產網絡學設研計或加將速有重5大G變研革發

本刊記者 | 魯義軒

經歷了3G技術突破、TD-LTE引領發展之后，我國通信業更希望通過積極布局5G的研發在新一輪的技術和產業競爭上獲得更高的話語權。

國內4G發牌在即，產學研界對5G的研發也已步入快速道。

今年年初，科技部與工信部、發改委一起共同發起成立了IMT-2020（5G）推進組，并于近期正式啟動了國家863計劃“第五代移動通信系統研究開發一期”重大項目，大致目標是在2020年前，對5G體系架構、無線組網、無線傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開發與利用等關鍵技術，完成性能評估和原型系統設計，并且進行技術試驗與測試，實現業務速率10Gbps，將目前4G系統的頻譜效率和功率效率提升10倍。

10月29日，配合863重大項目和IMT-2020（5G）推進組關于5G技術和標準的研究，未來移動通信論壇聯合歐盟METIS項目組和中國移動，召開了為期兩天以5G技術走向、國際研發進展為主要內容的“未來5G信息通信技術峰會”，會議熱烈程度尤其是國際企業的參與超乎主辦方想象。顯然，國際上對5G合作研究比以往都更為積極，此次會議還得到了日本YRP研究開發推進協會、韓國5G論壇和臺灣新世代無線通訊研發聯盟等區域性組織的支持。

5G技術愿景

盡管對5G，業界尚未給出一個明確的技術框架，但應對2020年千倍網絡流量增長、終端用戶可達到10Gbps下載速率，并支持多種接入方式，實現人與物、物與物的零距離溝通，基本上已成為業界的共識。

在5G已成為全球移動通信領域新一輪技術競爭焦點的當下，歐盟已于2012年底啟動了針對5G的METIS研究計劃，目標是2015年完成對5G發展愿景、需求及關鍵技術的研究。日本、韓國、英國也相繼立項支持5G研發并成立了專門的推進組織。

截至目前，國內5G研究項目的參與單位包括產學研界已經達到55家，同時還吸收了三星、愛立信、諾西、NTTdocomo等國際公司作為研發的合作方。

據悉，2015年，世界無線電大會（WRC’15）也將為5G擬定業務需求和頻率資源需求。

產業鏈企業發布的5G技術愿景中進一步提到，5G將通過兩個根本的改變來徹底消滅現有無線網絡架構提供服務的技術瓶頸，一個是超大容量管道帶來的極致體驗，另一個是超海量的連接能力。這意味著從2G向4G逐步演進的移動寬帶系統還將迎來重大的變革。

5G時代，終端形式將遠比手機更豐富。

比以往更嚴峻的技術挑戰

除了技術變革，業界對5G最大的期待還包括其支持各類終端，并能夠提供不同質量要求的服務和應用。

在本次論壇上，包括華為在內的很多設備商都提到，5G一方面是面向以人為主的通信，能夠提供超過10Gbps的用戶速率來實現實時可視通信和全息多媒體會議，幾乎能與使用固定光纖網絡媲美，同時，這種虛擬現實的媒體通信要求超大的通信帶寬和亞毫秒級的超低時延。

另一方面，5G也是面向以物為主的通信，包括車聯網、物聯網、新型智能終端、智慧城市等，這些應用對5G網絡的設計和性能要求與人和人的通信有很大的不同。例如M2M的消息交換要求非常低的數據速率，對時延不敏感，而工業自動化應用中低時延和高可靠性又是最關鍵的需求。

不同的物聯網應用場景，對網絡的性能要求也不然不同，時延要求從1毫秒到數秒不等，每小區在線連接數量從數百到數百萬不等，占空忙閑比從0到數天不等，而信令占比也從低于1%到100%不等。

產業鏈企業對這些多樣的需求總結成了三類：吞吐量、時延和連接數。應對這些不同需求，5G網絡設計面臨著包括更高速率支持虛擬現實等應用、無線網絡達到光纖固網的水平并支持移動云服務、小于1毫秒的低時延支持車聯網應用、海量連接永久在線、提供網絡效率同時大幅降低網絡能耗等等現實挑戰。為了應對這些挑戰，5G研究推進組總結了幾大潛在技術，包括復雜密集天線陣列、多址接入、更先進的空口波形、超級基帶計算能力等等，并且現有編碼調制方式、基站基帶與射頻架構、無線接入和回傳的統一節點設計，以及終端的無線架構都必須進行大的突破，引入全面云化、軟件定義的無線接入架構。

這些挑戰的攻克和技術的實現，無疑需要產學研聯手并付出巨大努力。