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2017年12月16日
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精彩5G,智享未来——从2017世界移动大会看5G发展
2017-3-20 10:43:22
    
              



  2017世界移动大会(2月27日-3月2日)点燃了万物互联运动会的火炬。本届大会各方联合加速推进5G测试,全球统一的5G(IMT2020)标准呼之欲出。中国网络设备制造商表现令人惊喜,已经站在技术标准制定、技术创新全球第一阵营。全球各大运营商也不甘落后,日本运营商NTTDoCoMo今年在将东京地区推出一个5G试验网络;AT&T今年将在奥斯汀市和印第安纳波利斯时部署5G网络;Verizon将于今年上半年在10多个城市提供预商用5G服务;韩国则很有可能在2018年平昌冬奥会开幕前正式上马5G;澳大利亚在2018举行的英联邦运动会期间试用5G。国内三大运营商更是摩拳擦掌,联合研发、场外测试、发布白皮书。这朵5G云飘来得真快,它的云展云舒必将成就未来移动事业的辉煌。
              5G技术演进进展和关键的技术创新
  1.5G的技术演进进展
  5G(IMT-2020)标准化。从5G标准化的时间表来看,2012-2015年制定规划远景,启动研究;2016-2017年评估标准,征集研究,制定参数;2018-2019年会完成5G技术规范和标准稿;2019-2020年,出台5G架构、规范、标准,5G将进入到正式商用部署阶段。从目前进展来看,会提前实现这个目标。
  关键技术。从关键技术取得的进展来看,大规模天线,新型多址技术,新型载波聚合,全双工,高频段通信技术,射频调制解调技术,网络切片技术,控制承载分离,网络功能重构等均已取得突破。如华为、爱立信的网络切片技术,华为、爱立信、三星的高频段通信技术,中兴、大唐、英特尔的大规模天线,大唐的非正交多址技术等等,这些都已完成场外测试。
  应用场景。从5G的应用场景方面进展来看,ITU明确定义将5G大体划分为三类典型:一是增强型移动宽带(eMBB),主要用于提升AR、VR、超高清视频等移动宽带业务;二是大连接物联网(mMTC),主要用于智能电表等大规模物联网;三是低时延、高可靠通信(uRLLC),则用于支撑无人汽车、工业互联网等对网络时延和可靠性要求更高的业务。德电和华为针对这三个领域对5G的需求,设计了三类不同的5G切片类型: 高带宽切片、超高带宽切片、超低时延切片。
  2.几个关键的技术创新、产品和应用实例
  网络切片技术。网络切片在5G核心网中扮演及其重要的角色,可以实现按需定制。它让运营商可以将公共网络划分为不同的专用虚拟网络,并为其分配合适的资源,最终针对不同的用户和产品应用,提供与之匹配的总体功能和服务参数(用户要看VR直播,必须有非常高的带宽,才能流畅不卡顿--在对应的切片网络中,5G的峰值速率能提升达到10Gb)。为了实现这样的网络切片,5G只能采取与4G不同的网络架构,不仅以云技术和虚拟化技术来构建自己的核心网络,在接入、承载网也必须实现云化和虚拟化。目前华为、爱立信均能提供网络切片的技术和产品。
  承载网技。5G网络的特性对承载来说是极大的挑战,一方面高带宽、低时延、大容量的融合,需要全新的骨干网来支撑,另一方面要实现多媒介如IP、光、PON、微波的5G承载。未来5G网络需要更加灵活的网络架构,只有引入了SDN等云化技术,才能实现云化的5G承载网架构。通过全网云化架构,不仅解决不同网络分片之间的灵活资源调度、业务快速发放,同时也解决了IP和光、IP和微波等不同媒介之间的统一协同,以及5G接入网、核心网和承载网之间不同网络域之间的统一云化控制。目前中兴、华为、爱立信、诺基亚均有相应的承载网解决方案,但尚未形成统一的标准。
