聚用戶，再征程
——聯(lián)想5G之道

李維成 聯(lián)想研究院無線技術(shù)中心

聚用戶，再征程
——聯(lián)想5G之道

李維成 聯(lián)想研究院無線技術(shù)中心

5G通信希望能夠以用戶為中心，讓用戶隨心所欲地享受信息的完美傳遞。本文論述了5G通信主要的應用場景與需求，面臨的挑戰(zhàn)與機遇。只有真正以用戶為中心研究和設計5G通信系統(tǒng)及產(chǎn)品，才能給予用戶無所不至的體驗。

5G 穿戴式 超密集組網(wǎng) 自組織網(wǎng)絡

1 引言

移動通信在過去幾十年間得到了飛速的發(fā)展，對人們的工作和生活等行為產(chǎn)生了重大的影響。隨著信息社會的不斷深化，人們對信息的需求也呈現(xiàn)出暴發(fā)式的增長，移動通信越來越成為人們獲取信息的最重要手段之一。這種需求也直接帶來了移動通信網(wǎng)絡的不斷演進，并且產(chǎn)生了很多新型的移動通信設備，如智能手機、平板電腦以及新興的穿戴式設備等。然而，隨著對信息傳遞需求的進一步增強，未來的移動通信無論從網(wǎng)絡架構(gòu)、空中接口還是移動終端方面都會產(chǎn)生新的變化，給整個移動通信和信息產(chǎn)業(yè)帶來新的機會。

目前，移動通信系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到第四代，業(yè)內(nèi)普遍的觀點是從2020年起第五代移動通信系統(tǒng)將開始商用。第五代移動通信系統(tǒng)從研究初期就設立了以用戶體驗為中心的目標，希望從數(shù)據(jù)速率、系統(tǒng)容量、端到端延時等方面給予用戶通信無所不至的體驗。第五代移動通信系統(tǒng)也不僅僅滿足于提供人與人之間的信息傳遞，而是希望移動通信能夠無縫地連接人與人、人與機器或是機器與機器，形成以用戶為中心，隨心所欲地享受信息的完美傳遞。

基于第五代移動通信系統(tǒng)，未來互聯(lián)網(wǎng)將進入到一個新的階段，用3個詞概括就是：人人互聯(lián)、物物互聯(lián)、業(yè)業(yè)互聯(lián)。

人人互聯(lián)應該是大家都比較好理解的，即使不是人人也是越來越多的人用各種設備、手機、平板、電腦，在任何地方都方便地接入到互聯(lián)網(wǎng)獲取其所需要的信息，享受其所需要的服務。另外，會有越來越多的信息、流程服務被數(shù)字化。

物物的互聯(lián)網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)，未來越來越多的家庭智能設備會變得越來越智能地連到網(wǎng)絡上面去。當然這些不是目的，這些設備將有更高的效率，這才是最終的目的。在家里面要有固定的溫度、濕度，要空氣凈化。但是，怎么以更高的效率來實現(xiàn)，這是未來智能家居所要達成的目的。包括智能汽車、交通都是這樣的。通過物物的互聯(lián)能夠使得交通管理部門知道哪個地方有交通擁堵，哪個地方交通順暢，同時作為開車的人也能夠知道怎么樣設計自己的最佳路線。

最后一個是業(yè)業(yè)互聯(lián)，不管是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還是行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，就是互聯(lián)網(wǎng)跟各行各業(yè)結(jié)合，使得這些行業(yè)進入到下一個階段，現(xiàn)在所談的智能制造、工業(yè)4.0，大概都是跟這個有關系。比如現(xiàn)在最流行的滴滴打車，其實就是互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)的出租車行業(yè)相結(jié)合誕生的新型出租車行業(yè)。

圖1 5G場景與需求

2 5G場景與需求

從3G開始，移動寬帶的接入已經(jīng)成為移動通信的一個最重要的應用，這種移動寬帶的接入能力也促使了移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，進而也帶來了很多交互性的移動互聯(lián)網(wǎng)應用的出現(xiàn)（見圖1）。移動寬帶極大地豐富和方便了人們的生活，對于未來5G時代，人們對移動寬帶所能提供的能力也有進一步的要求。

2.1 高清（3D）圖像的傳輸

在5G時代，數(shù)據(jù)業(yè)務將會繼續(xù)占據(jù)重要的位置，人們對信息獲取的需求會有數(shù)以千百倍的增長?？紤]到在2020年之后，各種多媒體相關應用的數(shù)據(jù)量會爆發(fā)式增長，超高清圖片傳輸、4K甚至8K高清圖像的傳輸、三維圖像的傳輸?shù)葢猛ㄟ^移動網(wǎng)絡進行處理將成為主流行為。針對這些對大數(shù)據(jù)量的應用，移動網(wǎng)絡必須具備單用戶“Gbit/s”以上的帶寬處理能力。

