MWC 2015,定義5G

2016年03月18日15:21 來(lái)源:通信世界網(wǎng)作者:高娟T|T

【慧聰通訊網(wǎng)】全球信息與通信解決方案供應(yīng)商華為,在2015年巴塞羅納世界移動(dòng)通信展上首次展示了5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和5G新空口技術(shù)集。

2014年11月在上海舉辦的全球移動(dòng)寬帶論壇上,華為輪值CEO徐直軍提出“5G要關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,同時(shí)在支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步做大做強(qiáng)上,要有突破性進(jìn)展!5G在物聯(lián)網(wǎng)和垂直行業(yè)的應(yīng)用,將為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)更廣闊的市場(chǎng)空間和更多新的商業(yè)機(jī)會(huì)。同時(shí),移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的做大做強(qiáng),有助于進(jìn)一步提升用戶(hù)體驗(yàn)、增強(qiáng)客戶(hù)黏性和提高ARPU值,保障運(yùn)營(yíng)商的收入和盈利水平。

要同時(shí)做到對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的良好支撐,首先,5G必須在技術(shù)上有更大的突破,而其中最關(guān)鍵的是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和空口的技術(shù)突破。其次,5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該更加開(kāi)放,促使業(yè)務(wù)流程中的各個(gè)角色都能參與到業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)定制過(guò)程中,以使網(wǎng)絡(luò)能更好的匹配業(yè)務(wù)需求;谶@兩點(diǎn),華為在今年的巴展上提出了“5G,新空口、新架構(gòu)、新運(yùn)營(yíng)”的理念。

在巴展現(xiàn)場(chǎng),華為通過(guò)Flash的形式直觀地展示了5G網(wǎng)絡(luò)的物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu),并演示了為滿(mǎn)足不同的業(yè)務(wù)需求如何對(duì)物理架構(gòu)進(jìn)行切片,以及在此過(guò)程中各網(wǎng)元角色和功能的動(dòng)態(tài)變化。

圖1 華為在巴展現(xiàn)場(chǎng)展示的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在空口技術(shù)展示區(qū),通過(guò)模擬真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的方式,展現(xiàn)了空口波形和多址技術(shù)隨不同的業(yè)務(wù)需求而進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的過(guò)程,其重點(diǎn)展示了三個(gè)未來(lái)的典型應(yīng)用場(chǎng)景:3D通話(huà)(大帶寬),自動(dòng)駕駛(低時(shí)延),物聯(lián)網(wǎng)(多連接)。在參觀者體驗(yàn)每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的同時(shí),空口波形和多址編碼模塊的圖形也會(huì)呈現(xiàn)出來(lái),使參觀者能更直觀的理解什么是5G的空口技術(shù)及空口技術(shù)如何靈動(dòng)的匹配業(yè)務(wù)需求。

圖2 華為在巴展現(xiàn)場(chǎng)展示的新空口技術(shù)集

在巴展現(xiàn)場(chǎng)的另一個(gè)展島,華為還展示了下一代的運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)“TelcoOS”。TelcoOS是基于互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的開(kāi)放操作系統(tǒng)。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō),TelcoOS是下一代的操作系統(tǒng),將運(yùn)營(yíng)商的所有資產(chǎn)(包括合作方的內(nèi)容)整合成產(chǎn)品或解決方案提供給用戶(hù);對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō),TelcoOS是渠道和定制化業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)平臺(tái);對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō),TelcoOS是數(shù)字化的市場(chǎng)空間,用戶(hù)可通過(guò)TelcoOS參與定制自己所需要的產(chǎn)品或解決方案。

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)就像一個(gè)龐大的組織,每個(gè)網(wǎng)元都是該組織中的一個(gè)成員。在4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,各個(gè)成員的功能都是嚴(yán)格定義的,其中基站只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和處理,核心網(wǎng)則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和業(yè)務(wù)的控制。4G時(shí)代,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)種類(lèi)比較單一,每種業(yè)務(wù)的流程也是被定義好的,通過(guò)各成員之間的協(xié)同和按部就班的工作,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可有效的完成任務(wù)。在5G時(shí)代,用戶(hù)和開(kāi)發(fā)者都可以參與到業(yè)務(wù)的定制過(guò)程中,因此除協(xié)議定義的業(yè)務(wù)種類(lèi)之外,還會(huì)有各種定制化和個(gè)性化的業(yè)務(wù)。固定的組織架構(gòu)會(huì)因過(guò)于僵化而無(wú)法滿(mǎn)足千差萬(wàn)別的業(yè)務(wù)需求。

