加速邁入網(wǎng)絡(luò)試驗階段 5G研發(fā)“只爭朝夕”

如果說一個月之前，提到5G您想到的只是更高的峰值速率、更有效的頻譜利用等抽象概念，那么現(xiàn)在5G給人們的認(rèn)識正逐漸具象：近日，愛立信在無線環(huán)境下實時演示了5G準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，在15GHz頻譜上實現(xiàn)了5Gbit/s的吞吐速率。一個直觀的對比是，5G網(wǎng)速是現(xiàn)在最快的4G網(wǎng)速的250倍，這讓抽象的5G瞬間變得清晰而具體。

隨著類似試驗的進(jìn)行，5G研發(fā)也從理論研究進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)試驗階段。而這距離2012年全球主要國家和地區(qū)開展5G研發(fā)也不過兩年時間。這樣的速度是否操之過急?其實不然，無論從戶需求變化還是全球4G競爭格局來看，5G研發(fā)都可謂“只爭朝夕”。

需求和競爭雙因素驅(qū)動

首先來看看用戶需求的變化。移動通信演進(jìn)的最主要驅(qū)動力是用戶需求，而推動5G加速發(fā)展的就是用戶對物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)需求的增長。

面向未來，超高清、3D和浸入式視頻的流行將對數(shù)據(jù)速率提出較高要求，增強(qiáng)現(xiàn)實、云桌面、在線游戲等業(yè)務(wù)，不僅對上下行數(shù)據(jù)傳輸速率提出挑戰(zhàn)，同時也對時延提出了無感知的苛刻要求，社交網(wǎng)絡(luò)流行更是對信令資源造成大量消耗;在物聯(lián)網(wǎng)方面，視頻監(jiān)控和移動醫(yī)療等業(yè)務(wù)都需要高速率網(wǎng)絡(luò)來支撐，車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制等業(yè)務(wù)則要求毫秒級的時延和接近100%的可靠性。此外，用戶還希望網(wǎng)絡(luò)成本更低、安全性更高。

為此，移動網(wǎng)絡(luò)需要具備更強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性，才能適應(yīng)海量的設(shè)備連接和多樣化的需求。而3G網(wǎng)絡(luò)在某些情況下已經(jīng)力不從心;隨著用戶規(guī)模的擴(kuò)大，4G網(wǎng)絡(luò)也不能保證未來持續(xù)擁有良好的性能表現(xiàn)，速度更快、頻譜效率更高、成本更低、安全性能更佳的5G成為網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)之必需。

從全球4G競爭形勢來看，當(dāng)前4G在北美、日本、韓國發(fā)展態(tài)勢最為迅猛，為了能在下一代通信技術(shù)上搶占制高點，這些國家的政府機(jī)構(gòu)和運營商對5G標(biāo)準(zhǔn)化的渴求非常迫切，走在了全球5G研究的前列。

雙重因素推動下，全球5G加速發(fā)展。業(yè)界達(dá)成的共識為，2015年ITU形成5G的需求定義，2020年具備全球商用的能力。在這個大時間表基礎(chǔ)上，各組織研究內(nèi)容、方向和進(jìn)度有所差別。其中，日本的NTT docomo和韓國的SK電訊都是在5G方面較為領(lǐng)先的運營商，此次愛立信在15GHz頻譜上實現(xiàn)5Gbit/s的吞吐速率，則走在了全球5G研發(fā)的前列。

5G認(rèn)知漸清晰

隨著5G研發(fā)的加速度進(jìn)行，人們對5G的認(rèn)識也逐漸清晰。IMT-2020(5G)推進(jìn)組在最近發(fā)布的《5G愿景與需求》中提出：5G將為用戶提供光纖般的接入速率，“零”時延的使用體驗，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度、超高連接數(shù)密度和超高移動性等多場景的一致服務(wù)，業(yè)務(wù)及用戶感知的智能優(yōu)化，同時將為網(wǎng)絡(luò)帶來超百倍能效提升和超百倍的比特成本降低，最終實現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。

