中国的5G之路

2016年9月8日是个值得铭记的日子。日本运营商软银&＃xff08;SoftBank&＃xff0c;就是著名的孙正义旗下的运营商&＃xff09;和旗下的Wireless City Planning召开新闻发布会&＃xff0c;宣布面向下一代高速通信标准5G的项目"5G Project"正式启动。

作为"5G Project"启动的第一阶段&＃xff0c;软银将商用可大幅扩展网络容量的Massive MIMO技术。Massive MIMO通过在基站采用大量天线&＃xff0c;实现对多个移动终端用户同时进行通信服务&＃xff0c;是5G的核心技术之一。

软银表示&＃xff0c;该公司是全球将Massive MIMO技术正式投入商用的首家运营商。

软银在新闻发布会现场同时使用了20台终端进行大流量的业务演示,显示了Massive MIMO强大的数据传输能力。软银移动技术本部-网络企画总括部部长北原秀文指出&＃xff0c;在东京城区4个地点进行的实验表明&＃xff0c;Massive MIMO打开时&＃xff0c;与关闭时比较&＃xff0c;平均可以提升约6.7倍通信速度。

软银5G&＃xff08;S5G&＃xff09;具有划时代的意义&＃xff0c;这是全球首个将5G技术进行商用的案例。同时也证明了&＃xff0c;作为5G核心技术的Masive MIMO已经具备了商用的能力&＃xff0c;能明显提升移动通信网络能力。这预示着5G时代的来临远比人们比预想得要早。

相比美国Verizon 5G&＃xff08;V5G&＃xff09;&＃xff0c;软银S5G走得更快更前。首先&＃xff0c;软银S5G是5G技术的正式商用&＃xff0c;而美国V5G目前只是确定了标准框架&＃xff0c;产品还没出来。在这一点上&＃xff0c;软银走得比美国更加激进&＃xff0c;让用户和市场直接进行检验。

我们这厢刚受到了美国V5G在标准上的超快进度的冲击&＃xff0c;还没缓过神来&＃xff0c;那厢东瀛日本直接宣布5G技术进入商用。。。5G的世界真是刺激连连啊&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;

同时&＃xff0c;软银S5G是在低频段上进行5G技术的商用&＃xff0c;而美国V5G则是在高频段使用5G。两者的区别体现在对现有频率、网络、终端的影响上。据了解&＃xff0c;软银的S5G是基于现有的频率、网络和终端&＃xff0c;只是在基站侧采用了5G的大规模天线和MIMO技术&＃xff0c;采用复杂的算法来提升系统容量&＃xff0c;而不影响现有终端的使用&＃xff08;跟苹果iPhone 7首发活动结合&＃xff0c;说明iPhone 7可以接纳到5G网络里&＃xff09;。

这是一个绝妙的想法和一个伟大的创新。

运营商可以节省频谱拍卖、网络设施建设、运维的巨额开支&＃xff1b;用户也不用因为技术的更新而频繁更换手机&＃xff0c;节省购机成本&＃xff0c;但上网速度得到了有效改善。妈妈再也不用担心我手机上网慢了&＃xff1a;&＃xff09;

在发布会上&＃xff0c;还有一个细节非常值得我们关注&＃xff0c;就是软银发布了20GB /6000日元的月流量包套餐。正是因为有了5G的Massive MIMO技术&＃xff0c;单基站能力平均提升6.7倍&＃xff0c;使得软银有信心将原来的5GB /5000日元月流量套餐包直接升级到了20GB /6000日元月流量套餐包&＃xff0c;性价比得到了极大的提升。5G技术的经济效益和社会效益立刻得到了体现。

联想到这两天看到另一个新闻&＃xff1a;业内某著名老大哥企业号称全球首发5G基站。我们很自然联想到这两者是否有关联。但仔细一想&＃xff0c;首发只是发布&＃xff0c;刚从实验室出来&＃xff0c;离商用还有很长的路要走&＃xff0c;而软银是商用。基本可以判断&＃xff0c;这两个新闻和这两个企业&＃xff0c;应该是没有关联的。