以車(chē)聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為例,如果基于4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),自動(dòng)駕駛的車(chē)輛狀態(tài)和周邊環(huán)境信息需通過(guò)基站傳遞到核心網(wǎng),然后通過(guò)中央控制器向車(chē)輛發(fā)送行駛指令,這其中需要經(jīng)過(guò)城域網(wǎng)和傳輸網(wǎng),端到端的時(shí)延超過(guò)1秒,在車(chē)輛收到剎車(chē)指令時(shí),事故可能已經(jīng)發(fā)生了。

因此,5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要更加靈活,根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)際需要,來(lái)定義每個(gè)網(wǎng)元的功能,控制權(quán)可下放給每一個(gè)層次的網(wǎng)元。還是以車(chē)聯(lián)網(wǎng)為例,在5G網(wǎng)絡(luò)中,為了滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛汽車(chē)對(duì)超短時(shí)延的需求,基站將集數(shù)據(jù)傳輸、處理、轉(zhuǎn)發(fā)和業(yè)務(wù)控制于一身,車(chē)輛的狀態(tài)信息和行駛指令都集中到基站進(jìn)行處理,并形成閉環(huán),將時(shí)延縮短到低于1ms,使車(chē)輛能及時(shí)接收到指令并做出相對(duì)應(yīng)的操作。

但基站集成的功能太多,對(duì)基站資源的消耗會(huì)很大,而且并非所有業(yè)務(wù)都有超短時(shí)延的需求。如智能傳感器就只需定期將收集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳,該種應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和傳輸時(shí)延的要求都不高。在這種情況下,基站只需要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)發(fā),數(shù)據(jù)將被直接傳送到中央控制器進(jìn)行集中處理,這樣可有效降低基站的負(fù)荷,以連接更多的傳感器,并將寶貴的資源分配給其他的業(yè)務(wù)。

未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將集連接管理、移動(dòng)性管理、安全性管理和路由管理于一體,以業(yè)務(wù)為中心,以用戶(hù)為中心,支撐海量垂直行業(yè)應(yīng)用。同時(shí)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是一個(gè)機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)的組織,這個(gè)組織中每一個(gè)成員的角色不是固定的,即使是最普通的員工,在業(yè)務(wù)需要時(shí)也可以被授權(quán)成為擁有最高權(quán)力的領(lǐng)導(dǎo)人,當(dāng)即立斷做出正確的決策,而無(wú)需層層匯報(bào)和審批。只有這樣更加扁平化的組織架構(gòu),才能最高效的完成千奇百怪任務(wù),才能幫助運(yùn)營(yíng)商完成從單純的管道運(yùn)營(yíng)向業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的蛻變。

同樣的道理也適用于空口側(cè)。空口就像一條空中的管道,連接著終端和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。在4G網(wǎng)絡(luò)的空口技術(shù)中(OFDM,OFDMA和半雙工FDD/TDD),波形和多址技術(shù)等都是固定不變的,這也就意味著管道中傳輸?shù)臅r(shí)頻資源塊大小和每個(gè)資源塊中承載的用戶(hù)數(shù)量都是固定的。這就像是一條高速公路,只允許寬2米,高4米的車(chē)通過(guò),且每個(gè)車(chē)上只能承載4個(gè)不同用戶(hù)的貨物。如果某項(xiàng)業(yè)務(wù)需要更大塊的貨物,只能對(duì)貨物進(jìn)行切割以適配車(chē)的大小;當(dāng)某些用戶(hù)需要承載的業(yè)務(wù)模塊很小時(shí),一輛車(chē)也不能承載超過(guò)4個(gè)用戶(hù)的貨物,否則到達(dá)目的地后每個(gè)用戶(hù)將不能區(qū)分哪一塊是自己的貨物,即每個(gè)用戶(hù)的終端將無(wú)法解調(diào)出自己所需要的數(shù)據(jù)。另外,由于4G是半雙工模式(FDD或TDD),所以4G的高速公路是單向的,在FDD模式下同一條路上的車(chē)只能向同一方向行駛,在TDD模式上同一條路上的車(chē)在同一時(shí)間上也只能向著相同的方向行駛,這就造成了部分資源的浪費(fèi)。因此現(xiàn)有的空口技術(shù)無(wú)法達(dá)到頻譜資源的最大化利用,同時(shí)也無(wú)法更好的適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求。