工信部通信發(fā)展司司長聞庫認(rèn)為，潛在的5G技術(shù)，包括基于MIMO的更大規(guī)模天線矩陣、全雙工技術(shù)、非正交多址、增強(qiáng)多載波、新型編碼調(diào)制等。此外，C-RAN、SDN、NFV等也將在未來的網(wǎng)絡(luò)接入等環(huán)節(jié)發(fā)揮極大的作用。

在METIS項目負(fù)責(zé)人、愛立信大師級研究員Afif Osseiran博士看來，5G的未來可以用“快、密、全、佳、實”五個字來形象概括：快，即“前所未有的高速率”;密，即“支持人口密集地區(qū)的優(yōu)質(zhì)通信”;全，即“支持各類聯(lián)網(wǎng)設(shè)備”;佳，即“最佳體驗如影隨形”;實，即“超實時、超可靠”。

為了達(dá)到“快、密、全、佳、實”的應(yīng)用場景，METIS還將5G目標(biāo)落到了具體的數(shù)字上：第一，在人口密集的城市環(huán)境中，5G將提供10Gbit/s至1000Gbit/s的速率，是目前的10~100倍;第二，單位面積或單用戶移動數(shù)據(jù)將增加1000倍，即超過100Gbit/s/km2或500GB/用戶/月;第三，互聯(lián)終端設(shè)備數(shù)量將增加10到100倍;第四，低功耗大型通信設(shè)備的電池使用壽命將延長10倍，傳感器或傳呼機(jī)等終端設(shè)備的電池使用壽命將達(dá)到10年;第五，支持超快速響應(yīng)應(yīng)用，如“觸覺互聯(lián)網(wǎng)”，實現(xiàn)低于5微秒內(nèi)端到端時延，并具有很高的可靠性;第六，在滿足上述要求的前提下，單位面積成本和能耗不高于當(dāng)前蜂窩系統(tǒng)。

愛立信技術(shù)專家認(rèn)為，要滿足上述復(fù)雜應(yīng)用目標(biāo)，5G就不再是單一的某一種技術(shù)，而是對現(xiàn)有的無線技術(shù)的演進(jìn)和作為補(bǔ)充的新技術(shù)的無縫集成的組合。5G網(wǎng)絡(luò)要同時支持3G與4G無線接入網(wǎng)的融合、固定接入網(wǎng)與無線接入網(wǎng)的融合，以及傳統(tǒng)接入技術(shù)與新的5G接入技術(shù)的融合。此外，面向5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)創(chuàng)新中，SDN和NFV將得以延伸和重用。

傳輸網(wǎng)需同步提升

一個完整的移動網(wǎng)絡(luò)包括核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和無線側(cè)等部分，5G到來后隨著網(wǎng)絡(luò)流量的增長以及無線側(cè)網(wǎng)絡(luò)的日益復(fù)雜，傳輸網(wǎng)部分也將面臨升級的壓力，否則將會成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)。

電信和IT正在走向融合，通信領(lǐng)域向“用戶驅(qū)動”型行業(yè)轉(zhuǎn)變，移動寬帶的大規(guī)模使用也推進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的變革，回傳網(wǎng)絡(luò)中傳輸、路由和服務(wù)的優(yōu)化需求也應(yīng)運而生。

與此同時，網(wǎng)絡(luò)訪問方式正變得越來越復(fù)雜和多樣化，很快我們就會看到，5G、LTE-Advanced、Wi-Fi和混合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及有線連接，組成“大熔爐”式的網(wǎng)絡(luò)。而具體說到5G，未來的5G傳輸網(wǎng)絡(luò)必須能有力支撐擴(kuò)展的用戶服務(wù)和云連接，成為服務(wù)創(chuàng)新的平臺。

據(jù)悉，愛立信已經(jīng)意識到傳輸網(wǎng)升級的重要性，近日，愛立信、Acreo和皇家理工學(xué)院聯(lián)合成立了5G傳輸實驗室，該實驗室位于瑞典西斯塔，致力于改變網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計，甚至使其超越當(dāng)今最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)，為5G在2020年左右的問世提前布局。研究人員將著手解決所有網(wǎng)絡(luò)層的動態(tài)運營問題、移動和固定訪問流量的共同傳輸問題，以及不同服務(wù)和應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)管理一體化等問題。