極速邁向未來5G時代

中興通訊

極速邁向未來5G時代

中興通訊

針對未來5G發展提出網絡架構云化、Cloud Radio協同組網和SDA多業務空口自適配的技術理念，中興通訊的5G相關理念和方案的研究工作已經逐步展開。未來5G無論采取何種新的技術，中興通訊提出的SDA、Cloud Radio、Cloud NF框架解決方案均能很好地進行支持。

現在業界對5G研究還處于起步階段，大家對5G的認識也還比較籠統，關注的焦點以未來5G用戶需求、場景分析和可能的技術發展方向為主。總體來看，未來5G關注點集中在大容量（1000倍容量）、低時延以及多業務支持上（MTC/V2V/D2D等），其中尤其是1000倍容量提升最受業界關注，另外時延和多業務支持方面現有的技術有一定的支撐，怎么更好地完善空口技術，使得未來5G網絡能夠比現有移動網絡能更好地的融合和支撐也是一個方向。

5G的主要研究方向

中興通訊對上述一些問題都進行了跟蹤研究并逐步形成了一些初步的觀點和看法，下面對幾個核心方向進行簡要闡述。

● 更多頻譜

從擴展新頻譜資源的角度來看，3.5GHz以下的空白頻譜已經非常稀有，未來5G頻譜必然需要向更高頻段進行擴展，5G-50GHz的高頻段可能是未來5G頻譜擴展的方向。

從提升頻譜利用率的角度來看，現在靜態或者準靜態的頻譜分配方式會逐漸被動態頻譜分配來取代。

● 更多有效空口通道，更高的頻譜效率

在頻譜資源固定的情況下，提升頻譜利用效率是我們永遠的追求。提升頻譜利用率可以從幾個方面進行研究和突破。

（1）調制解調和編碼方式

（2）干擾消除技術

（3）空分實現頻譜復用

在單純的頻率調制和編碼難以提升的情況下，依靠空分技術來最大限度的提升頻譜復用效率可能是未來的一個主要研究方向，MASSIVE MIMO作為這樣一項技術被業界普遍認可。MASSIVE MIMO通過大量增加天線陣數量來實現覆蓋三維空間場的靈活的無線波束，借用SDMA技術可以顯著提升系統容量。

（4）自動空口適配

圖1 中興通訊提出的無線網絡架構整體演進為3朵云

5G技術發展未來的另外一個主要方式是空口自適配技術。中興通訊已經開展相關空口自適配技術研究，目標是通過軟件自定義的方式來實現一套網絡適配全業務，簡化網絡架構，提升網絡性能。

● 超密組網Dense Cell

對于未來5G網絡，超密集的微小集中覆蓋是大勢所趨，未來超密站可能每個站只覆蓋幾米距離，無線backhaul實現自組織組網，超智能的SON功能實現微微站即插即用和網絡自規劃，宏微、微微站自協同來提升網絡性能。隨著微微站的密度越來越高，單獨為微微站分配獨立高頻點、宏站采取單獨的控制信道瘦載波方式及超級虛擬virtual cell等會是未來重要的發展方向。

中興通訊的5G Vision

對于未來5G網絡，中興通訊認為演進可能大于革命，后4G發展應該都可以納入為5G研究范疇，未來的5G網絡應該是在現有技術的基礎上，更多關注技術融合和用戶體驗，并不斷的借鑒和吸納IEEE無線接入技術、IT技術等成果，真正實現智能融合的ICT移動通訊網絡大平臺的理念。

基于中興通訊對未來5G長期的思考和研究，從實際應用的角度來看，我們認為Cloud NF網絡架構云化、Cloud radio協同組網和SDA多業務空口自適配會是未來5G網絡發展的主線。其中網絡架構云化是以NFV方式云化核心網和控制器等網元，實現網元硬件系統統一和功能軟件化；而針對未來的5G網絡跟現有移動網絡的統一和融合，中興通訊超前的cloud radio解決方案可以很好地支持移動網絡向未來5G演進，方案支持各種組網架構、支持集中和分布式協同處理；而針對未來5G可能需要為了支持多種不同特性的業務需要進行空口改進，中興通訊率先提出軟件定義空口的理念SDA并進行深入研究，該方案可以很好的實現多種不同特性業務的空口自適配，以方便一個網絡、一套網元來支持未來多樣業務最優適配的要求。