通常意义上讲&＃xff0c;全球首发5G基站&＃xff0c;和全球率先商用之间&＃xff0c;应该是间隔好多年的。我好奇的是&＃xff0c;在软银宣布全球率先商用5G技术面前&＃xff0c;某著名老大哥企业怎么想&＃xff1f;咱们能用同一个星球的文字好好说话么&＃xff1f;

既然可以排除某老大哥企业的5G基站&＃xff0c;那么&＃xff0c;软银这次用的是哪家的5G设备呢&＃xff1f;会场上没有指明设备商厂家和设备型号&＃xff0c;但展出了基站设备。看到基站设备照片&＃xff0c;我们觉得非常眼熟&＃xff0c;这不就是今年初巴塞罗那移动通信展获得移动技术突破奖和CTO最佳选择奖两项大奖的明星产品&＃xff1a;中兴通讯的Pre5G&＃xff08;Massive MIMO&＃xff09;基站么&＃xff1f;

怪不得在巴展大获成功后一直没有消息&＃xff0c;原来是在日本软银进行商用前的试验测试。明星基站产品终于取得了商用&＃xff0c;修成正果。看来巴展评委会的眼光果然不俗。

以中兴Pre5G为代表的中国5G产品&＃xff0c;在素以要求严格、竞争激烈的日本市场取得全球5G率先商用&＃xff0c;对中国5G是个极大的振奋。

这说明&＃xff0c;我们在以Massive MIMO为核心的5G技术上的研究能力还是全球领先的&＃xff0c;产业化能力也是极强的&＃xff0c;并快速通过了软银的商用试验测试&＃xff0c;获得商用合同和部署。

我们国家既然有技术&＃xff0c;有产业化能力&＃xff0c;为何会造成这种墙内开花墙外香的局面呢&＃xff1f;我们是否过于执着于国际标准&＃xff0c;而忘记了其实还有国家标准和行业标准&＃xff1f;接连而来的美国V5G和日本S5G&＃xff0c;都说明不一定要完全依赖欧洲人主导的3GPP标准。

我们是不是可以内敛一些&＃xff0c;切实以中国通信产业的核心利益为出发点&＃xff0c;整合国内资源&＃xff0c;认真做好中国C5G标准和产品&＃xff1f;

作为中国5G从无到有、从小到大的经历者&＃xff0c;在考虑中国5G之路该怎么走的时候&＃xff0c;我们可以梳理一下中国5G的几个关键时间和事件&＃xff1a;

时间&＃xff1a;2012年11月

地点&＃xff1a;无锡

细雨濛濛中&＃xff0c;"十二五"863计划"无线通信技术"研讨会召开。这应该是中国第一次关于5G的正式研讨会。尤肖虎、张平、王京等高校专家&＃xff0c;朱伏生、王映民等企业代表分别从技术发展趋势、产业发展趋势等方面进行了比较全面的探讨&＃xff0c;开始系统的探讨多元域编码、非正交多址技术、无线轨道角动量、异构网络等新技术作为5G候选技术的可行性。自此&＃xff0c;拉开了中国5G技术研究的序幕。

时间&＃xff1a;2013年2月

地点&＃xff1a;工信部电信研究院

IMT-2020&＃xff08;5G&＃xff09;推进组成立&＃xff0c;由工信部电信研究院、中国移动、中国联通、中国电信、东南大学、清华大学、北京邮电大学、电子科大、中兴、华为、大唐、贝尔等单位组成&＃xff0c;同时成立以邬贺铨院士、曹淑敏院长、尤肖虎教授为首的专家组。推进组设需求、技术、频谱、知识产权、3GPP、IEEE、ITU等工作组&＃xff0c;开始梳理5G核心需求&＃xff0c;甄别5G关键技术、研究5G可用频谱。自此&＃xff0c;中国5G开始了有组织的推进。

