5G大幕拉開網絡與應用的第三次革命來襲

本刊記者 | 魯義軒

5G大幕拉開網絡與應用的第三次革命來襲

本刊記者 | 魯義軒

近幾個月，除了4G和虛擬運營商，5G恐怕是通信業界最熱議的一個話題了。盡管其標準、網速、應用等定義都遠遠沒有明朗，但前期的投入決定了后續的競爭力，這也就不難理解進入2014年以來產業鏈企業在5G上的提前拼殺了，而且包括歐盟的METIS、5GPPP、中國的IMT2020推進組、韓國的5G Forum、日本的ARIB AdHoc等在內的國際上幾大5G研發組織在這場下一代網絡的未雨綢繆中扮演著相當重要的角色。

前不久，歐盟與韓國達成了一項合作備受關注，據悉該合作協議此產業鏈這項協議將加快5G技術的全球標準化進程，讓不同的公司得以共享研究成果。而且，消費者們可能會比之前預期的時間更早用上5G技術。

將速度與體驗推向極致

5G到底是什么，業界還沒有一個清晰的定義可予以概況，但對5G的網絡架構、創新技術的探索，相關標準的制定，目前國際幾大5G研發組織正在積極推進。至少其已經達成一個業界共識，即2015年ITU會形成5G的需求定義，2020年具備全球首先商用的能力。國際上的運營商、設備商等中不少都已發布了5G白皮書，例如愛立信的“5G無線接入?研究和愿景”中將5G定義為未來無線接入的整體解決方案，國內的IMT-2020（5G）推進組在《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，千億設備的連接能力，超高流量密度、超高連接數密度和超高移動性等多場景的一致服務。

這樣的愿景如何基于現有的4G來演進呢？工信部通信發展司司長聞庫在近日的“兩岸通訊產業合作及交流會”上談及5G時稱，“向5G演進的路線有三個，一個是從現有的LTE演進到LTE-A，進而向5G推進；第二個是在WLAN技術上演進，發揮其無線寬帶的更大性能；此外也不排除第三個路線，即LTE和WLAN之外的革命性技術。”

后4G時代的網絡演進

從多家企業發布5G預研進展來看，5G應用需求雖然尚未明確，但產學研對5G的網絡演進和新技術、網絡新特性已經投入大量研發力量。

如果按聞庫所說，從第一條演進路線的演進角度來看，全球已經投入LTE-A和LTE增強特性的研發，載波聚合、MU-MIMO、異構網干擾消除等技術都將于2014年成熟，這已為未來的5G演進奠定了一定的基礎。在“后4G”的布局上，韓國走在全球前面，此前已經在2013年商用了LTE-A的載波聚合技術，同時，全球LTE產業鏈也正在加快對Smallcell、Relay、CoMP等LTE-A功能與樣機的研制。

客觀看，目前歐洲、日本、韓國、中國的5G研發速度可以說是全球最快的，國內專門從事5G研發的IMT-2020工作組兩年前成立后，目前在5G技術探討與應用分析上已有較大進展。IMT-2020工作組發布的5G愿景和需求白皮書里重點提到了5G網絡的容量、速率、時延、移動性、峰值速率等指標，尤其列出了頻譜效率、能量效率、成本效率三大條件的重要性。“在5G指標里，數據傳輸速率將比目前提高10倍到100倍，通信時延降到10毫秒以下，連接終端的密度達到現有的100倍，流量則很可能是現在的1000倍。”聞庫總結。

革新，不只是網絡架構

5G發展驅動力最主要來自應用，應用的成熟依賴的是終端。目前市場上中高檔智能手機的各方面性能，已經比十年前的PC更強，顯然，未來終端的性能和功能將會有更大的提高。

為了支撐未來的更多大容量、高速率應用，5G網絡將有必要在頻譜效率上進一步提升。聞庫稱，在網絡架構和終端層面上，5G系統將會在進一步提升頻譜效率的基礎上解決5個關鍵技術問題：一是超密集組網，通過低功率節點的超密集部署，大幅度提升5G系統容量，應對未來的千倍流量壓力；二是異構網絡融合，未來的移動通信網絡將是2G/3G/ 4G/WLAN等多制式以及宏站、微站等多層小區的融合網絡；三是物聯網業務增強，物聯網的多樣化業務需求對未來移動網絡的連接設備數、成本、時延以及可靠性都提出了新的要求；四是終端直通（D2D），利用D2D技術可以有效改善覆蓋，更加高效地利用頻譜資源，實現業務分流，推動新的移動應用發展；五是高頻段通信，利用高頻段豐富的頻譜資源，緩解當前移動通信頻譜資源緊張的局面，滿足5G高速率、大容量的需求。

同時，聞庫認為，5G技術將會在無線傳輸技術和無線網絡技術兩個層面產生深刻變革。大規模天線陣列、全雙工、非正交多址、增強多載波、新型編碼調制等潛在的無線傳輸技術，以及C-RAN、軟件定義網絡（SDN）、網絡功能虛擬化（NFV）、移動內容分發網絡等潛在的無線網絡技術將迎來突破性的發展。

頻率資源的緊張也是5G發展上不可回避的問題，對此聞庫也提到了未來的IMT頻譜規劃，稱到2020年5G時代，頻譜缺口還有1GHz，當前規劃的687MHz還遠遠不夠。

IMT-2020（5G）推進組提出的5G愿景

為用戶提供光纖般的接入速率；

“零”時延的使用體驗；

千億設備的連接能力；

超高流量密度、超高連接數密度、超高移動性等多場景的一致服務。