5G如果要達(dá)到對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)的突破性進(jìn)展,并支持物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,需要在空口技術(shù)上突破4G空口的這些限制。華為本次展示的空口技術(shù)集包括了新的波形Filtered-OFDM,新的多址方式SCMA,新的信道編碼PolarCode及全雙工模式等。這些新的空口技術(shù)在提升頻譜效率的同時(shí)能更靈活的適配業(yè)務(wù)對(duì)空口傳輸?shù)男枨。?yīng)用Filtered-OFDM技術(shù),使過(guò)空口波形可動(dòng)態(tài)調(diào)整,即高速公路是可變的,如果用戶(hù)需承載的貨物體積很大,就用更大的車(chē)來(lái)運(yùn)輸,高速公路可根據(jù)車(chē)的寬度和高度對(duì)自身進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,以達(dá)到最大的車(chē)輛通行速度。而SCMA技術(shù)則是通過(guò)給貨物增加編碼的方式,使每輛車(chē)承載的用戶(hù)數(shù)達(dá)到了6個(gè),等貨物到達(dá)時(shí),用戶(hù)(終端)可根據(jù)分配給自己的編碼來(lái)領(lǐng)取貨物。PolarCode的應(yīng)用保證了貨物在運(yùn)輸途中道路的安全性和可靠性,使每一車(chē)的貨物都能順利到達(dá),減少了誤碼率。而在全雙工模式下同一條高速公路在同一時(shí)間可以有不同方向的車(chē)在行駛,大大提高了資源的利用效率。

簡(jiǎn)單對(duì)比,就是在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn),4G空口高速公路上只能有寬和高都一樣,行駛方向也一樣的汽車(chē),而每個(gè)車(chē)上只能運(yùn)載4個(gè)用戶(hù)的貨物,并且偶爾公路上還會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)小事故,致使貨物丟失,需要再重新發(fā)貨。而5G空口高速公路上跑的車(chē)在長(zhǎng)和高上可以千差萬(wàn)別,車(chē)輛可相向行駛,每個(gè)車(chē)上最多可以承載6個(gè)用戶(hù)的貨物,并且事故發(fā)生率非常低,每件貨物都能快速及時(shí)的運(yùn)到用戶(hù)手中。

根據(jù)華為的外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果,5G新空口技術(shù)集的應(yīng)用,可使無(wú)線(xiàn)頻譜效率提升300%以上,同時(shí)也能更好的滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)頻資源塊的大小和傳輸信道安全性的要求。

2015年巴展,5G成為炙手可熱的話(huà)題,隨著關(guān)注度的增加,用戶(hù)及各行業(yè)對(duì)5G的需求也將逐步清晰。華為在5G的研發(fā)上一直處于行業(yè)領(lǐng)先的位置,從2012年第一款5G基站樣機(jī),到2014年第一個(gè)100Gbps基站樣機(jī),再到今年第一個(gè)將5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和空口技術(shù)進(jìn)行清晰描述。華為將從滿(mǎn)足用戶(hù)需求和支撐運(yùn)營(yíng)商發(fā)展的角度出發(fā),從新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、新的空口技術(shù)和新的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)三個(gè)方向上加大對(duì)5G的投入和研究,并與產(chǎn)業(yè)伙伴一起定義全球統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn),為2020年5G商用做好準(zhǔn)備。


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