2013年5月国家863计划"第五代移动通信&＃xff08;5G&＃xff09;系统前期研究开发&＃xff08;一期&＃xff09;"备选项目开始征集&＃xff0c;中国政府开始对5G关键技术研究进行资助&＃xff0c;面向2020年移动通信应用需求&＃xff0c;研究第五代移动通信&＃xff08;5G&＃xff09;网络系统体系架构、无线组网、无线传输、新型天线与射频以及新频谱开发与利用等关键技术&＃xff0c;完成性能评估及原型系统设计&＃xff0c;支持业务总速率达10Gbps&＃xff0c;空中接口频谱效率和功率效率较4G均提升10倍。整体项目下设4个研究方向&＃xff1a;5G移动通信系统总体技术研究&＃xff0c;5G无线网络构架与关键技术研发&＃xff0c;5G无线传输关键技术研发&＃xff0c;5G移动通信技术评估与测试验证技术研究。通过项目联合申报&＃xff0c;鼓励形成产学研用密切结合的研发团队&＃xff0c;支持不同的技术路线和学术思想在统一的系统框架下进行研发。可以看出&＃xff0c;中国政府从一开就希望有组织有效率的进行5G技术合作研究和协同开发。

时间&＃xff1a;2013年10月

地点&＃xff1a;北京香山饭店

FUTURE FORUM举办了中国第一届以5G为主题的国际峰会Future (5G) ICT SUMMIT&＃xff0c;由尤肖虎教授、Werner Mohr、朱伏生等共同主持。全球研究5G的合作组织&＃xff0c;包括ITU-R、欧盟的5GPPP、日本ARIB、韩国5G Forum、中国台湾新世代无线通讯研发联盟等齐聚一堂&＃xff0c;中国移动和NTT DOCOMO等中外运营商、中兴和爱立信等中外设备商、东南大学/Osaka大学等中外院校轮番发言&＃xff0c;共同探讨5G技术和应用需求为导向&＃xff0c;并在FUTURE FORUM下设立5G SIG工作组&＃xff0c;建立起长期的国际性的交流合作机制&＃xff0c;以促进中国与世界5G技术和标准的相互融合与共同发展。这次峰会也奠定了5G的全球化合作的基础。

2014年2月国家高技术研究发展计划&＃xff08;863计划&＃xff09;5G二期项目&＃xff0c;在一期项目的基础上&＃xff0c;重点开展涉及未来5G发展的关键性技术研究&＃xff1a;

1.研制可灵活配置且吞吐率达10-100Gbps的5G基站软试验平台&＃xff0c;为开展5G初期技术试验与验证体提供基础性手段&＃xff1b;

2.探索毫米波频谱资源的开发利用&＃xff0c;开发超传输速率达10Gbps的室内超大容量无线通信系统&＃xff1b;

3.研究不同体制环境下的无线网络虚拟化技术&＃xff0c;大幅度提高网络资源利用率并为移动用户提供最佳体验&＃xff1b;

4.研究无线接入网络安全技术&＃xff1b;

5.研究新型调制编码技术。

中国政府开始资助5G关键技术原型样机的研发。通过这两期项目&＃xff0c;中外运营商、设备商和高等院校都积极参与到中国主导的5G技术研究和样机研发中来。

时间&＃xff1a;2014年11月

地点&＃xff1a;北京

FUTURE论坛5G峰会&＃xff0c;发布了中国第一个5G技术白皮书&＃xff0c;涵盖了用户需求和应用场景、传输技术、网络构架、评估测量等技术领域&＃xff0c;并对5G网络能力给出了性能指标&＃xff1a;

峰值速率≥ 10Gbps

最小保证速率≥ 100Mbps

连接数密度≥ 1M connections/ km2

流量密度≥ 10 Tbps/ km2

空口时延≤ 1 ms

端到端时延≤ 10 ms

移动速度支持500km/h

频谱效率提升5-10倍

能效效率提升100倍

成本效率提升100倍

同时在5G技术白皮书明确指出&＃xff0c;5G 研究应逐步集中到如下几个候选技术&＃xff1a;

空口技术&＃xff1a;EE-SE 联合设计&＃xff0c;大规模天线&＃xff0c;全双工&＃xff0c;新型多址&＃xff0c;新波形&＃xff0c;新型调制编码&＃xff0c;软件定义空口&＃xff0c;稀疏挖掘&＃xff0c;高频段通信以及频谱共享与灵活利用

