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C114訊 4月19日特稿（李明）展望一下未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的全聯(lián)接世界，車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程機(jī)械控制、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）等原本看似不可能的事情，都將有望從夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。而實(shí)現(xiàn)這一切聯(lián)接的一個(gè)重要基礎(chǔ)，就是面向2020年及未來(lái)商用的第五代移動(dòng)通信技術(shù)5G。
毫秒級(jí)的時(shí)延、高于10Gbps甚至超過(guò)100Gbps的用戶速率、提升100倍的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量、大幅提升頻譜效率、實(shí)現(xiàn)1毫秒時(shí)延等等，是人們對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)性能的期待。而在這些美好愿景真正實(shí)現(xiàn)之前，全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)界還將面臨諸多巨大挑戰(zhàn)——5G標(biāo)準(zhǔn)如何制定？潛在的關(guān)鍵技術(shù)會(huì)有哪些？目前業(yè)界在5G研發(fā)方面有哪些突破性進(jìn)展？對(duì)此，華為Fellow、華為5G首席科學(xué)家童文博士在接受C114專訪時(shí)為我們進(jìn)行了詳細(xì)解讀。
華為Fellow、華為5G首席科學(xué)家 童文
業(yè)界共識(shí)：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)意義重大
隨著5G研發(fā)大幕已經(jīng)在全球開(kāi)啟，包括歐盟5GPPP、中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組、韓國(guó)5G論壇、日本5GMF等5G研究組織已經(jīng)開(kāi)始在5G愿景、需求、目標(biāo)、能力、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化和頻譜等方面進(jìn)行了大量前瞻性研究。而在5G研發(fā)的眾多維度中，標(biāo)準(zhǔn)制定無(wú)疑是重中之重。
對(duì)于5G的商用時(shí)間表，業(yè)界普遍認(rèn)為5G將有望在2020年左右投入商用。據(jù)了解，5G標(biāo)準(zhǔn)將在3GPP的框架下來(lái)進(jìn)行定義，根據(jù)3GPP路標(biāo)：5G標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)階段將在2018年凍結(jié)，第二階段將在2019年底凍結(jié)，2020年5G將開(kāi)始商用。
目前，業(yè)界在5G標(biāo)準(zhǔn)制定方面已經(jīng)達(dá)成普遍共識(shí)，希望最終能夠形成一個(gè)全球統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn)�；仡櫼苿�(dòng)通信技術(shù)更新迭代的歷史，2G時(shí)代有兩個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：GSM和CDMA；3G時(shí)代有四個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、Wimax；4G時(shí)代逐步歸一到LTE一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其2種制式FDD和TDD在技術(shù)上90%都是一樣的，并且隨著MBB產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，F(xiàn)DD和TDD將進(jìn)一步融合在一起，為消費(fèi)者提供更高的上網(wǎng)速率和用戶體驗(yàn)。
全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的意義不僅僅在于技術(shù)本身，更重要的是在于對(duì)有效降低成本、提高廣泛應(yīng)用的可行性以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)將起到巨大作用�！�5G統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)意味著在全球范圍只要構(gòu)筑一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，能夠快速降低產(chǎn)業(yè)成本，可以全球漫游，實(shí)現(xiàn)全球化的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，使全社會(huì)各個(gè)行業(yè)都受益。”童文認(rèn)為，無(wú)論從技術(shù)發(fā)展，還是從全球規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益而言，一個(gè)全球統(tǒng)一的5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合全世界共同利益，已經(jīng)成為全球共識(shí)。
