捕捉5G的技术路标细节


信息和通信技术(ICT)产业已经进入第四个升级周期,而其中的每一轮技术升级都获得了成功;2G 与 3G 的成功以及当下4G 的前景正在促成人们对新的 5G 移动通信系统达成共识。这些移动通信技术的成功兴起推动传统电话由固定向移动的转变,并且已经把互联网(Internet)带入每一个终端用户的手中。新一代的移动系统让人感到大不相同。全世界都对5G 的发展充满信心,甚至市场宣传也是不遗余力,虽然5G才刚刚有了路线图。这与当初申请“4G”来命名LTE就受阻,直到3GPP版本10(Release 10)才扭转抗拒心态大相径庭。

我们现在依然还是在一块空白的画布上描绘这样一个系统,而它作为“5G”有朝一日会成为一个小的图标出现在我们的智能手机(或类似的设备)上。既有的历史是否能帮助我们预测这样的系统究竟会是什么样子?事实上,2G 是关于全球的语音通信,3G 提供了语音和数据服务,4G 则是支持语音、数据以及各种应用。5G会是什么样子呢?

我们曾经见证了移动网络逐渐成为不可或缺的社交基础网络,深入影响着我们的日常生活并促进着数字化经济的发展。这一趋势在5G 时代将进一步扩展,提升用户体验并以信息和通信技术助力工业生产,而物联网(Internet of Things)将演变为新的范式。

关于这一技术路标的可靠的翔实细节已然开始显现。由人民邮电出版社出版的《5G移动无线通信技术》一书,详细讲述了5G将会主要在以下3 个方面获得规模化应用。

首先,我们需要相当传统地在基于LTE的版本10(R10)的4G能力基础上大规模提升速率。6GHz 以下的频谱在传统的蜂窝系统频段内十分稀缺,而提升频谱效率变得更为艰难。唯一的出路似乎只有通过在系统设计中采用新的方法,例如大规模天线、毫米波通信、中继技术、网络编码,以及一些更先进的干扰管理和移动性管理技术等。早期的原型和研究显示,这些方法是可行的。

这个世界正开始以一种更为互动的方式消费如视频节目在内的媒体内容,而展望以虚拟现实(VR)和增强现实(AR)为代表的浸入式体验带来巨大的挑战与前景。这对移动系统提出了很高的要求;海量的数据要根据需求提供给用户,而终端用户同时也可以成为海量信息的制造者。这些需求不仅仅影响着空中接口的容量,也会促使传输网络和云系统的重构,以形成更为分散式的拓扑结构,拓展成为融合的移动核心网,伴随着以各种形式分散到无线边缘的存储和计算能力。

其次,我们毫无悬念地需要在我们试图连接的物联网中使用海量规模的设备。5G将会在确保形态、性状各异的无数设备的通用连接性方面承担一个至关重要的角色。事实上,早前的系统设计并没有提供物联网所需的功能,这也许正是5G希望能差异化并获取优势的一个绝佳机会。

再次,令人激动的是移动通信技术必须关注关键性问题,清楚地表达出究竟需要提升多少往返时延(RTT)和系统可靠性。这将有力地支持正在兴起的可感知互联网(Tactile Internet)、生产与工业过程控制、基础能源、智能交通系统和这些领域所衍生出的其他令人目眩的应用。而许多系统设计中的巨大变化是这些得以实现的必要条件。特别是,实现超低的端到端时延的前提是我们需要对无线的空中接口和系统架构进行重新设计。例如针对媒体内容交付,设计者需将计算以及存储能力的部署尽可能地靠近终端用户。

所有这些方法将经历严格的标准化工作。在第19届世界频谱大会(WRC-19)期间,这些工作及围绕 IMT-2020,但并不限于已经一致认可的讨论主题将要开始。这将确保全球在共有频段、共有标准以及面向需求、能力和性能的通用框架方面达成协同一致。大量的5G 自发活动将吸纳众多关于5G是什么的不同想法,并已然形成一个5G概念方面的共识。尽管3GPP已经并将继续追踪有关机器类通信(MTC,Machine-Type Communications)的需求,众多的物联网细分市场所导致的需求中的差异性还将继续存在,并在未来的标准中被逐一应对。

尽管我们并不完全了解5G 的每一个用例,但对此我们并不担心,正如某位首席执行官(CEO)最近所指出的:“我们在互联网被真正意义上广泛使用前就开始了3G的开发,我们在 iPhone手机来到我们身边之前就开始了4G。”因此,这是一个开始5G的完美时刻。


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