网络技术: C-RAN, 软件定义网络/网络功能虚拟化&＃xff08;SDN/NFV&＃xff09;&＃xff0c;自组织网络&＃xff08;SON&＃xff09;&＃xff0c;超密集网络&＃xff08;UDN&＃xff09;&＃xff0c;多网融合&＃xff08;multi-RAT&＃xff09;&＃xff0c;以及直接通信D2D

此外还包括可穿戴式设备、M2M 和网络安全等关键技术。

这些新技术对技术评估和测试方法带来的挑战需明确和快速解决。

自此&＃xff0c;中国对5G的需求、KPI、关键技术识别都已经初步完成。

2015年9月 北京IMT-2020&＃xff08;5G&＃xff09;推进组与欧盟5G基础设施协会&＃xff08;5GPPP&＃xff09;正式签署合作备忘录&＃xff0c;中国欧洲打算联合引领5G的征途正式开启。

2016年1月 北京IMT-2020组织的中国5G技术研发试验正式启动。在工信部的主导下&＃xff0c;中国的5G研发试验将分为两步进行实施&＃xff1a;第一步为技术研发试验&＃xff08;2015-2018&＃xff09;&＃xff0c;由中国信息通信研究院牵头组织&＃xff0c;运营企业、设备企业及科研机构共同参与&＃xff1b;第二步为产品研发试验(2018-2020)&＃xff0c;由国内运营企业牵头组织&＃xff0c;设备企业及科研机构共同参与。第一步又分为三个阶段&＃xff0c;第一阶段是5G关键技术验证&＃xff0c;主要内容为单点关键技术样机性能测试&＃xff1b;第二阶段是5G技术方案验证&＃xff0c;主要内容是融合多种关键技术&＃xff0c;开展单基站性能测试&＃xff1b;第三阶段是5G系统验证&＃xff0c;主要内容是5G系统的组网技术性能测试以及5G典型业务演示。通过5G研发试验&＃xff0c;对5G 各项关键技术进行充分的研究和论证&＃xff0c;将有竞争力的方案进行标准化推动&＃xff0c;同时也将产业化的难点和重点摸清楚&＃xff0c;提前规划和布局&＃xff0c;从而加快产业化进程&＃xff0c;实现2020年商用的目标。

时间&＃xff1a;2016年5月

地点&＃xff1a;北京友谊宾馆

第一届全球5G大会开幕&＃xff0c;工信部苗圩部长亲临致辞。会上&＃xff0c;中国5G研发试验第一阶段的结果得到披露&＃xff0c;5G高频、低频等关键技术样机的测试指标让业界振奋。

从2012年到2016年已走过4个年头&＃xff0c;中国5G从蹒跚学步到健步如飞&＃xff0c;整体研发进程加快&＃xff0c;进入到技术标准研究及研发试验的关键阶段。3GPP在2016年启动5G标准研究工作。我国也于2016年初启动了5G技术研发试验&＃xff0c;支撑5G标准研制。

那么&＃xff0c;中国5G后续该怎么发展呢&＃xff1f;还需要从国家政策、支持、监管等方面来进行研读。

宏观政策

2016年7月27日&＃xff0c;中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《国家信息化发展战略纲要》&＃xff08;以下简称《纲要》&＃xff09;正式对外发布。该纲要是根据新形势对《2006&＃xff0d;2020年国家信息化发展战略》的调整和发展&＃xff0c;是规范和指导未来10年国家信息化发展的纲领性文件&＃xff0c;为未来十年信息化领域规划、政策制定提供了重要依据。未来十年是第五代移动通信&＃xff08;5G&＃xff09;技术和产业发展的关键时期&＃xff0c;《纲要》也可以作为我国发展5G的指导纲领。

《纲要》基于通信行业十年来的发展成果&＃xff0c;对通信行业提出了新的目标和期望。在报告中&＃xff0c;通信行业相关的关键字主要出现在《纲要》的第二部分"战略目标"以及第三部分"大力增强信息化发展能力"中。其中"移动通信"出现了7次&＃xff0c;"固定宽带"出现了2次&＃xff0c;"第三代移动通信&＃xff08;3G&＃xff09;"出现了1次&＃xff0c;"第四代移动通信&＃xff08;4G&＃xff09;"出现了1次&＃xff0c;"第五代移动通信&＃xff08;5G&＃xff09;"出现2次。可见&＃xff0c;移动通信&＃xff0c;在国家信息化发展战略中具有相当重要的地位。