2.2 云存儲與相關應用

云存儲及移動云應用是移動寬帶的另一個主要應用需求。目前，云存儲的應用增長非常迅猛，但其更多的還是由固定網(wǎng)絡來處理，對于通過移動網(wǎng)絡實時進行云存儲及相關應用的需求在未來幾年會越來越多。到2020年之后的5G時代，相信云存儲對于移動網(wǎng)絡來說將成為必需的主要應用之一，因而也必然要求移動網(wǎng)絡進一步加大其帶寬和相應技術(shù)來提供對更高數(shù)據(jù)速率的支持。

2.3 虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等新興應用

一些新興的應用對移動寬帶也會有新的要求。隨著其他相關技術(shù)的成熟，一些現(xiàn)在還沒有普便應用的技術(shù)非?？赡茉?020年以后被全面采用，比如虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)。這些技術(shù)的應用也對移動網(wǎng)絡的帶寬提出了較高的要求。再比如未來一些大型的實時聯(lián)網(wǎng)游戲應用于移動網(wǎng)絡，則不但對網(wǎng)絡帶寬有新的需求，對網(wǎng)絡接入的時延也有較高要求。

2.4 增強的移動網(wǎng)絡覆蓋

最后，“無處不在”的移動寬帶接入對于5G時代的移動網(wǎng)絡覆蓋也提出了新的要求。這里“無處不在”并不是指真的在任意地點都具有移動網(wǎng)絡的接入，但應該說在絕大多數(shù)有人們活動的場所都是具有移動網(wǎng)絡覆蓋的。對于這一點，目前的3G、4G網(wǎng)絡還遠遠達不到要求。這里面有運營商成本和策略的考慮，但未來的5G應該是全覆蓋的，因此從技術(shù)研究的角度也可以充分考量如何降低網(wǎng)絡部署的成本，用自組網(wǎng)、D2D等技術(shù)以較低的成本實現(xiàn)這種“無處不在”的移動寬帶的愿景。

3 5G挑戰(zhàn)與機遇

5G系統(tǒng)的演進應該是以4G系統(tǒng)為基礎的，盡管如此，由于5G系統(tǒng)要實現(xiàn)如上所述的技術(shù)要求，并且其需要滿足多樣化的業(yè)務需求，實現(xiàn)以用戶體驗為中心的愿景，因此5G還面臨著很多技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。

3.1 網(wǎng)絡的演進與融合

5G的核心網(wǎng)和接入網(wǎng)都需要進一步演進，基于軟件定義的網(wǎng)絡（SDN）和網(wǎng)絡功能虛擬化技術(shù)（NFV）都將會在5G時代得到充分應用，面向更加集中，更加高效和節(jié)能的C-RAN技術(shù)也會是5G的關鍵技術(shù)。另外，超密集組網(wǎng)（UDN）和自組織網(wǎng)絡（SON）等會使5G的接入網(wǎng)具有靈活可靠的特性。

5G時代不會只有一張網(wǎng)絡，已有的4G、3G甚至2G網(wǎng)絡可能仍然會存在。而其他一些網(wǎng)絡如Wi-Fi、藍牙、RFID網(wǎng)絡也會以自有的形式與5G網(wǎng)絡共存。如何充分利用其他網(wǎng)絡與5G網(wǎng)絡協(xié)同作用來實現(xiàn)5G的目標，處理好彼此之間的競爭關系也是5G從設計之初就要充分考慮的問題。

3.2 系統(tǒng)容量和傳輸速率提升

要實現(xiàn)5G對于系統(tǒng)容量擴大1000倍，峰值速率提升10～100倍的目標還是有非常大的挑戰(zhàn)的。從頻譜上來說，我們需要更寬的頻譜來作為5G通信的載體，鑒于可利用的低頻段頻譜資源非常有限，必然要采用新的高頻段來實現(xiàn)5G技術(shù)。而在高頻段上從信道情況、傳輸特性等方面我們的了解都還不是很深刻。并且從設備的器件情況來說，支持高頻段器件的成熟度也遠遠不及低頻段。除了頻譜之外，如何運用親的空口技術(shù)來提高頻譜效率，如何運用新的網(wǎng)絡技術(shù)來提升系統(tǒng)容量，以及采用這些新技術(shù)是否會帶來新的運營和部署問題等都是需要5G研究來回答的。新的多址接入技術(shù)、新的調(diào)制編碼技術(shù)、同頻同時全雙工和頻譜共享等空口技術(shù)都需要進行研究并有所突破來滿足5G在這方面的需求。