  大规模天线阵列及多址技术(空分复用)。此次发布的大规模天线技术、非正交多址技术均有我国自主研发的技术,尤其是大规规模天线(Massive MIMO)需要解决很多难题,天线数量非常多,如何自动协同服务、实现很高的算法复杂度等,极具挑战性。它通过提升网络容量和频谱效率,实现超高速率、海量接入和超低时延,是公认的5G无线空口传输和组网关键技术。大唐256超大规模天线技术峰值速率目前场外实测已超过4Gbps,理论上可让移动用户网速提升5~10倍,传输一部高清电影的时间将低于10秒。大唐多址技术PDMA是5G的重要技术,可以提升传输频谱效率,特别是在5G的巨连接场景中,可提升用户接入数量3倍以上。
  高频段通信和多载波聚合技术。6G以上及毫米波可用频带宽,资源相对丰富,可提供几十GHz带宽波束集中,提高能效方向性好,受干扰影响小,但路径损耗大,不适合远程通信。受空气和雨水等影响较大绕射能力差,且技术实现难度很大。未来的网络是一个融合的网络,载波聚合技术要实现5G、LTE内载波间的聚合,可以扩展到与3G、WiFi等网络的融合,多技术载波聚合技术与HetNet一起,终将实现万物之间的无缝连接。中兴通讯全球首家对5G高频和低频领域进行了关键技术验证,支持15GHz、28GHz、60GHz等多个频段成功完成5G高频外场测试,以优异的表现率先通过中国国家5G试验一阶段测试,在5G产业化进程方面业界领先。
  IT BBU(基站)。中兴通讯面向5G的下一代IT基带产品 (IT BBU),是世界上第一个基于软件定义架构和网络功能虚拟(SDN/NFV)的5G无线接入(RAN)解决方案。它采用了SDN/NFV虚拟化技术,兼容 2G/3G/4G/Pre5G,演进能力强。新一代模块化基带处理平台,基于英特尔x86架构的芯片,具有高容量、高集成、多模灵活组网等特点,通过先进的算法和机制大幅降低设备能耗,支持垂直业务和多场景的灵活部署,支持4G、5G混合组网。
  Cloud Native(网络云化)。华为Cloud Native理念,在NFV的基础上,进一步实现“全分布化,全自动化”的网络软件,构建以“弹性”、“健壮”和“敏捷”为核心特征的基础电信网络,帮助运营商全面提升网络资源效率、确保用户体验、敏捷业务创新,更好地实现数字化转型。通过Cloud Native关键技术,华为已实现了云核心网等相关领域Cloud Native VNF的构建,并完成规模商用,实现面向5G和全联接敏捷网络的构建。同时华为提供全系列云化解决方案,实现网络的敏捷、效率提升。
  5G智能工厂(应用)。爱立信携手中国移动利用关键5G核心网技术——网络切片联合开发并演示5G智能工厂原型。演示基于5G互联工厂标准PLC连接,模拟智能工厂环境中的装配线。在“中国制造2025”和“工业4.0”的推动下,近年来中国的制造业发生了重大变化,机器人时代即将来临。爱立信除了提供最先进的5G新无线(NR)技术外,5G技术和云、SDN、网络切片等关键ICT技术相结合,将成为未来智能工厂的关键推动力。
  车联网集市(应用)。互连车辆的数量正在迅猛增长,爱立信基于车联云推出车联网集市。车联网集市提供开放式API,支持远程信息处理数据、监管数据共享、合作伙伴管理以及收费和计费解决方案。该解决方案属同类首个,让OEM能够完全无缝、高效地控制与第三方数字化服务的融合,将所有服务集成到一个数字化集市中。使OEM能够为核心合作伙伴以及希望为汽车业打造创新服务的创新者创建一个互连生态合作体系,以充分发挥互连车辆的全部潜力。
                 2017世界移动大会亮点
  纵观2017世界移动大会,可谓精彩纷呈,5G Massive MIMO,IT BBU,云化核心网,承载分片路由器,端到端解决方案,各项5G技术应有尽有。AR、VR,车联网,物联网,无人驾驶,商用无人机,智能工厂,智能农业,智慧电网,电子远程医疗,智能生活,智能生活,智慧城市,各项5G应用令人目不暇接。
  爱立信
  1.爱立信重点展示全新的5G平台端到端解决方案,包括5G网络切片核心网,无线和传输产品组合,增加了中频和高频5G新无线5G(NR)设备,以及数字支撑系统、转型服务和安全系统。