《纲要》在第二部分"指导思想、战略目标和基本方针"的第二条"战略目标"的最开始&＃xff0c;就明确提出了通信行业的发展目标和方向&＃xff1a;"到2020年&＃xff0c;固定宽带家庭普及率达到中等发达国家水平&＃xff0c;第三代移动通信&＃xff08;3G&＃xff09;、第四代移动通信&＃xff08;4G&＃xff09;网络覆盖城乡&＃xff0c;第五代移动通信&＃xff08;5G&＃xff09;技术研发和标准取得突破性进展。"这里可以看出&＃xff0c;国家对5G的目标要求还是非常高的&＃xff0c;不仅仅要在技术研发上取得突破性进展&＃xff0c;还要在标准上有突破性进展。研发如何取得突破性进展&＃xff1f;我想&＃xff0c;必须要有自主创新的技术。从目前的情况看&＃xff0c;我们国家在新波形、新多址、新编码等核心技术方向上都已经有非常不错的研究成果&＃xff0c;也获得了业界的广泛关注。但如何把不同厂家的不同技术研究成果进行融合并形成标准&＃xff0c;这是个需要好好研究的问题&＃xff0c;也是个非常值得关注的问题。

《纲要》在第三部分"大力增强信息化发展能力"的第二条"加强未来网络长期演进的战略布局和技术储备&＃xff0c;构建国家统一试验平台。积极开展第五代移动通信&＃xff08;5G&＃xff09;技术的研发、标准和产业化布局。"国家特意强调构建国家统一试验平台&＃xff0c;并希望以此来推动5G的研发、标准和产业化布局。我们欣喜地看到&＃xff0c;在国家统一试验平台上&＃xff0c;全球的终端商、设备商、运营商、仪表商、研究院所等都纷纷加入&＃xff0c;颇有万邦来朝的感觉。但我们如何才能落实国家要求的&＃xff0c;积极开展研发、标准和产业化布局&＃xff0c;不走过场&＃xff0c;也需要好好得研究。同时需要注意的是&＃xff0c;这是中国的信息化发展纲要&＃xff0c;不是全球的信息化发展纲要。我想&＃xff0c;我们国家大概不会太关心全球的研发、标准和产业化布局&＃xff0c;更不会想着要把研发、产业化布局到海外。这就要求国家统一试验平台&＃xff0c;而且这个平台不仅仅是一个被动的试验平台&＃xff0c;而要有一个完整的设计&＃xff0c;主动得从芯片、器件、终端、系统、网络、应用、仪表等全方位推进研发、标准和产业化布局&＃xff0c;等5G商用时&＃xff0c;我们国家的5G产业链也真正成熟。

产业引导

我们都知道&＃xff0c;从2016年起&＃xff0c;5G从国家863计划的技术研究阶段转移到"新一代宽带无线移动通信网"国家科技重大专项进行产业化支持。这意味着以科技重大专项为主的5G国家产业引导支持开始了。

2016年科技重大专项&＃xff0c;5G成为其中的重要内容&＃xff0c;聚焦在5G重点场景、支持重点关键技术方案、关键器件研发&＃xff0c;为国际标准化推动做好准备。主要包括&＃xff1a;5G总体及关键器件、5G无线技术、5G网络与应用三个部分。

1.5G总体及关键器件&＃xff1a;针对3GPP国际标准研究推进、高性能AD/DA、基站功率放大器等关键器件&＃xff1b;

2.5G无线技术&＃xff1a;布局两个典型场景&＃xff0c;包括高速广域覆盖、低功耗大连接&＃xff1b;三个重点关键技术方案&＃xff0c;包括高频段、超密集组网、新型多址技术。

