移動產(chǎn)業(yè)的下一件大事——5G,即將準(zhǔn)備走出實驗室了。盡管預(yù)計要到2020年才會開始部署商用服務(wù),但接下來的幾個月將超越研究階段,陸續(xù)展開一連串的原型展示、現(xiàn)場測試以及建立標(biāo)準(zhǔn)等移動。
定義3G和LTE標(biāo)準(zhǔn)的3GPPP將從12月啟動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)計將在2018年定案。
業(yè)界將從2016年初開始進行現(xiàn)場測試,并為即將在韓國舉行的2018年冬奧會(2018 Olympics)逐步展開部署——預(yù)計這將成為首次完整公開展示5G網(wǎng)絡(luò)的先期標(biāo)準(zhǔn)版本。
諾基亞(Nokia Networks)無線系統(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立的技術(shù)。但在明年二月的全球移動通訊大會(MWC)上,預(yù)計供貨商將展示多種5G技術(shù),不過目前這些技術(shù)有許多仍在實驗室階段。
5G預(yù)計將提供一連串的新功能,包括高達10Gbits/s或20Gbits/s的最大數(shù)據(jù)傳輸速率,特別是針對人口密集的都會區(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器對機器(M2M)網(wǎng)絡(luò),從而為工業(yè)自動化帶來新功能。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)定與動態(tài)時移,打造彈性化上行/下行鏈路;
·在服務(wù)需要低延遲時,控制可快速傳輸信號至終端的信道。
Merz并補充說:“它還必須具備向下兼容性,因為你并不希望被自已現(xiàn)在做的決定所限制?!?
幾家主要的基地臺供貨商正著眼于歐洲METIS計劃,開始規(guī)劃有關(guān)空中接口的更多新想法。此外,有些營運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,而且也知道這并不會是最后的結(jié)果,因為這只是一個以促進5G為導(dǎo)向的發(fā)展過程......魔鬼就藏在細(xì)節(jié)里,”Merz說。

5G應(yīng)用的頻段分布與接取技術(shù)。(來源:METIS)
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關(guān)鍵技術(shù)Massive MIMO瞄準(zhǔn)5G、LTE與Wi-Fi
5G標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計也將采用‘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大幅提高流量密度。該技術(shù)采用數(shù)十到數(shù)百個微型天線,用于建立并操縱信號波束。
“至于如何利用芯片級設(shè)計控制所有的天線以及部署收發(fā)器,還必須進行大量的研究,”Merz說。
工程師們已經(jīng)為LTE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250根天線的5G網(wǎng)絡(luò)鋪路。他補充說:“我們已經(jīng)與Mitsubishi攜手打造3.5GHz原型,同時也與NTT Docomo合作展開波束控制的研究?!?
先進的Wi-Fi同時也是5G服務(wù)套件的一部份,“目前已有幾項利用Massive MIMO的計劃正在進行中,”英特爾(Intel)毫米波計劃資深總監(jiān)Ali Sadri表示。
“其中一項是WiGig的延伸——著眼于‘多用戶MIMO’(MU-MIMO)的IEEE 802.11ay?!盨adri說,“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個元素以上的大型數(shù)組 ……透過60GHz頻帶的非直視傳輸(NOL),以1 Gbits/s的傳輸速率實現(xiàn)長達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。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發(fā)的新技術(shù),例如支持互聯(lián)網(wǎng)、機器與虛擬現(xiàn)實(VR)的虛擬零延遲等。

現(xiàn)有的移動技術(shù)無法達到2020年以后市場所要求的功能,需要后續(xù)的更多研究才能打造高性能的5G環(huán)境。(來源:Nokia Networks)
未來的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,目前正與韓國電信(Korea Telecom)合作進行場測的Merz表示,針對所謂機器類通訊的低成本LTE版本也進展良好,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)與德國慕尼黑的廣播企業(yè)合作,針對使用LTE提供地面電視信號進行測試。Merz說:“有許多很酷的事情正在醞釀中?!?
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5G虛擬服務(wù)平臺,開放共享網(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營商與第三方部署新服務(wù)的平臺。例如,目前歐洲5GPPP的一項新計劃目標(biāo)就在于打造這種基于SDN與開放API的功能。
大約有45名工程師在日前召開了‘5G新型無線多服務(wù)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)’(5G NORMA)小組的第一次會議。5G NORMA計劃負(fù)責(zé)人Simone Redana表示,他們的目標(biāo)是在未來的30個月內(nèi)提出一項結(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器控制等范圍。”Redana同時也是諾基亞在慕尼黑的無線研究實驗室負(fù)責(zé)人。
NORMA的計劃目標(biāo)還包括為5G定義SDN控制器。同時,該計劃也將為‘多租戶’(multi-tenancy)技術(shù)鋪路,讓多家電信運營商以及第三方都能透過虛擬化接取共享一系列的網(wǎng)絡(luò)硬件。該計劃將采取一種基于部份云端運算服務(wù)(利用開放API)的做法。
“無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)?!盧edana指出,“盡管還必須進一步提高服務(wù)質(zhì)量,但已經(jīng)有一些電信運營商從這項網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中看到了機會,而其他的電信運營商仍相對較保守?!?
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)計在未來的12-18個月內(nèi)就會提出首項提案,不過,該計劃還只是目前在5GPPP積極進行的十多項計劃之一。5GPPP是歐盟(EC)于2013年12月成立的5G技術(shù)重點組織,目標(biāo)在于推動歐洲的5G研究與全球合作,從而促進歐洲在2020年的5G目標(biāo)與未來的無線通信基礎(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8百萬歐元的支持,目前約有30名工程師全職投入這項計劃。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)等電信運營商,以及來自德國、西班牙與英國的大學(xué)等。
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責(zé)編:Quentin