Cloud NF

根據運營商的核心訴求以及技術演進，中興打破了原有移動網絡網元設備的界限，依托統一的面向電信的云平臺，對無線網絡架構進行了重新定義，實現電信基礎設施部署的革命性改變。中興提出無線網絡架構整體演進為3朵云∶Cloud NF（Network Function)、Cloud Radio、Cloud Service，同時滿足2G、3G、4G網絡需求，并滿足未來5G演進需求。如圖1。

移動網絡功能云Cloud NF基于NFV整合了移動網絡核心網、控制器以及基于信令的集中干擾抑制功能，利用虛擬化技術實現軟硬件架構分離，使得整個移動網絡的網元功能形成一個有機整體，同時應用SDN理念，將核心網的網關轉發分離，有效提升了轉發效率。Cloud NF架構提供了高效部署2G、3G、4G多制式多層網絡的解決方案，完美地匹配了Legacy網絡與未來5G網絡演進的需求。

Cloud Radio

Cloud Radio 是能夠根據移動網絡屬性和移動承載條件智能優選協同模式的無線創新解決方案，可有效地抑制無線接入網絡中的小區間干擾，極大提升無線網絡性能尤其是小區邊緣的網絡性能。

Cloud Radio是迄今為止移動通訊領域概念最前沿，技術最完善的無線接入網絡性能加速方案，可以打破傳統有線承載網絡適配無線接入網絡要求的現狀，實現“有線”和“無線”帶寬的靈活置換，以最低的網絡升級成本，為運營商帶來顯著的網絡性能提升，是4G時代移動通信運營商最佳的選擇。

具體來講，Cloud Radio主要包含云接入和云協作兩大部分。云協作有兩層核心理念：傳輸網絡動態適配能力和動態無縫協同能力。

圖2 軟空口方案

常規協同技術依賴于大量的回程資源，這些資源在現實世界中幾乎很難獲得。因而僅適用于局部區域，造成接入網絡存在性能低谷。Cloud Radio技術幫助運營商最大程度地利用已有光纖和傳統回程網絡，通過動態協同技術實現整網的無縫協同，可有效規避無線性能低谷，在移動過程中為用戶提供平滑一致的使用體驗。

得益于上述技術優勢，Cloud Radio可以為運營商帶來以下市場價值：

a)平滑、一致的用戶體驗

b)提升網絡容量

云接入通過立體覆蓋和多模協作，最大限度利用無線頻譜資源；云協同通過多點協同化有害干擾為有用的信號，顯著提升小區性能尤其是小區邊緣的用戶性能。

c)以更低的TCO獲得超越4G的網絡性能

通過對比Cloud Radio方案與標準CoMP方案，我們可以看出Cloud Radio在節約網絡成本方面的顯著優勢。為了實現站間協同，標準CoMP方案通常需要超過1Gbps的承載帶寬和低于1ms的傳輸時延，除了光纖到站這種承載模式外其他的傳輸方案很難達到這一要求。。

近期的外場測試進一步證實Cloud Radio可以基于4G網絡基礎設施和當前的主流IP承載網絡實現超越4G的接入性能，是運營商邁向5G階段的堅實基礎。同時，Cloud Radio的核心理念和核心技術同樣適用于5G階段超密網絡架構，以及為特定業務定制的高效空口標準，我們堅信Cloud Radio創新的干擾抑制機制和彈性、動態云協同理念會在5G階段發揮更大的作用。

軟空口Software Defined Air Interface

5G的定位是多樣的，首先要滿足2020年以后上千位數據流量的增長需求，其次需要在各種多樣化的場景中做到足夠優化。5G接入技術不僅包含已有的3G和4G技術，還應該包含為特定業務類型定制的高效空中接口技術。

