目前，4G技術(shù)在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)大規(guī)模商用，面向2020年及未來的第五代移動通信技術(shù)5G已經(jīng)成為國際通信領(lǐng)域關(guān)注的焦點。移動互聯(lián)網(wǎng)正在重新塑造產(chǎn)業(yè)，用戶對于網(wǎng)絡(luò)的要求是更高速、更便捷、更強大，推動移動通信技術(shù)突飛猛進的同時，通信技術(shù)體制更新的步伐也越來越緊湊。
上層引領(lǐng)
今年6月，ITU完成了5G的一個重要里程碑，確定了5G的名稱、愿景和時間表。按照ITU關(guān)于2020年的規(guī)劃，5年后就要全面進入5G了，相比3G、4G發(fā)展的進程，5G的規(guī)劃幾乎是坐上火箭沖云霄的速度。
“業(yè)內(nèi)對于5G的討論甚囂塵上，現(xiàn)在關(guān)注的重點是在2020年之前建成一個無縫連接的社會，并在此后將人、物、數(shù)據(jù)、應(yīng)用、交通系統(tǒng)和城市匯集在一個智能聯(lián)網(wǎng)的通信環(huán)境中。”ITU秘書長趙厚麟表示。
據(jù)了解，在全球范圍內(nèi)，新一輪的競爭已經(jīng)展開。世界各國和各個國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)看到了發(fā)展5G的迫切性，紛紛推出各自的科研支撐計劃，并投入了巨大的研發(fā)力量。歐盟于2013年啟動了面向5G研發(fā)的規(guī)劃，并于今年正式公布了5G的公私合作愿景；日本產(chǎn)業(yè)電波學(xué)會在2014年底公布了5G白皮書；韓國成立了5G技術(shù)論壇，提出2017年試運行5G，2020年開展5G商用進程的目標(biāo);同時ITU、3GPPP等主流國際標(biāo)準(zhǔn)組織也已經(jīng)明確了5G的工作時間表，并且于今年分階段開始開展5G的國際標(biāo)準(zhǔn)制定或者說準(zhǔn)備制定國際標(biāo)準(zhǔn)的工作。
“在全球業(yè)界的共同努力下，5G的概念已經(jīng)逐漸清晰，5G的愿景和特征逐步達成共識，5G關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，已經(jīng)初見碩果，未來五年將是全球5G技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時期，技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)業(yè)發(fā)展都將逐步加快。”科技部副部長曹健林日前表示。
產(chǎn)業(yè)鏈的積極推進是不是能保證順利實現(xiàn)2020年愿景？業(yè)界有專家認為，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)對于5G的理論研究剛剛掀起高潮，要在五年的時間里實現(xiàn)一個被業(yè)界認為是“顛覆性”的技術(shù)，被國際電信聯(lián)盟認可，并達到全球推廣的程度，并不容易。
時間緊、任務(wù)重，怎么破？
多樣化而不是一枝獨秀
目前，全球已在5G需求與愿景方面的討論中，超可靠性、超大規(guī)模、超高密集度和超無線連接是最重要的關(guān)鍵詞，同時在技術(shù)路線和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上也已經(jīng)明確了幾個主要的方向，取得較高的共識。
未來，5G將滿足人們在居住、工作、休閑和交通等各種區(qū)域的多樣化業(yè)務(wù)需求，即便在密集住宅區(qū)、辦公室、體育場、露天集會、地鐵、快速路、高鐵和廣域覆蓋等具有超高流量密度、超高連接數(shù)密度、超高移動性特征的場景，也可以為用戶提供超高清視頻、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、云桌面、在線游戲等極致業(yè)務(wù)體驗。
與此同時，5G還將滲透到物聯(lián)網(wǎng)及各種行業(yè)領(lǐng)域，與工業(yè)設(shè)施、醫(yī)療儀器、交通工具等深度融合，有效滿足工業(yè)、醫(yī)療、交通等垂直行業(yè)的多樣化業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)真正的“網(wǎng)絡(luò)觸手可及”。
面向不同場景、提供高速便捷通信，5G因此成為顛覆行業(yè)和生活的關(guān)鍵技術(shù)，這些進一步明確了5G更加突出以用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)。5G將解決多樣化應(yīng)用場景下差異化性能指標(biāo)帶來的挑戰(zhàn)，不同應(yīng)用場景面臨的性能挑戰(zhàn)有所不同，用戶體驗速率、流量密度、時延、能效和連接數(shù)都可能成為不同場景的挑戰(zhàn)性指標(biāo)。
中國移動研究院首席科學(xué)家易芝玲提出：“從1G到4G的發(fā)展階段當(dāng)中，總會有一個獨領(lǐng)風(fēng)騷的技術(shù)，這個技術(shù)漸漸一家獨大，但是在5G的系統(tǒng)當(dāng)中，不會有一枝獨秀的情況了，會有更加多樣化的KPI。”
技術(shù)路線傾向再演進
創(chuàng)新還是演進？5G在總體技術(shù)路線方面的選擇一直是最大的分歧所在。業(yè)界普遍認為，4G演進空口能夠在一定程度上滿足移動互聯(lián)網(wǎng)的需求，全新無線空口重點要解決物聯(lián)網(wǎng)各場景的問題。以演進為主的觀點認為，5G高頻段、新空口重點解決物聯(lián)網(wǎng)場景的問題，在低頻段主要采用LTE演進技術(shù)來滿足移動互聯(lián)網(wǎng)的需求，在低頻段不需要新空口。
而以創(chuàng)新為主的觀點認為，5G無線技術(shù)具有較大的創(chuàng)新空間，低頻、高頻段采用統(tǒng)一的全新空口技術(shù)框架，根據(jù)頻段、場景進行調(diào)整，形成低頻和高頻兩種不同的技術(shù)方案，以滿足移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)多種場景的技術(shù)需求。因此，在5G無線新空口與4G演進空口的側(cè)重與適用范圍以及低頻段與高頻段的結(jié)合問題上，存在較大爭議。
