5G技術(shù)即將走出實(shí)驗(yàn)室，許多很酷的事情將要發(fā)生

移動(dòng)產(chǎn)業(yè)的下一件大事——5G，即將準(zhǔn)備走出實(shí)驗(yàn)室了。盡管預(yù)計(jì)要到2020年才會(huì)開(kāi)始部署商用服務(wù)，但接下來(lái)的幾個(gè)月將超越研究階段，陸續(xù)展開(kāi)一連串的原型展示、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以及建立標(biāo)準(zhǔn)等移動(dòng)。

 

定義3G和LTE標(biāo)準(zhǔn)的3GPPP將從12月啟動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)制定工作，首先將為6GHz以上頻譜建模信道性能。許多公司已經(jīng)對(duì)于關(guān)鍵的性能指針有了初步的想法，例如采用新的空中接口標(biāo)準(zhǔn)。最終標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)將在2018年定案。

 

業(yè)界將從2016年初開(kāi)始進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并為即將在韓國(guó)舉行的2018年冬奧會(huì)(2018 Olympics)逐步展開(kāi)部署——預(yù)計(jì)這將成為首次完整公開(kāi)展示5G網(wǎng)絡(luò)的先期標(biāo)準(zhǔn)版本。

 

諾基亞(Nokia Networks)無(wú)線系統(tǒng)研究總監(jiān)Peter Merz表示，“我們將2015年視為5G從研究邁向標(biāo)準(zhǔn)化的轉(zhuǎn)型期，”該公司如今已經(jīng)發(fā)展出完善的5G空中接口概念了。

 

截至目前為止，有關(guān)5G網(wǎng)絡(luò)的展示一直局限于各自獨(dú)立的技術(shù)。但在明年二月的全球移動(dòng)通訊大會(huì)(MWC)上，預(yù)計(jì)供貨商將展示多種5G技術(shù)，不過(guò)目前這些技術(shù)有許多仍在實(shí)驗(yàn)室階段。

 

5G預(yù)計(jì)將提供一連串的新功能，包括高達(dá)10Gbits/s或20Gbits/s的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，特別是針對(duì)人口密集的都會(huì)區(qū)。它可以作業(yè)于30-300GHz的毫米波(mmWave)或厘米波(cmWave)頻率范圍，以及支持低至1毫秒或幾百微秒延遲的機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)網(wǎng)絡(luò)，從而為工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)新功能。這種新功能特色還可支持各種不同的應(yīng)用范圍，甚至包括軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)與網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

 

Merz指出，正如5G規(guī)格的多樣化一樣，空中界面必須具備一定的靈活度，才能應(yīng)用于廣泛的毫米波與厘米波頻率范圍。他認(rèn)為，5G技術(shù)應(yīng)該根據(jù)：

 

·利用非成對(duì)頻段的正交頻分多任務(wù)(OFDM)波形與接取方案；

 

·3-40GHz范圍的頻段；

 

·靈活的參數(shù)設(shè)定與動(dòng)態(tài)時(shí)移，打造彈性化上行/下行鏈路；

 

·在服務(wù)需要低延遲時(shí)，控制可快速傳輸信號(hào)至終端的信道。

 

Merz并補(bǔ)充說(shuō)：“它還必須具備向下兼容性，因?yàn)槟悴⒉幌Ｍ蛔砸熏F(xiàn)在做的決定所限制。”

 

幾家主要的基地臺(tái)供貨商正著眼于歐洲METIS計(jì)劃，開(kāi)始規(guī)劃有關(guān)空中接口的更多新想法。此外，有些營(yíng)運(yùn)商也提出了自家的看法。

 

“例如大家都在思考的概念車設(shè)計(jì)，而且也知道這并不會(huì)是最后的結(jié)果，因?yàn)檫@只是一個(gè)以促進(jìn)5G為導(dǎo)向的發(fā)展過(guò)程......魔鬼就藏在細(xì)節(jié)里，”Merz說(shuō)。

 

 

5G應(yīng)用的頻段分布與接取技術(shù)。

關(guān)鍵技術(shù)Massive MIMO瞄準(zhǔn)5G、LTE與Wi-Fi

 

 

5G標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)也將采用‘大規(guī)模多輸入多輸出’(Massive MIMO)技術(shù)，在盡可能降低干擾的同時(shí)大幅提高流量密度。該技術(shù)采用數(shù)十到數(shù)百個(gè)微型天線，用于建立并操縱信號(hào)波束。

 

“至于如何利用芯片級(jí)設(shè)計(jì)控制所有的天線以及部署收發(fā)器，還必須進(jìn)行大量的研究，”Merz說(shuō)。

 

工程師們已經(jīng)為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)著手研究一種利用8-16根天線的MIMO版本，為需要使用多達(dá)250根天線的5G網(wǎng)絡(luò)鋪路。他補(bǔ)充說(shuō)：“我們已經(jīng)與Mitsubishi攜手打造3.5GHz原型，同時(shí)也與NTT Docomo合作展開(kāi)波束控制的研究。”

 

先進(jìn)的Wi-Fi同時(shí)也是5G服務(wù)套件的一部份，“目前已有幾項(xiàng)利用Massive MIMO的計(jì)劃正在進(jìn)行中，”英特爾(Intel)毫米波計(jì)劃資深總監(jiān)Ali Sadri表示。