3.5G网络与应用&＃xff1a;设置5G无线接入网架构研究&＃xff0c;针对高精度定位、自动驾驶对5G技术及组网的研究。

可以看到&＃xff0c;国家高瞻远瞩地在关键器件、核心技术及应用上进行了全面布局。可以说&＃xff0c;通过第一期5G科技重大专项的实施&＃xff0c;基本可以完成核心技术验证和关键器件的研制。

预计2017年的重大专项将继续聚焦在5G技术研发与标准化、5G设备样机研发及试验、布局5G高频关键设备模块研发和知识产权等总体研究上&＃xff0c;为推动国际标准化奠定基础。坊间传说主要包括&＃xff1a; 5G无线技术、5G网络与应用、5G关键设备模块及平台三个部分。

1.5G无线技术&＃xff1a;开展5G系统样机、终端芯片样片研发&＃xff1b;进行三个组网技术&＃xff08;eMBB、mMTC、uRLLC&＃xff09;研发与标准化&＃xff1b;

2.5G网络与应用&＃xff1a;进行网络关键技术与标准化&＃xff0c;包括网络切片、新型移动性管理、网络边缘计算等&＃xff1b;并开展5G网络安全技术及加密算法研发与标准化&＃xff1b;

3.5G关键设备&＃xff08;仪表等&＃xff09;模块及平台&＃xff1a;支持大规模信道模拟器、终端模拟器等仪表开发&＃xff1b;支持关键设备模块研发&＃xff0c;包括基站高频段功放及滤波器、终端功放等。

可以看出&＃xff0c;国家进一步细化了5G样机的应用场景&＃xff0c;着重在三个场景的组网技术及网络技术的产业化布局&＃xff0c;更加贴近商用需求。同时前瞻性的对测试仪表进行了布局&＃xff0c;保证了产业链的完整。希望国家能够对5G产业化专项进行支持&＃xff0c;不仅不要中断&＃xff0c;更要加大力度。

3频率监管

兵马未动&＃xff0c;粮草先行。5G技术研发和发展的一个核心问题&＃xff0c;就是需要有充足的频谱资源作为支撑。在9月7日举办的中国无线技术与应用大会上&＃xff0c;工业和信息化部无线电管理局副局长阚润田表示&＃xff0c;5G不宜采取独占频率资源的做法&＃xff0c;也不会为5G分配全国性的频段&＃xff0c;并且有可能在同一个频段上颁发两张或者三张牌照&＃xff0c;以提高频谱资源利用率。

"在规划和分配5G系统频率时&＃xff0c;基于6GHz以上高频段的不同业务共享是大势所趋。"阚润田解释道&＃xff0c;"由于5G系统在中、高频段需要大的连续频带&＃xff0c;必然涉及到较多的其他无线电应用&＃xff0c;因此不宜再采取3GHz以下低频段IMT系统实质上全国范围内独占频率的做法。"与此同时&＃xff0c;中高频段的电波传播特性有利于实现频率的复用和系统共存&＃xff0c;5G系统采用的天线技术也为频率共享提供了新的实现手段。"当然&＃xff0c;要想实现频谱共享&＃xff0c;就必须解决两个或两个以上不同业务的兼容问题。"阚润田表示。其实&＃xff0c;美国为5G划分的频率中&＃xff0c;有一些高频资源已经有卫星业务在使用&＃xff0c;为此&＃xff0c;其在技术、操作层面及规则制定上采取了一些措施&＃xff0c;包括控制在许可牌照区域内地球站的数量和设台位置&＃xff0c;制定协调等值线等等&＃xff0c;从而实现了卫星业务和IMT业务的频谱共享。

无线电管理当局的无奈从中可见一斑&＃xff0c;低频段黄金频率无法有效使用&＃xff0c;高频段又被各种卫星分割占据&＃xff0c;使得无法为5G拿出一个足够宽的可用带宽&＃xff0c;逼得监管当局只好提出频谱共享。

真得很期待&＃xff0c;咱们国内有个组织或者有个院士&＃xff0c;能站出来协调解决5G和卫星通信及军用通信的频率使用问题。

这样&＃xff0c;想必能大大加速中国5G的产业化进程&＃xff0c;也一定是件青史留名、功德无量的事情。

本文转自d1net&＃xff08;转载&＃xff09;