  2.车联网领域,爱立信与奥迪公司、宝马集团、戴姆勒公司、华为、英特尔、诺基亚和Qualcomm宣布成立“5G汽车联盟”;爱立信携手韩国SK电讯和宝马实现全球首个多车辆5G测试。
  3.爱立信展示了电视与媒体领域的最新创新,这些创新能够帮助运营商获得差异化竞争优势,并实现转型。爱立信MediaFirst电视平台将观众的体验、数据利用能力以及网络效率最完美的结合。
  华为
  1.华为全球首个面向5G商用场景核心网方案-SOC2.0,首款5G承载分片路由器,可提供50GE基站接入能力,同时无缝兼容100G。新一代5000系列基站产品,可为运营商打造面向5G演进的领先网络,帮助运营商拓展大带宽、低时延、多连接的多样化业务。
  2.华为、德国电信联合开发的5G关键技术——网络切片在移动宽带融合(FMC)、增强现实(AR)、机械臂控制三个应用场景的商业案例,分享了德电和华为在个人/家庭、AR/VR、工业制造三个领域的5G技术研究和商业模式探索成果。
  3.华为展示了无线IoT终端领域系列方案,涵盖人、家、车、行业4大领域终端产品,体现了华为在IoT终端领域的行业领导地位,为构建全连接社会贡献力量。
  中兴
  1.中兴 发布5G全系列高低频预商用基站产品,并在展会现场真实演示了5G高频基站50Gbps峰值速率,中兴通讯Pre5G FDD Massive MIMO业务演示采用8部终端同时接入,实现单小区2.6Gbps峰值速率,频谱效率提升达8倍。
  2.中兴通讯创造性地提出了Premium Video Platform视频解决方案,聚焦运营商关注焦点,为用户提供低时延、云存储,大数据分析,极致视频体验。
  3.承载方案是5G关键规范之一。中兴首家发布基于IP+光的5G前传、回传一体化解决方案Flexhaul。该方案采用新型的IP+光架构,在一台设备上实现了5G前传和回传统一承载,同时提供超大带宽,并实现超低时延和基于SDN的流量工程。
  诺基亚:
  1.诺基亚发布了涵盖5G、物联网(IoT)、软件及云等领域的多个解决方案,充分展示了其产品组合的丰富性及强大优势。
  2. 5G方面,诺基亚发布了业界首个商用5G端到端解决方案5G FIRST,该方案采用了诺基亚的AirScale无线接入平台,可以帮助客户建立涵盖核心网、软件定义网络及云的5G就绪网络架构。
  3.诺基亚与中国移动联合展示了利用独立5G端到端系统网络技术所交付的电子医疗(eHealth)解决方案,这也是诺基亚首次推出面向电子医疗领域的5G端到端系统。
  中国移动
  1.中国移动和华为携手展示了Massive MIMO这一5G技术4G化的关键解决方案;同时展示了基于3.5GHz低频段5G新空口样机、Ka波段高频毫米波样机,以及双方在5G领域的最新联合测试验证情况。
  2.在万物互联方面,中国移动将展示NB-IoT和eMTC这两大物联网中最具潜力的技术,并展示eSIM系列产品以及OneNET物联网开放平台。
  3.中国移动、华为、德国电信、大众集团联合发布了服务可保证的5G网络切片白皮书,承载了业界领先的运营商与设备商在5G时代通过切片技术使能新的移动网络商业模式的愿景。
  高通
  1.高通正式发布的一款调制解调器X50 5G,该解调器可以将5G、4G、3G和2G的技术嵌入到芯片上。
  2.高通与中兴通讯、中国移动宣布,计划合作开展基于5G新空口规范的互操作性测试和OTA外场试验。
  英特尔
  英特尔将5G与无人驾驶同时作为战略聚焦领域。包括业界首款全球通用的5G调制解调器、面向无人驾驶的5G平台、第三代5G移动试验平台等。
  中国电信
  中国电信、浪潮英特尔联合发布了运营级NFV解决方案。该方案以OpenStack开源平台为基础,采用通用硬件及虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络等技术,实现VNF生命周期管理,为电信运营商构建新一代的网络架构。
                   5G前景展望