由于場景的區別導致空口特性要求的不同，因此如果要在上述所有場景下都達到最優化，可能需要多種空口標準。基于對通信行業深刻的理解，中興早在2009年就提出了軟空口的理念，即接入側采用統一的硬件架構，在同樣的空口的整體框架規劃，通過軟件編程，更改參數，實現針對不同場景的特定空口。軟空口技術，既可支持成熟的2G，3G或4G接入技術，也非常適合于向5G的演進。比如局域高速數據通信場景，LTE-HI，各種Backhaul應用場景，不同頻段應用，以及支持海量低速率終端接入的物聯網應用場景等等，有希望在統一的軟空口架構下通過修改參數實現。

在軟空口方案中，底層接入網絡硬件設施支持非常靈活的空口參數定義能力，因而不同的空口類型可以針對特定的應用場景進行MAC層，PHY層的協議參數優化，比如為無線Backhaul應用定制的空口類型I, 可以考慮采用上、下行對稱的物理層結構，簡化對移動性的支持，增加對高頻段和大帶寬的支持能力，將Backhaul應用場景下的頻譜效率發揮到極致。

再如針對MTC的應用場景，大幅度簡化接入流程以降低終端能耗，通過時分機制或引入IEEE特有的接入技術以支持大量的低速率終端，支持小數據包的直接發送，或將物聯網接入技術和移動寬帶接入技術進行高效的融合，從而大幅降低物聯網的部署成本和并提升機器類型終端的互聯互通能力。如圖2。

中興通訊攻破多項5G難題

● 超寬帶射頻實現新突破

在寬帶MSR基站的基礎上，中興通訊成功推出跨頻帶的超寬射頻RRU單元，現在一個射頻單元即可支持超過360MHz的有效帶寬，DD-900MHz和1.8GHz-2.1GHz的寬頻UBR已經研制成功。未來能夠支持有效頻寬1GHz以上的射頻RU單元正在研發中。

● 多模軟基帶芯片已經完成,正在開展SDA相關技術研究

2013年第四季度中興通訊推出自研的軟基帶芯片，基于軟基帶芯片的基帶處理板可以同時支持2G、3G、4G多種無線接入技術，并可以通過軟件重載完成芯片處理能力在不同制式間的動態遷移。另外，中興自研軟基帶芯片在設計之初就考慮了對軟空口方案的支持，當前的芯片已經支持部分空口參數的靈活配置能力，未來既可以支持軟空口FDD方式，也可以支持軟空口TDD方式，且軟空口部分既支持基站側，也支持UE側，既支持宏站模式，也支持小站模式，從而為5G軟空口理念的實施打下堅實的基礎。

● Cloud Radio是滿足未來移動網絡需求的“準5G方案”

Cloud Radio解決方案完全兼容現有R8、R9成熟終端，目前已經完全具備大規模商用的條件，可以基于當前的移動基礎設施提供超越4G的接入性能，是通往5G之路的標志性里程碑。

● Cloud NF成功推出

中興通訊成功推出Cloud NF原型機，實現了軟件與硬件平臺的解耦，可以采用通用服務器COTS，在功能上實現了2G、3G、4G的容量在控制器和EPC之間的遷移，以及自動運維和節能降耗等功能。

Cloud Radio應用案例

2013年7月，在廣州天河商業區的Cloud Radio 二期外場測試中，中興通訊基于第三方PTN傳輸網絡，未做任何改動就實現了網絡級的跨站云協同功能，這在業界尚屬首例。相對于標準多點協同技術，中興通訊的創新云協同技術將對傳輸網絡的帶寬要求從幾個G降低到幾百兆(甚至幾十兆)，對傳輸時延的要求也更為寬松，從而可以不依賴于裸纖傳輸資源，不用對承載網絡做大的升級改造，僅利用已有IP承載網絡的空閑帶寬即可為運營商帶來非常可觀的性能收益。

Cloud Radio二期測試中，云協同對降低站間干擾提升用戶性能的作用非常明顯。測試結果表明，采用中興通訊的跨站云協同技術，吞吐量小于2Mbit/s的概率由8%下降到1%以內； 吞吐量小于4Mbit/s的概率由20%下降到了8%，最差5%用戶的吞吐量改善300%，最差10%用戶的吞吐量改善100%。