線陣列的基本特征，就是通過(guò)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(guò)8個(gè))更為精確的波束控制能力，然后通過(guò)空間復(fù)用技術(shù)，在相同的時(shí)頻資源上，同時(shí)服務(wù)更多用戶來(lái)提升無(wú)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(lái)巨大的小區(qū)內(nèi)及小區(qū)間的干擾抑制增益，使得整個(gè)無(wú)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(shì)明顯，但如何在現(xiàn)實(shí)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(jì)、碼本設(shè)計(jì)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(shì)，2014年11月中興通訊攜手中國(guó)移動(dòng)，成功完成全球首個(gè)128天線Massive MIMO外場(chǎng)預(yù)商用測(cè)試。

四、高頻通信

目前無(wú)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(duì)無(wú)線通信極具吸引力。毫米波頻段相對(duì)于現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)載頻其傳輸損耗大。由于高頻波長(zhǎng)短，單位面積上發(fā)送機(jī)和接收機(jī)可以配置更多的天線獲得更大的波束成形增益，來(lái)補(bǔ)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(wú)法利用優(yōu)選波束覆蓋到接收端，終端測(cè)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(dòng)環(huán)境對(duì)準(zhǔn)高增益的窄波束困難，若不實(shí)現(xiàn)最優(yōu)波束識(shí)別，終端無(wú)法完成小區(qū)駐留或勉強(qiáng)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(shí)別、跟蹤是高頻通信的關(guān)鍵問(wèn)題。需在在高頻通信系統(tǒng)加入波束發(fā)現(xiàn)過(guò)程，使得基站和終端得以發(fā)現(xiàn)對(duì)方，利用優(yōu)選波束進(jìn)行高數(shù)據(jù)量通信。

五、無(wú)線回傳

有線backhaul使密集部署的成本變得不可接受，而且會(huì)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(diǎn)的硬件成本。在有遮擋時(shí)，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(wú)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(wèn)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(qiáng)是UDN的一個(gè)重要研究方向。

增強(qiáng)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(kuò)展空域自由度;通過(guò)接收端協(xié)作增強(qiáng)接收能力;利用內(nèi)容感知技術(shù)挖掘相同的服務(wù)請(qǐng)求，通過(guò)多播/廣播提高資源使用效率;backhaul鏈路與接入鏈路間動(dòng)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(gè)接入節(jié)點(diǎn)組成，它就像影子一樣隨著用戶的移動(dòng)及周圍環(huán)境的變化而快速的更新，使得無(wú)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(yàn)。

虛擬小區(qū)打破了以“蜂窩小區(qū)”為中心的傳統(tǒng)移動(dòng)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(gè)接入網(wǎng)絡(luò)的用戶擁有一個(gè)跟用戶相關(guān)的“虛擬小區(qū)”，該小區(qū)由用戶周邊的幾個(gè)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(dòng)時(shí)，該虛擬小區(qū)包含的物理小區(qū)動(dòng)態(tài)變化，但虛擬小區(qū)ID保持不變。因而在用戶移動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有切換發(fā)生，無(wú)論用戶身在何處，都能得到來(lái)自周邊多個(gè)物理小區(qū)的良好信號(hào)覆蓋和最佳的接入服務(wù)。虛擬小區(qū)是移動(dòng)接入理念的一次革命，真正實(shí)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(jì)，歐洲14個(gè)國(guó)家的54家運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)商基本上都擁有多個(gè)移動(dòng)頻段牌照，運(yùn)營(yíng)商融合也大大加速了無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施共享進(jìn)程，無(wú)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(gè)頻段的超寬帶基站技術(shù)UBR(Ultra Broadband Radio)將會(huì)迎來(lái)快速發(fā)展機(jī)會(huì)。超寬帶基站技術(shù)突破了一個(gè)射頻通道僅支持一個(gè)頻段的限制，實(shí)現(xiàn)了雙頻段或多頻段同時(shí)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(jī)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(gè)頻段同時(shí)工作，且能實(shí)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(shí)質(zhì)是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)扁平化，可以滿足更加復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，是一種可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)基站混合組網(wǎng)的新型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

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(guò)程，簡(jiǎn)化了核心網(wǎng)功能，使得核心網(wǎng)只需專注于與無(wú)線制式無(wú)關(guān)的核心業(yè)務(wù)，更容易提供更多的個(gè)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(guò)胖基站后直接進(jìn)入PDN網(wǎng)絡(luò)，無(wú)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(shí)延，提升用戶體驗(yàn)。

中興通訊提出的胖基站解決方案，繼承和發(fā)揚(yáng)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(fèi)用更高、運(yùn)維復(fù)雜、業(yè)務(wù)形式封閉，使運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)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(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò))虛擬化成多個(gè)不同虛機(jī)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(shí)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(kāi)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(yùn)營(yíng)商降低硬件采購(gòu)成本。

SDN技術(shù)源于IP網(wǎng)絡(luò)的路由控制，它通過(guò)將路由設(shè)備的控制和轉(zhuǎn)發(fā)相分離，將對(duì)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(guò)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(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)工作。同時(shí)SDN還可以通過(guò)開(kāi)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(dòng)化能力，實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)的靈活組件調(diào)度，同時(shí)，通過(guò)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(如SAE GW)內(nèi)部引入SDN化理念，還可以有效促進(jìn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的扁平化，提升報(bào)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(yàn)、擴(kuò)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(chǎng)景包括以下幾方面。

● 社交應(yīng)用：用戶通過(guò)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(qiáng)：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(chǎng)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(lái)的擁塞;

● 應(yīng)急通信：當(dāng)覆蓋出現(xiàn)盲區(qū)或因?yàn)?zāi)害網(wǎng)絡(luò)損壞時(shí)，用戶設(shè)備通過(guò)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。