當(dāng)然在5G標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，不同的5G研究組織、運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備廠商之間在具體的技術(shù)上可能也會(huì)存在一些分歧。“無(wú)論是私有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還是一家獨(dú)大的產(chǎn)業(yè)格局，都不能帶動(dòng)市場(chǎng)的成熟和規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，最后成功的必然是最大的、全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)鏈�！蓖暮粲�，產(chǎn)業(yè)界應(yīng)該“開(kāi)放合作”，持續(xù)加大投入和創(chuàng)新，把精力更多地放到共同推進(jìn)形成5G全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展上來(lái)，共同推動(dòng)5G時(shí)代早日到來(lái)。
架構(gòu)創(chuàng)新：網(wǎng)絡(luò)切片滿足各行業(yè)差異化需求
未來(lái)，5G究竟能做什么？在2015年的ITU會(huì)議上，已經(jīng)定義了5G的三類典型應(yīng)用場(chǎng)景：一是增強(qiáng)型的移動(dòng)寬帶eMBB，這種應(yīng)用場(chǎng)景下的智能終端用戶上網(wǎng)峰值速率要達(dá)到10Gbps甚至20Gbps，從而使能虛擬現(xiàn)實(shí)、無(wú)處不在的視頻直播和分享、隨時(shí)隨地的云接入等大帶寬應(yīng)用；二是大連接物聯(lián)網(wǎng)mMTC，要求5G網(wǎng)絡(luò)支撐的人和物的聯(lián)接數(shù)量達(dá)到100萬(wàn)/平方公里；三是低時(shí)延超可靠通信uRLLC，要求5G網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延達(dá)到1毫秒，從而使能垂直行業(yè)的應(yīng)用，如智能制造、遠(yuǎn)程機(jī)械控制、輔助駕駛和自動(dòng)駕駛等低時(shí)延業(yè)務(wù)。
從ITU定義的5G需求來(lái)看，無(wú)論是對(duì)上網(wǎng)速率、聯(lián)接數(shù)還是端到端時(shí)延的要求，4G網(wǎng)絡(luò)及其演進(jìn)都無(wú)法滿足。而在業(yè)界希望5G早日實(shí)現(xiàn)商用的同時(shí)，現(xiàn)階段還有很多關(guān)鍵技術(shù)亟待突破�！�5G需要革命性技術(shù)創(chuàng)新！”童文認(rèn)為，“革命性技術(shù)創(chuàng)新才是5G，可以看到3GPP標(biāo)準(zhǔn)里最大創(chuàng)新的技術(shù)點(diǎn)就是新編碼技術(shù)、新的多址接入技術(shù)和新的波形調(diào)制技術(shù)，這是移動(dòng)通信技術(shù)斷代的最核心的標(biāo)志。因此，華為聚焦的5G技術(shù)將包括三大關(guān)鍵：新架構(gòu)、新空口、全頻譜�！�
5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)需要滿足各行各業(yè)的各種需求，但傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)和“一刀切”的模式已經(jīng)不能滿足各行各業(yè)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的不同需求，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須要?jiǎng)?chuàng)新。“新架構(gòu)需要一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)承載千百行業(yè)，商業(yè)驅(qū)動(dòng)的端到端網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)運(yùn)而生，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)空口、云化架構(gòu)、自助式敏捷運(yùn)營(yíng)�！蓖闹赋�，通過(guò)SDN/NFV的云化架構(gòu)，基于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)虛擬化的網(wǎng)絡(luò)切片來(lái)滿足5G各個(gè)行業(yè)的差異化需求，已經(jīng)成為業(yè)界共識(shí)。
在世界移動(dòng)通信大會(huì)（MWC16）期間，華為聯(lián)合德國(guó)電信發(fā)布了全球首個(gè)5G端到端網(wǎng)絡(luò)切片樣機(jī)，并現(xiàn)場(chǎng)展示了兩種典型場(chǎng)景下的能力：1ms低時(shí)延業(yè)務(wù)和體驗(yàn)速率達(dá)1.5Gbps的eMBB業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械實(shí)時(shí)控制和虛擬現(xiàn)實(shí)兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的能力要求并不一樣：機(jī)械實(shí)時(shí)控制要求低時(shí)延，虛擬現(xiàn)實(shí)要求大帶寬，但它們都是在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上、一個(gè)數(shù)據(jù)中心、一個(gè)基站、一個(gè)頻譜上實(shí)現(xiàn)。
一套空口：適配各類業(yè)務(wù)場(chǎng)景
與此同時(shí)，空口技術(shù)能否在5G時(shí)代有突破性創(chuàng)新，一直被業(yè)界寄予厚望，也是未來(lái)5G眾多應(yīng)用和美好愿景能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。