3.3 多樣化和靈活的業(yè)務

未來5G所要面對的業(yè)務類型是極其豐富并且非常靈活的。其中，既有對數(shù)據(jù)速率要求非常高的，如實時視頻傳輸?shù)葮I(yè)務；也有數(shù)據(jù)速率相對較低、突發(fā)性的小數(shù)據(jù)包傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)類業(yè)務；還有對時延要求非常高的工業(yè)控制和車聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務。所有這些業(yè)務在不同的關鍵指標上要求并不相同，未來的5G系統(tǒng)需要能夠容納所有這些多變、靈活、需求不一的業(yè)務，因此對于網(wǎng)絡架構(gòu)和空中接口的設計有很大的挑戰(zhàn)。5G系統(tǒng)需要D2D和M2M等技術(shù)的進一步發(fā)展。比如，D2D技術(shù)應用于車聯(lián)網(wǎng)，但現(xiàn)有D2D技術(shù)在時延方面是無法滿足車與車之間通信的需求的，因此D2D技術(shù)還要不斷提高，如采用更短的幀結(jié)構(gòu)來降低時延，但幀結(jié)構(gòu)的改變將影響到整個空口的設計，需要全面評估與研究。

3.4 終端設備的多樣化

5G時代終端設備將會呈現(xiàn)出多樣化的形態(tài)。智能手機仍然會是一類重要的移動通信終端，并且在這類終端上將會有新的應用場景出現(xiàn)，如虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等。此外物聯(lián)網(wǎng)終端設備將會占據(jù)很重要的地位，這類設備的普遍特點是數(shù)量非常多、數(shù)據(jù)量并不大、對成本和功耗非常敏感。再有就是穿戴式設備會全面興起，穿戴式設備由于尺寸等原因，對于功耗要求也非常高。M2M的技術(shù)將會成為這種終端設備演進的關鍵支撐技術(shù)，要支持數(shù)據(jù)量不大而功耗成本敏感的設備，為其專門設計窄帶的系統(tǒng)是十分必要的，M2M設備通過5G的寬帶網(wǎng)絡中劃出的窄帶系統(tǒng)進行接收與發(fā)送，相應系統(tǒng)與終端的設計都要進行深入的研究。

3.5 對聯(lián)想而言，如何把握5G帶來的機遇

目前，預計2020年之后的連網(wǎng)器件數(shù)將達到500～1000億的水平，其中智能手機仍然會是重要的移動終端類型，5G系統(tǒng)所能提供的更大的帶寬和更高的傳輸速率也給了智能手機進一步發(fā)展的機會。而5G從網(wǎng)絡到空口都發(fā)生了非常大的變化，終端技術(shù)也要隨之改變，因此5G將帶來大規(guī)模的手機更換行為。同時，5G網(wǎng)絡支持非常多樣化的業(yè)務類型，手機所能支持的功能也更加豐富，因此手機設備所具備的技術(shù)附加值也會有所提升。

車聯(lián)網(wǎng)的興起也給終端設備引入了新的方向，基于車載的通信系統(tǒng)將成為通信終端中一個重要的類別。目前，全世界的汽車保有量接近12億輛，到2020年這個數(shù)字還會大幅提高。5G時代會有相當一部分汽車能夠集成車載通信系統(tǒng)，這對于智能終端制造商將是巨大的機會。

此外，物聯(lián)網(wǎng)設備和可穿戴式設備的數(shù)量會急劇增長，盡管這些設備中大部分的個體成本比較低，但整體數(shù)量非常大，因此這些設備將構(gòu)成一個非常重要的市場，為終端制造商帶來新的機會。

“各種設備互聯(lián)看似錯綜復雜，但它就像一顆大樹，再枝繁葉茂、盤根錯節(jié)，也只有一個根、一個主線，那就是用戶，從以產(chǎn)品為中心的公司，向以用戶為中心的公司轉(zhuǎn)變，從銷售產(chǎn)品向經(jīng)營客戶轉(zhuǎn)變，這就是聯(lián)想新的使命”，楊元慶在2015新財年的誓師大會上講到。未來，聯(lián)想提供的設備都不再僅僅是硬件，而將是硬件+軟件+服務平臺的結(jié)合，是“三位一體”的設備。

“聚用戶，再征程”，在聯(lián)想三十而立，國際化碩果累累，再啟征程之際，從以產(chǎn)品為中心轉(zhuǎn)變到以用戶為中心，正是聯(lián)想應對5G和互聯(lián)網(wǎng)+時代機遇與挑戰(zhàn)的根本之道。

New Engagement.New Journey——The Lenovo Way of 5G

5Gcommunicationwouldliketohaveauser-centric,allowinguserstoenjoyperfectfreedomtotransferinformation.Thispaperbrieflydiscussesthemainapplicationscenariosandrequirements,challengesandopportunitiesof5Gcommunications.Onlyatrulyuser-centricresearchanddesignof5GcommunicationsystemsandDevices,inordertogivethepeopleperfectexperience.

5G,wearable,UDN,SON

2015-04-28）