万物互联成5G连接主场景国内运营商借TDD+探路下一代通信

中国移动陕西公司 | 薛富国

万物互联成5G连接主场景国内运营商借TDD+探路下一代通信

中国移动陕西公司 | 薛富国

海量智能终端接入和多样高速、高质、高带宽数据业务，正在形成体量大、变化快、速度快和高质量需求的业务流，将冲击现有网络架构、管理、控制和运维机制；同时，大数据应用和云计算技术将加速异构网络融合、虚拟化和智能化进程。

欧盟统计显示，全球目前有超过12亿移动宽带用户，到2020年全球移动互联网流量将增加30多倍。5G网络的无线容量将比目前高1000倍，拥有为70亿人服务的能力。

万物互联，已经成为5G的标签。

无论是日韩运营商在LTE-A、准5G技术的率先布局，还是国内以中国移动、中国信息通信研究院、产业链巨头公司推进的5G技术，都促使2015年成为定调5G未来发展的关键一年。

今年5月，国际电信联盟正式宣布了5G发展的时间表，计划2018年完成5G技术规范，2020年正式商用。同时，中国信息通信研究院也发布了“5G技术架构白皮书”，预示我国在5G领域的研究即将进入标准制定阶段。毫无疑问，5G时代要实现全球的互联互通和全面融合，世界各国已经达成共识共同制定全球统一的技术标准。我国在2013年就由三部委成立了5G推进组，积极参与到5G国际标准的制定工作中。

三角度推进万物互联目标

在5G的推进上，中国移动作为最积极的运营商，早在2011年就启动了5G关键技术的研究，今年7月正式发布了2020年技术愿景以及下一代革新网络的概念：即在2020年及其以后运营商将秉承连接无限可能的目标，以智慧网络实现万物互联，提供专业化的服务，面向“互联网+”实现传统行业和信息化的连接。为了实现这一目标，中国移动从4G提速升级、网络转型、5G三个方面提出了7项具体技术愿景。

其中在4G提速升级，中国移动已经提出了“TDD+”，在4G到5G演进中将发挥重要作用，可以将4G速率提升5倍以上，预计在2016年投入使用。甚至中国移动计划在不远的将来，用户的峰值速率可达5Gbit/s。

在中国移动研究院5G专家看来，为了实现5G网络多场景下个别极端挑战关键性能指标，采用新空口技术必需是高效灵活可重组的软件定义空口（SDAI）。从全球研究现状看，大规模多天线技术、新型编码调制技术、新型（非正交）多址技术、新型多载波技术、灵活双工和全双工技术、超密集组网技术、高频段通信、M2M技术、D2D技术等，都是新空口方案中的候选关键技术元素。MIMO是在时域、频域、码域之外，充分利用空域自由度，提升传输速率和质量的传输技术，而空域资源的挖掘正是5G网络研发关键之一。MIMO相对单天线传输来说，技术和硬件复杂度高，如何降低成本及复杂度乃工作重点。而目前最为明确的技术之一就是massive-MIMO（大规模天线）技术，它是频谱效率提升最具代表性的技术，同时在改善边缘覆盖、增加网络容量和网络节能方面也有优势。

万物互联的差异化需求

万物互联时代无线连接的多样化，带来了对业务需求和服务等级的多样化。

随着移动互联网和智能终端的兴起，网络、用户、终端和业务产生的数据呈现爆炸式增长。与此同时，电信消费需求呈现出多样化和个性化的特征，客户体验好坏、业务提供灵活度和丰富度逐步替代网络指标，成为运营实力的首要衡量指标。

在大数据时代，传统物理资源已无法支撑配备多种智能终端的消费者对新的无线通信服务无尽的追逐。大数据和云计算可“制造”出无限制的ICT资源，同时，大数据必然产生大信息，大数据无疑加速了通信产业的发展，成为网络运营商新的业绩增长点。在大数据下，传统通信网络如何应对庞大的数据量和种类繁多的数据形态，包含视频、图片、语音、位置信息、文字等。当今大数据时代通信终端数量巨大，且多种“孤岛式”高密度异构网络交叉覆盖同一地理区域，那么，如此高密度的网络部署就面临严峻的问题：运营商如何彻底解决当前“孤岛式”的网络发展模式，实现面向多种业务端到端资源需求的多域环境网络资源有效汇聚和统一管控，应对大数据下海量信息传输的完美端到端资源保障？

答案是系统能力的全面提升和异构网络的高效协同。

网络升级与异构协同的关键

在网络如何应对万物互联的严峻需求问题上，中国信息通信研究院专家表示，运营商和产业链需从网络建设和运维方面提升5G系统能力。这包括：在网络建设上，5G需要更高网络容量和更好覆盖，同时降低网络部署、尤其是超密集网络部署的复杂度和成本；5G需要具备灵活可扩展的网络架构以适应用户和业务的多样化需求；5G需要灵活高效地利用各类频谱，包括对称和非对称频段、重用频谱和新频谱、低频段和高频段、授权和非授权频段等；另外，5G需要具备更强的设备连接能力以应对海量物联网设备的接入。

在未来异构蜂窝网中，包括了宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝，也包括家庭基站、中继站、拉远单元、AIR(Antenna Integrated Radio)和基带池等多种站型。同时，异构蜂窝网将会是传统意义上的移动宽带技术和Wi-Fi技术，以及FDD/TDD双工模式融合的网络。

可以看到，各国组织与各大设备商的5G研发重点，是以提升频谱利用效率、开发更多有效空口通道，实现超密集组网等为核心。其中，超密集的微小集中覆盖是大势所趋，按照设备商技术人士解释，未来超密站可能每个站只覆盖几米距离，无线backhaul实现自组织组网，超智能的SON功能实现微微站即插即用和网络自规划，宏微、微微站通过自协同来提升网络性能。

随着微微站的密度越来越高，单独为微微站分配独立高频点、宏站采取单独的控制信道瘦载波方式及超级虚拟virtual cell等会是未来重要的发展方向。

同时，在运营维护方面，5G需要改善网络能效和比特运维成本，以应对未来数据迅猛增长和各类业务应用的多样化需求；5G需要降低多制式共存、网络升级以及新功能引入等带来的复杂度，以提升用户体验；5G需要支持网络对用户行为和业务内容的智能感知并做出智能优化；同时，5G需要能提供多样化的网络安全解决方案，以满足各类移动互联网和物联网设备及业务的需求。