“華為提出的新空口技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線空口的切片�！蓖慕榻B說(shuō)，“華為主導(dǎo)的5G統(tǒng)一空口技術(shù)能夠適配各類差異化業(yè)務(wù)場(chǎng)景，即一套空口靈活適配各類業(yè)務(wù)需求，使頻譜效率提升三倍以上。比如，傳感器要求大聯(lián)接，我們的空口技術(shù)就能靈活適配提供3倍以上的聯(lián)接數(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)要求大帶寬，我們就盡量提升頻譜的效率使上網(wǎng)更快；做自動(dòng)駕駛，我們的空口就能提升可靠性并降低時(shí)延�！�
2015年3月，華為向業(yè)界發(fā)布了5G新空口關(guān)鍵技術(shù)，同年4月面向全球分析師發(fā)布5G空口技術(shù)白皮書(shū)，新空口關(guān)鍵技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)核心觀點(diǎn)被IMT-2020(5G)推進(jìn)組采納并作為主導(dǎo)技術(shù)寫(xiě)入其發(fā)布的中國(guó)《5G無(wú)線技術(shù)架構(gòu)》和《5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)》白皮書(shū)；華為原創(chuàng)技術(shù)和觀點(diǎn)包括新的波形Filtered-OFDM、稀疏碼分多址SCMA、信道編碼Polar Code及切片式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、控制面和用戶面分離等。
華為還聯(lián)合NTT DOCOMO、德國(guó)電信、沃達(dá)豐、中國(guó)移動(dòng)等全球領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商在成都部署了世界最大的5G低頻技術(shù)驗(yàn)證外場(chǎng)，用于驗(yàn)證5G空口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。華為與NTT DOCOMO最新測(cè)試結(jié)果顯示，在現(xiàn)有低頻頻段上的平均吞吐量達(dá)到3.6Gbit/秒，同時(shí)驗(yàn)證了華為提出的全套新空口技術(shù)，在不增加天線和站址的情況下，相比LTE可以使頻譜效率和聯(lián)接數(shù)提升3倍以上；利用高頻頻譜開(kāi)放的樣機(jī)，華為與德國(guó)電信在毫米波頻段測(cè)試速率達(dá)到70Gbit/秒，再一次刷新世界紀(jì)錄。
頻譜選擇：C波段將成潛在最大連續(xù)低頻段
頻譜資源是移動(dòng)通信發(fā)展的核心資源，也將在很大程度上決定著產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展前景，5G時(shí)代亦是如此。根據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)10年頻譜缺口達(dá)1000MHz以上，下一代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展在頻譜資源方面仍然面臨較大壓力。5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)于更多更寬的頻譜資源的需求與全球能夠統(tǒng)一的頻段越來(lái)越少的現(xiàn)狀也是業(yè)界普遍擔(dān)心的問(wèn)題，如果頻譜過(guò)于分散，將不利于產(chǎn)業(yè)鏈降低成本和持續(xù)發(fā)展。
對(duì)于5G時(shí)代的頻段選擇題，童文指出，從最基本原理來(lái)說(shuō)，高頻不可能單獨(dú)組網(wǎng)，無(wú)法在任何時(shí)間任何地點(diǎn)都提供優(yōu)質(zhì)上網(wǎng)功能，所以高頻將只是很多局部熱點(diǎn)的補(bǔ)充，特別是在室內(nèi)場(chǎng)景將有很多使用；蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫覆蓋，無(wú)論是聯(lián)接人還是聯(lián)接物還是需要6GHz以下的低頻段。因此，未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)的頻段將以6GHz以下低頻為主、高頻為輔。
其實(shí)，從國(guó)際電聯(lián)的WRC-15頻譜大會(huì)已經(jīng)可以基本看出未來(lái)5G可用的大致頻譜范圍。據(jù)童文介紹，國(guó)際電聯(lián)WRC-15對(duì)于頻譜的最新觀點(diǎn)認(rèn)為，C波段將成為5G潛在的最大連續(xù)低頻頻段，以現(xiàn)有的3400-3600MHz為核心，向上拓展到3300-3400MHz，形成連續(xù)300MHz頻譜，作為IMT未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)頻段，包括應(yīng)用于4.5G和5G。
當(dāng)然，移動(dòng)通信技術(shù)的更新?lián)Q代和優(yōu)質(zhì)頻譜資源的日益稀缺，是整個(gè)MBB產(chǎn)業(yè)必須要長(zhǎng)期面對(duì)的巨大挑戰(zhàn)。童文呼吁政府和產(chǎn)業(yè)界能夠共同努力，繼續(xù)推動(dòng)釋放更多頻譜用于移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展；積極推動(dòng)全球統(tǒng)一的低頻（6GHz以下）和高頻（6GHz以上）頻段，以利于構(gòu)建新的產(chǎn)業(yè)鏈，滿足下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)高速率、大容量的業(yè)務(wù)需求。
開(kāi)放合作：健壯生態(tài)鏈共贏MBB產(chǎn)業(yè)未來(lái)
