5G如箭在弦諸多挑戰待解決

本刊記者 | 刁興玲

5G如箭在弦諸多挑戰待解決

本刊記者 | 刁興玲

在物聯網和移動互聯網兩大趨勢的推動下，5G正成為各方關注的焦點，5G前景可期，但也面臨著標準未統一、頻譜稀缺等諸多方面的挑戰。

移動寬帶網絡及相應的基礎通信服務體系是構建信息社會的重要基石。自從工信部發放TD-LTE、LTE FDD牌照之后，三大運營商紛紛賣力經營4G，雖然目前4G是市場主流，但從國際標準組織、各大運營商、設備制造商,到終端廠商、芯片廠商、應用提供商等,均對5G展現出了巨大熱情，也紛紛加大5G研發力度，全球通信市場5G時代已經不再遙不可及。

5G加速萬物互聯時代來臨

1G到4G解決的主要是人與人之間的通信，5G則是要解決人與物、物與物之間的通信，并且在此基礎上實現無處不在、低能耗、更安全的網絡。雖然目前5G標準仍未明確，但物聯網帶來的龐大終端接入、數據流量需求以及種類繁多的應用體驗提升需求等，使得關于5G的需求已經提前得到了業界的廣泛認可。

中國信息通信研究院通信標準研究所所長王志勤認為,移動互聯網和物聯網是5G發展的雙驅動，在物聯網和移動互聯網兩大趨勢的推動下，5G正成為各方關注的焦點。

從2010年開始，4G技術讓運營商能夠更高效地利用頻譜，使得訪問移動數據的速度比3G快10倍左右。4G的下一步發展最高可以達到峰值1Gbit/s的上網速率，而更高速率是5G的最大特點，5G可以最高達到10Gbit/s。在近期于美國波士頓召開的峰會上，諾基亞網絡展示了一套新系統，該系統能夠將網速提升至10Gbit/s，這一速度比當前4G網絡的最快速度快了40倍。到2020年，萬物互聯時代在5G的推動下或將真正開啟。

5G性能不僅在速度上實現大幅度提升，在容量方面：5G相比4G將實現單位面積移動數據流量增長1000倍；在延遲方面：5G端到端時延比4G縮短5倍；而在可接入性方面：可聯網設備的數量增加10～100倍。

前幾代移動通信技術著眼于更快的互聯網速度，而5G將使互聯網速度大為加快，使一系列新應用成為可能，真正實現萬物互聯。

各方力量搶奪5G市場

雖然4G熱潮依舊，但是5G技術與相關規劃進程卻相當迅速，各國組織、各大廠商均有相關動作。近日，國際電聯設立了一個新的焦點組，以確定2020年及以后的國際移動通信5G部署的網絡標準化要求,這些“IMT-2020系統”將實現可以與光纖基礎設施的速率和可靠性相媲美的無線通信。

為了讓技術跟上時代變化，我國三大運營商均積極參與5G研發。中國移動早在兩三年以前就已經啟動了5G技術的研發工作，并持續推動虛擬化云端無線接取網絡(C-RAN)。中國移動在MWC2015上，還宣布與日本NTT docomo、韓國KT開展5G合作，3家運營商將共同針對亞洲市場研究和豐富5G的需求，開展5G關鍵技術及系統驗證，并與全球標準化組織合作以實現全球協調一致的頻譜規劃和統一的5G標準。

中國移動大步向前，中國聯通、中國電信也不甘落后，已投入巨資進行5G的研究，目前已經在5G需求、愿景、關鍵技術等方面取得了積極的進展。

華為、中興、愛立信、諾基亞、阿爾卡特朗訊五大設備商也在全力開發5G技術，這些技術將支撐移動連接的未來。大多數公司希望2018年能測試某種5G技術。

華為目前已經在5G組網架構、頻譜使用、空口技術、基站實現等多個領域取得了突破性進展。華為無線網絡產品線楊超斌曾透露：到2020年，華為將投入6億美元研發5G技術，實現5G標準化。按照整體規劃，到2018年華為將開始部署5G實驗網，2020年部署5G商用網。

中興通訊方面則推出了“Pre-5G”的方案，這是介于4G和5G之間的概念。Pre-5G在吞吐率、延遲等方面能夠提供遠遠高于4G的用戶體驗，甚至可達到接近5G的水平。而Pre-5G與真正的5G區別在于：5G需要等待標準完成、芯片與終端成熟才能被用戶接受，而Pre-5G則可以在4G網絡上逐步引入，讓用戶更早體驗到類似5G的服務。

愛立信正積極開發5G-LTE雙連接及多點連接技術，希望未來LTE能與5G有更順暢的連接。5G-LTE雙連接和5G多點連接，前者讓移動設備可以同時連接4G和5G，后者則可以讓設備同時連接兩個5G基站。愛立信認為，雙連接技術是通往5G之路的里程碑，有利于LTE向5G平滑演進；而5G多點連接將成為支持包含宏蜂窩和小蜂窩覆蓋多層網絡的關鍵。

近日，諾基亞與阿爾卡特朗訊宣布將進行合并，并宣布將在5G上大量投資。“行業需要為5G做準備。”諾基亞首席執行官拉杰夫·蘇里認為，“5G將比人們預期的時間更早到來，也會比人們預期的規模更大。”

在芯片方面，聯發科明確表示已經投入人力和資源進行5G方面的研發。手機終端企業對5G也加大投入，酷派公司稱每年將投入1億元人民幣進行5G研發，主要圍繞與終端相關技術開展研究。

5G發展亟待統一標準

雖然5G前景可期，但目前對于“什么是5G技術”并沒有明確標準定義。中國信息通信研究院院長曹淑敏在中國信息通信研究院發布《5G概念白皮書》時曾指出，當前5G工作正在從前期研究進入到標準制定的階段，“制定全球統一的5G標準”已成為全球業界共同的呼聲，迫切需要盡快確定統一的5G概念。

未來的5G網絡很可能是一個多業務、多接入技術、多層次覆蓋的系統，如何將這些有機地融合并合理利用，為用戶提供最佳的業務體驗，為運營商提供最強的網絡能力，是首要的技術挑戰。

目前5G頻譜資源稀缺、頻段的規劃仍舊處于較為前期的階段，并且頻譜規劃的進度依舊相對緩慢，新頻譜的劃分以及舊頻譜重劃將會產生長期的影響，由此可見，頻段的規劃利用將會是5G的大考驗。

2020年的5G移動終端很可能要支持更多的、不同的無線通信技術，這對于芯片的設計、功耗、待機時間等方面，同樣是巨大的挑戰。此外，目前SDN/NFV等新技術正在掀起傳輸網絡架構的革命，無線移動通信網絡如何適應未來業務應用也需要進一步探討和研究。支撐5G的新傳輸技術與組網方式，也將帶來設備實現復雜、設備研發成本高、網絡建設和運營維護難等方面全新的挑戰。

當然，相信在整個產業鏈的共同推動下，這些挑戰都將會在未來幾年得到有效解決。