 

“其中一項(xiàng)是WiGig的延伸——著眼于‘多用戶MIMO’(MU-MIMO)的IEEE 802.11ay。”Sadri說(shuō)，“我們一直致力于為短距離接取以及回程/去程網(wǎng)絡(luò)打造128個(gè)元素以上的大型數(shù)組 ……透過(guò)60GHz頻帶的非直視傳輸(NOL)，以1 Gbits/s的傳輸速率實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)400公尺的距離。”

 

許多5G的功能將從現(xiàn)正不斷完善中的LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來(lái)。例如，LTE正從MIMO的研發(fā)中取得更高的峰值速率。Nokia以及其他業(yè)界廠商均同意，2020年以后的通訊將結(jié)合一系列現(xiàn)有技術(shù)與發(fā)展中系統(tǒng)，包括LTE-A與Wi-F，以及專為滿足新功能要求而開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，例如支持互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器與虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)的虛擬零延遲等。

 

 

現(xiàn)有的移動(dòng)技術(shù)無(wú)法達(dá)到2020年以后市場(chǎng)所要求的功能，需要后續(xù)的更多研究才能打造高性能的5G環(huán)境。（來(lái)源：Nokia Networks）

 

未來(lái)的LTE版本將支持新的鄰近服務(wù)(proximity service)，并作為5G規(guī)劃低延遲特性的前導(dǎo)。此外，目前正與韓國(guó)電信(Korea Telecom)合作進(jìn)行場(chǎng)測(cè)的Merz表示，針對(duì)所謂機(jī)器類通訊的低成本LTE版本也進(jìn)展良好，該功能還將成為2017年初商用化LTE Release 13h的一部份。

 

更重要的是，諾基亞已經(jīng)與德國(guó)慕尼黑的廣播企業(yè)合作，針對(duì)使用LTE提供地面電視信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。Merz說(shuō)：“有許多很酷的事情正在醞釀中。”

 

5G虛擬服務(wù)平臺(tái)，開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)硬件

 

研究人員們并致力于讓5G網(wǎng)絡(luò)更易于管理，能夠更靈活地作為一種讓電信運(yùn)營(yíng)商與第三方部署新服務(wù)的平臺(tái)。例如，目前歐洲5GPPP的一項(xiàng)新計(jì)劃目標(biāo)就在于打造這種基于SDN與開(kāi)放API的功能。

 

大約有45名工程師在日前召開(kāi)了‘5G新型無(wú)線多服務(wù)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)’(5G NORMA)小組的第一次會(huì)議。5G NORMA計(jì)劃負(fù)責(zé)人Simone Redana表示，他們的目標(biāo)是在未來(lái)的30個(gè)月內(nèi)提出一項(xiàng)結(jié)合原型與展示的端至端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

 

Redana指出，“我們需要一個(gè)靈活且能因應(yīng)不同服務(wù)需求的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，涵蓋從寬帶接取到低延遲機(jī)器控制等范圍。”Redana同時(shí)也是諾基亞在慕尼黑的無(wú)線研究實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人。

 

NORMA的計(jì)劃目標(biāo)還包括為5G定義SDN控制器。同時(shí)，該計(jì)劃也將為‘多租戶’(multi-tenancy)技術(shù)鋪路，讓多家電信運(yùn)營(yíng)商以及第三方都能透過(guò)虛擬化接取共享一系列的網(wǎng)絡(luò)硬件。該計(jì)劃將采取一種基于部份云端運(yùn)算服務(wù)(利用開(kāi)放API)的做法。

 

“無(wú)線電以及硬件和軟件都將因應(yīng)空中下載(over-the-top；OTT)應(yīng)用的需要，為用戶提供服務(wù)。”Redana指出，“盡管還必須進(jìn)一步提高服務(wù)質(zhì)量，但已經(jīng)有一些電信運(yùn)營(yíng)商從這項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中看到了機(jī)會(huì)，而其他的電信運(yùn)營(yíng)商仍相對(duì)較保守。”

 

5G NORMA小組將從不同的層面提供架構(gòu)概念、展示與原型。預(yù)計(jì)在未來(lái)的12-18個(gè)月內(nèi)就會(huì)提出首項(xiàng)提案，不過(guò)，該計(jì)劃還只是目前在5GPPP積極進(jìn)行的十多項(xiàng)計(jì)劃之一。5GPPP是歐盟(EC)于2013年12月成立的5G技術(shù)重點(diǎn)組織，目標(biāo)在于推動(dòng)歐洲的5G研究與全球合作，從而促進(jìn)歐洲在2020年的5G目標(biāo)與未來(lái)的無(wú)線通信基礎(chǔ)設(shè)施。歐盟并已為其投入7年18億美元的資金。

 

NORMA將從歐盟以及多家贊助單位獲得8百萬(wàn)歐元的支持，目前約有30名工程師全職投入這項(xiàng)計(jì)劃。贊助單位包括Alcatel-Lucent、NEC與諾基亞等OEM、荷蘭電信(Deutsche Telekom)、Orange與西班牙電信(Telefonica)等電信運(yùn)營(yíng)商，以及來(lái)自德國(guó)、西班牙與英國(guó)的大學(xué)等。