大規模天線陣列：推動更大規模驗證

大規模天線陣列與全雙工作為提升頻譜效率的兩大關鍵技術，在5G研究中已經得到了多方面的驗證。大規模天線陣列對滿足5G系統容量與速率需求的支撐作用已經在測試中得到驗證。其中，Massive MIMO技術能夠同時提高網絡的容量和覆蓋范圍，它結合了單用戶MIMO和波束追蹤技術，而多用戶MIMO技術則通過相同的時間和頻率資源，加強用戶體驗，并減少數據傳輸的干擾。

在這方面，目前在華為、愛立信、中興的原型機系統中已經可以實現多用戶MIMO、大規模MIMO等功能與插件，在5G測試中取得了重要突破，為下一階段更多場景驗證的開展打下堅實基礎。

在第一階段測試中，華為攜手中國移動聯合開展大規模天線陣列與全雙工兩大關鍵技術的研究。華為與中國移動在位于成都的5G外場率先完成5G關鍵技術驗證中，大規模天線技術MU-MIMO（多用戶多入多出），支持同時接入24個UE終端，在相同的時頻資源同時支持24流的復用。測試結果表明，和SU-MIMO（單用戶多入多出）相比，采用MU-MIMO技術小區吞吐率可以提升10倍以上，在100MHz帶寬下，平均吞吐量達到3.6Gbps。

而在Massive MIMO領域，華為與中國移動更通過5G技術4G化，將Massive MIMO技術提前應用于4G商用網絡，進一步挖掘4G網絡潛力，提升用戶體驗。利用20MHz帶寬及華為Mate7手機終端，實現了超過650Mbps的吞吐率，相比LTE提升了6倍的頻譜效率。

而愛立信在前不久展出的5G無線原型機上，實現了在相同的時間和頻率資源下，采用多用戶MIMO、大規模MIMO以及大量天線（陣列）的波束賦形技術來同時提供吞吐量和能效，峰值吞吐量可超過25Gbps。

針對第二階段測試主要的車聯網場景，近日愛立信在位于瑞典斯德哥爾摩的公司總部應用其5G無線原型，采用稱為NR（新無線）的全新5G無線接口與大規模MIMO技術，展示了支持移動連接的能力。測試中5G無線原型測試車圍繞公司總部行進，車中的5G終端能夠保持7Gbps以上的移動網絡連接速率。

中興通訊則在Pre5G解決方案中將Massive MIMO、UDN和MUSA技術均引入在內，。作為較早與中國移動進行商用測試的合作伙伴之一，中興通訊的64端口128天線Massive MIMO基帶射頻一體化室外型基站在2014年就開展了Pre5G Massive MIMO基站預商用測試。此后，中興通訊與中國移動研究院、廣東移動又在2016年之前就進行了針對高樓覆蓋等場景的3D-MIMO技術試點測試，并取得預期效果。

在5G第一階段測試中，中興通訊參與了Massive MIMO技術的驗證和性能測試。測試結果顯示，與傳統宏站相比大規模天線技術可以成倍提高小區的吞吐量，下行增益可達到3倍。同時，考慮到大規模天線系統可能在上行容量上受限，中興通訊還進行了上行Massive MIMO測試，測試結果表明，大規模天線技術可以成倍地提高小區的吞吐量，上行增益可達到4倍。

更大規模天線陣列的驗證可能會在下一階段測試中繼續推進，然而繼續擴展到例如256天線的大規模天線并不簡單。專家指出：“從128天線到256天線，不是簡單的拼圖式天線集成，而是需要解決很多難題，例如在如此多天線數量的情況下，如何自動協同服務、如何實現很高的算法復雜度等都是重要挑戰。”

在這一方面，大唐也是一個重要嘗試者，在今年上半年，大唐發布了具備充分的靈活性和處理能力的統一5G綜合驗證平臺，大唐首次向公眾展示了全球領先Massive MIMO技術——256天線陣列的測試驗證。

在眾多廠商研究和驗證中，大規模MIMO不僅通過提高吞吐量改善用戶體驗，還增強了移動網絡的覆蓋、容量和能效，目前已經具備的多場景測試驗證能力相信將對5G第二階段測試提供重要推動力。

網絡切片：深入更多場景驗證

未來5G應用對移動網絡的要求千差萬別，需要基于一張物理網絡對能力進行靈活組裝和編排，以滿足千萬級應用的多樣化需求。網絡切片是5G網絡架構的關鍵技術之一，也是SDN/NFV技術在云化網絡的一種實現形態，將為運營商帶來十分廣泛的新服務。

在第二階段測試中，低時延高可靠場景、低功耗大連接場景等重要測試場景都是圍繞更多垂直行業的萬物互聯場景的需求。以業務為中心，基于同一個物理網絡虛擬化多個網絡切片來滿足不同行業的業務需求，網絡切片技術將在更多場景中實現資源按需分配，幫助運營商網絡快速、高效地為不同行業的不同客戶部署不同的業務。

在這方面，愛立信是當之無愧的倡導者，在網絡切片概念和技術的發展中提出多項關鍵理念。在網絡切片關鍵技術的測試中，作為5G核心網網絡切片技術的主要推動者，愛立信已經實現了基于切片管理分層架構下，完整的網絡切片生命周期管理全過程，包括構建和激活，運行狀態監控、更新、遷移、共享、擴容、縮容，以及刪除切片等。此外，還實現了根據不同的業務需求，切片在多數據中心的靈活部署。目前，愛立信重點開展的行業試點涵蓋交通和汽車、物聯網、能源和電力、安全和安保以及公共基礎設施和零售業等領域。對于愛立信而言，與垂直行業的合作將在下一階段繼續拓展。