當(dāng)前，包括全球眾多5G研發(fā)組織、運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、學(xué)術(shù)界等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈各方都在5G研發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新方面持續(xù)加大投入，全力助推5G在2020年能夠商用�！皬娜A為來(lái)說(shuō)，對(duì)于關(guān)鍵技術(shù)，啃最難啃的骨頭一直是華為公司的傳統(tǒng)。”童文表示，華為從2009年第一個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)商用之際就開(kāi)始5G研究，目前在國(guó)內(nèi)外有11個(gè)與5G相關(guān)的研究中心，華為在5G研究和標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)階段的投入就將達(dá)到6億美金，未來(lái)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和部署階段還會(huì)有更多投入。
目前，華為與產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界、全球主流運(yùn)營(yíng)商以及垂直行業(yè)合作伙伴展開(kāi)了廣泛的對(duì)話和合作，共同推進(jìn)5G技術(shù)創(chuàng)新、5G統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)程。華為是歐盟框架計(jì)劃METIS項(xiàng)目和5GPPP的董事會(huì)成員，5GPPP研究項(xiàng)目群已在2015年7月正式啟動(dòng)，華為重點(diǎn)領(lǐng)銜參與了其中5個(gè)；此外，華為是英國(guó)5GIC的創(chuàng)始人之一，英國(guó)所有的主流運(yùn)營(yíng)商都參與其中，2015年9月5GIC在英國(guó)開(kāi)通了歐洲最大的5G空口驗(yàn)證外場(chǎng)。
在中國(guó)，華為全面參與了中國(guó)IMT-2020 5G推進(jìn)組的各項(xiàng)工作，引領(lǐng)5G技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)全球5G統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制定；在日本，華為是5G移動(dòng)通信推進(jìn)論壇(5GMF)的重要研發(fā)合作伙伴；在韓國(guó)，華為是5G Forum的重要研發(fā)合作伙伴。除了華為自身投入巨資研究5G之外，華為同樣與全球50多所頂級(jí)大學(xué)開(kāi)展5G研究，包括美國(guó)的哈佛大學(xué)、紐約大學(xué)、歐洲慕尼黑工業(yè)大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院以及中國(guó)的清華、北大等，已發(fā)布超過(guò)250篇論文。
與大T的合作，自然必不可少。華為與全球移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商聯(lián)盟組織NGMN的成員進(jìn)行了密切合作，探討5G需求、定義5G場(chǎng)景。據(jù)童文介紹，目前，華為與運(yùn)營(yíng)商正式簽署的5G合作備忘錄包括中國(guó)移動(dòng)、日本NTT DOCOMO、韓國(guó)LGU+、KT、歐洲沃達(dá)豐、德國(guó)電信、Telefonica、TeliaSonera、新加坡電信、俄羅斯Megafon、中東Etisalat等超過(guò)20家全球主流運(yùn)營(yíng)商。其中，華為將與俄羅斯Megafon合作為2018世界杯場(chǎng)館提供5G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，與中東Etisalat合作為2020世博會(huì)提供5G商用網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
5G的研發(fā)，已經(jīng)不再只是移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)自己的事情，同時(shí)需要與更多垂直行業(yè)的合作。華為是歐洲5GVIA（5G垂直行業(yè)使能器）的創(chuàng)始人之一，聯(lián)合行業(yè)組織、標(biāo)準(zhǔn)組織、歐洲主流運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商共同推進(jìn)5G垂直行業(yè)應(yīng)用，包括5G技術(shù)在輔助駕駛和自動(dòng)駕駛、智慧醫(yī)療、智能制造、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用；華為與國(guó)際四大知名車企簽訂5G技術(shù)研究合作協(xié)議，并在德國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)外場(chǎng)測(cè)試；2016年3月，華為與世界四大工業(yè)機(jī)器人公司之一的KUKA簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同推進(jìn)5G技術(shù)在工業(yè)4.0和智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用。
說(shuō)在最后，童文再次強(qiáng)調(diào)，“如果僅憑一個(gè)公司單打獨(dú)斗，不可能帶動(dòng)技術(shù)和市場(chǎng)的充分成熟以及規(guī)模效應(yīng)，也不可能獲得真正的成功。只有商業(yè)成功技術(shù)才能成功，只有生態(tài)鏈成功產(chǎn)業(yè)才能成功。所以，華為呼吁產(chǎn)業(yè)界開(kāi)放合作，持續(xù)加大投入，通過(guò)革命性的技術(shù)創(chuàng)新來(lái)做大做強(qiáng)下一代移動(dòng)通信技術(shù)，共同推進(jìn)5G統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使能萬(wàn)物互聯(lián)的全聯(lián)接世界。