現(xiàn)在業(yè)界很多觀點提出，正如前文所說，5G研究高潮的興起到量產(chǎn)和投入市場的熱潮之間，按照規(guī)劃的時間點，恐怕只有二三年的時間。根據(jù)通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，在未來幾年里出現(xiàn)革命性的空口技術(shù)存在很大的挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)，5G技術(shù)應(yīng)是現(xiàn)有技術(shù)的新組合，4GLTE就是作為長期演進的技術(shù)，因此說5G是4G技術(shù)的再演進。
對于支撐5G無線技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)方面，國內(nèi)外已經(jīng)形成了相對共識，例如我國IMT-2020（5G）推進組提出了包括“大規(guī)模天線、新型多址、密集組網(wǎng)、全頻段技術(shù)+全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”在內(nèi)的“4+1”的關(guān)鍵技術(shù)。
在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，5G作為萬物互聯(lián)的開始，業(yè)內(nèi)普遍認為需要基于SDN/NFV的平臺技術(shù)實現(xiàn)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，特別是如何解決物聯(lián)網(wǎng)等多樣化場景的問題，引入SDN/NFV概念的切片式網(wǎng)絡(luò)來滿足不同場景對帶寬、時延的要求。從而實現(xiàn)5G從核心網(wǎng)到接入網(wǎng)以及空口部分中每個網(wǎng)絡(luò)單元的“敏捷性”。
頻率加強規(guī)劃管理
任何一項技術(shù)的誕生及發(fā)展應(yīng)該首先考慮有沒有充足的無線電頻譜資源來支撐發(fā)展。頻率是5G繞不開的話題，也是決定其成敗的關(guān)鍵。
“面對5G提出的美好愿景，更加要統(tǒng)籌考慮覆蓋容量、性能及連接的問題，因此在頻率的規(guī)劃和指配上就要進行高低頻率的帶寬搭配。”工信部無線電管理局頻率規(guī)劃處處長李恒帥在接受采訪時表示。
隨著5G技術(shù)的發(fā)展，對頻率的使用提出更高的要求。針對5G大流量、高密度的需求，要有300MHz以上的連續(xù)頻譜作為支持，我國認為最好在4GHz～6GHz頻段內(nèi)尋找到適合的頻譜，同時在6GHz以上頻段開展頻率規(guī)劃研究工作。
截至目前，我國共為移動通信系統(tǒng)規(guī)劃了687兆頻率用于承載2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)。“隨著5G的發(fā)展，將來也會為5G繼續(xù)規(guī)劃新的頻率。”李恒帥介紹。
他進一步透露，“6GHz以上頻段，我們預(yù)留了包括22GHz、71GHz、81GHz等頻段為后續(xù)研究埋下伏筆。”同時，面對頻率日趨緊張、需求不斷加大的情況，為了提高頻譜使用的效率，在無線電管理中將會引入動態(tài)頻率共享的機制，對頻率進行精細化管理。與此同時，頻率市場化的探索和審計評估機制的引入也將逐漸引入，發(fā)揮更大價值。
形成全球共識
由ITU提出的5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在全球標(biāo)準(zhǔn)化，將被國際認可。ITU完成5G目標(biāo)聲明的同時表示，下一步將從2016年初開始逐步定義5G的技術(shù)性能要求，同時考慮未來各種不同情形和使用情況的需求，然后規(guī)定評估納入候選無線接口技術(shù)的評估標(biāo)準(zhǔn)。
在國內(nèi)，科技部則于2013年設(shè)立了未來移動通信科技重點專項，并且組織專家系統(tǒng)規(guī)劃了中國移動通信技術(shù)研發(fā)工作，專項工作面向2020年移動通信應(yīng)用需求，將分三個階段組織實施，提出5G的愿景，突破網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無線組網(wǎng)、無線傳輸、新頻譜開發(fā)與利用等關(guān)鍵技術(shù)，為推動國際5G技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研究奠定基礎(chǔ)。
曹健林表示，在“863計劃”中已經(jīng)分兩期部署啟動了5G移動通信與系統(tǒng)先期研究重大項目，累計投入經(jīng)費2.5億元，新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)的科技重大專項也從今年開始部署5G技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)。
目前，有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已初步明確2016年正式啟動標(biāo)準(zhǔn)的研制，部分國家已經(jīng)提出5G商用的時間表，中國也提出了力爭2020年啟動5G網(wǎng)絡(luò)商用的目標(biāo)。
隨即，5G研究將從概念的研究進入到基本性研究的新階段。
工信部總工程師張峰指出：“未來，5G應(yīng)用的場景將從移動互聯(lián)網(wǎng)擴展到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，需要全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和物件接口同時滿足移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的需求，為解決多樣化應(yīng)用場景提供保障，這既是巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，同時也孕育著巨大的創(chuàng)新空間。因此要進一步加強國際合作，應(yīng)重點加強在5G標(biāo)準(zhǔn)和頻率上的合作。共同推動形成全球統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn)，在5G通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的愿景，以及需求研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、全球標(biāo)準(zhǔn)化和頻譜間隔等領(lǐng)域開展深入的交流，以更加開放的姿態(tài)，加強國際合作，努力推動建立5G的全球共識。”
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