在國內運營商的合作中，華為在網絡切片領域表現更為出眾。此前，華為與中國移動NovoNET共同實現了基于SOC目標架構，將移動網絡通過端到端的切片來滿足海量應用對網絡差異化的需求，基于云化實現網元重構、控制面/用戶面分離以簡化網絡；控制面/用戶面可根據業務需求靈活部署；將網絡能力通過標準API接口開放給合作伙伴以實現網絡能力貨幣化；通過模塊組件化和靈活編排實現動態切片。

在工業、電力、公共服務等行業應用方面，華為陸續推出最新進展，如通過工業控制切片解決方案可以提供超低時延來實現在救災、電力檢修等場景下對工業機器人的精準操控與交互；通過公用事業切片解決方案可以提供低功耗、超密連接來滿足智能水表、氣表、電表等公用業務需求。

MEC（移動邊緣計算） 則是為了滿足超低時延的應用需求，這是對5G網絡切片要求最高的一類應用場景，不僅核心網功能需要盡量下移靠近基站，而且CDN或者APP服務器也要相應下移，才能實現較低的網絡環回時延。

在這一方面，英特爾布局較早，并在第一階段測試中作為唯一的一家芯片企業完成了MEC關鍵技術的相關測試，并宣布達到了預期的測試結果。

在此次MEC技術測試中，英特爾基于通用的x86服務器和虛擬化技術實現的MEC平臺在業務吞吐量和時延抖動方面顯示出較高性能，并支持MEC管理接口功能，具備靈活和動態調度網絡資源的能力。據了解，在第二階段測試中，英特爾將進一步探討MEC技術為移動邊緣入口帶來的商業模式創新的無限可能。

諾基亞和上海貝爾在5G技術驗證中也承擔了網絡切片技術和網絡邊緣計算重要關鍵技術的驗證工作。

在第一階段測試中，諾基亞和上海貝爾所提供的網絡切片技術和MEC技術基于全新的5G網絡架構和可編程網絡操作系統實現，包括低時延IoT和大帶寬eMBB網絡切片，有效支持5G差異化業務，創新的MEC無縫遷移技術則實現了最大程度降低業務中斷時間，更高效地滿足用戶業務體驗需求。

據諾基亞貝爾實驗室（中國）研究人員透露，諾基亞和上海貝爾將在第二階段測試中基于AirScale商用基站平臺運行5G無線技術、采用諾基亞AirFrame IT硬件的AirScale云基站服務器來探索更優化的框架結構，用同一套平臺滿足多種5G場景需求。

作為向5G目標架構演進的重要策略之一，網絡切片技術的發展與更多驗證將進一步加快提升5G在更多場景的性能表現。

高頻通信：加速樣機設計與測試

為了滿足5G極高的用戶體驗速率和系統容量的需求，需要利用高頻段豐富的頻譜資源。對更高頻段的應用是5G重要創新之一，業界正不斷加大高頻段通信技術的研究，以滿足寬頻傳送速率的要求，特別是對于毫米波技術。

在5G第二階段測試中，IMT-2020（5G）推進組強調將加快高頻測試并推動產業成熟。與此同時，規范中指出，24.25GHz-43.5GHz頻段將成為重點研究頻段，但由于高頻相關產業鏈不成熟，所以會先鼓勵設備廠商開展高頻試驗樣機開發和測試，且主要在實驗室測試。不難想象，高頻段測試極有可能在第二階段測試中獲得重要突破。

在此前的高頻測試中，愛立信已經采用了最新一代的高頻端到端樣機分別在室內和室外進行測試，針對定點視距環境、定點非視距環境、移動視距環境、移動非視距環境和覆蓋遍歷分別進行了測試。此外，對超大帶寬、波束賦形、波束追蹤和多用戶MIMO等關鍵功能實現驗證，完成了5G高頻技術驗證和性能評估。

華為日前與Vodafone在位于英國的實驗場完成了5G高頻段接收技術現場測試。全球首次在E-Band高頻段接收技術上對5G進行的室外現場測試中，華為利用高強度物理反射的單用戶MIMO實現了單用戶達到20Git/s的高傳送速率，并通過多用戶MIMO實現遠距離單用戶設備達到10Git/s的高傳送速率。這一成果在國內5G第二階段測試的高頻測試中提供豐富的技術和經驗支撐。

高通也正在極力攻克這一技術難關，為5G商用打開更廣闊的前景。此前，高通向業界展示的28GHz 5G毫米波原型系統演示了如何利用先進天線技術（智能波束成形和追蹤）應對非視距環境，改善室內/室外覆蓋范圍，提供強大的移動性。據介紹，該系統設計靈活，支持未來在其他毫米波頻段上開展測試、演示和試驗，是否會加入到國內第二階段的測試中來還沒有具體信息透露。

諾基亞和上海貝爾在第一階段測試中就承擔了28GHz毫米波大規模天線技術的驗證，目前諾基亞貝爾實驗室（中國）也正在對更多毫米波技術與應用進行測試中。據了解，最新測試中數據傳輸速率能夠達到50Gbps，頻譜效率為100bps/Hz，所使用的頻段是28GHz到近300GHz，時延更是達到亞毫秒級別，采用64條天線組成的基站，基站尺寸只有12cm×12cm。據諾基亞和上海貝爾的工程師介紹，從目前實驗室測試來看，數據的收發已經實現，但對于高達50Gbps的速率，還沒有可行的應用匹配。

未來5G系統將面向6GHz以下和6GHz以上全頻段布局，以綜合滿足網絡對容量、覆蓋、性能等方面的要求。第二階段更多樣機與測試的出現，將成為驗證5G技術在高頻段性能的重要一步，讓產業更深入地理解5G的能力。