  展望未来, 5G和物联网将如同互联网一样,深刻地改变人类社会生活与工业生产发展,所有的行业都会顺应潮流迈向5G。5G不再仅仅是一种移动通信网络,它还是截然不同的商业模式、一个新的行业生态和新的商业系统。通过5G的各种典型应用,未来将有更多不同的设备联网,很多的垂直整合和垂直行业出现,我们全社会的各行各业都将会发生翻天覆地的变化,这种变化会大大超出我们的想象和预期。4G已经改变生活 ,5G即将改变社会。
  云网融合。从网络的角度来看,超高速率、超低时延、超高可靠、超大连接要求5G通过云技术、网络虚拟化技术对传统网络实施改造,建立以DC为核心的5G网络平台,实现云网合一。一方面所有企业的核心网设备都能够基于虚拟化技术实现,硬件平台采用通过x86服务器,云管理系统基于开源的OpenStac;另一方面,基于虚拟化技术实现的网络系统在计算、通信性能上较专用硬件有一定下降,但是在资源的利用效率上更加灵活和高效。
  固移融合。在整体的云网融合的网络架构下,移动宽带和固网宽带将实现无缝切换。一是无缝移动,即无论场所如何变换,可通过同一终端在不中断业务并且不影响体验的情况下切换接入网络;二是无缝跨屏即无论接入终端如何变换网络可根据当前接入终端类型自适配网络带宽及时延需求而保证业务不中断,体验不降级。该场景构建在5G高带宽切片(MBB)能力之上,并通过网络、内容、帐户等层面的高度融合达到终端用户的无缝体验。
  行业融合。5G是一个蓬勃的,开放的,创新的时代。未来电信运营商和互联网公司在业务上会有更多的交叉和交融,IT企业和CT企业也必然走向ICT深度融合的新阶段。除此之外,5G时代最大的特点是通信行业其它各行各业的深度融合,会从过去的单一领域创新向跨领域的协同创新转变,打造跨行业的融合生态圈。
  万物互联。感知泛在、连接泛在、智能泛在是万物互联时代的根本特征。物联网需要整个信息技术领域通力合作,电信运营商、芯片企业、设备商、终端制造企业、社会服务的合作更趋向紧密。万物互联中最具发展潜力的当属低功耗广域网络,NB-IoT的典型应用场景是智能表具、智慧停车、环境监测等低速率、广覆盖的场景;eMTC的典型应用则是电梯卫士、物流跟踪、行车卫士、可穿戴设备等中档速率类和低功耗大连接类应用。同时5G在高速、低时延、高可靠的无人驾驶,智能工厂,医疗保险,媒体和娱乐等领域的作用也不可小觑。
  服务驱动。5G时代的网络演进归根到底是为了满足业务和应用的需求,是服务驱动。从技术的角度上来讲,通过网络切片的模式可以提供按需服务,实现服务差异化。全业务和全接入将带来众多差异化很大的网络能力要求,因此,需要将现在的网元按照功能的维度进行解耦,形成相互独立、模块化的功能,然后再通过服务化的方式,在统一的构架里按业务需要组织起来,敏捷地支持多种接入方式和多种业务的需求,从而帮助运营商使能全接入、使能全业务,获得5G的商业成功。
                   5G面临的挑战
  在各方努力取得重大进展的同时,技术、频谱、标准、终端、商业模式等方面的隐忧同样如影随形。目前,虽然5G在部分核心技术方面已经有所突破,但在频谱分配等方面尚未达成全球共识。全球5G尚缺乏统一的行业标准,各方为争夺话语权,正处在激烈的博弈中。
  对于国内电信运营商而言,面临的挑战更多。首先,我国4G建设尚未全面完成,再启动5G,运营商将面临巨大的成本压力。其次,随着5G的到来,流量将加速贬值,红利逐渐消失。第三,互联网业务对运营商传统业务的替代效应也将进一步强化。为了应对挑战,运营商不得不加快创新,培养创新技术人才,逐步探索新的可持续的盈利模式,同时5G商用更需要我国政府政策层面的倾斜和扶持,如广电低端频谱资源的释放,税收的减免等等。
  5G正在成为我们一生中可能见到的最具影响力的技术变革之一,未来网络无疑将由5G驱动。MWC 2017奏响的是催人奋进的5G乐章,今年6月底的MWC 上海将是精彩乐章的续篇。本次展会以“势在人为”为主题,聚焦互联汽车、可穿戴技术、移动支付和智慧城市等移动技术如何创新和改善人们日常生活的方方面面。我们满怀期待,心随5G而动。
  (冯武秀)

 
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