5G標準到2018年將形成第一個版本，為了滿足未來5G“信息隨心至萬物觸手及”的發(fā)展目標，當前信息通信行業(yè)對5G技術研發(fā)體現(xiàn)了極大的熱情，通信設備企業(yè)也針對5G關鍵技術加大創(chuàng)新力度，出現(xiàn)了一些革命性的技術，并很可能就是未來的移動通信網(wǎng)絡基礎。推動統(tǒng)一的5G標準基本成為業(yè)界共識，在這場全球“技術選美”中，創(chuàng)新與融合、博弈與妥協(xié)將貫穿始終。
中興通訊打造標簽技術
日前，由IMT-2020（5G）推進組聯(lián)合歐盟5G PPP、韓國5G論壇、日本5GMF和美國5G Americas共同主辦的第一屆全球5G大會在北京舉行。中興通訊首席科學家向際鷹博士在會上發(fā)表了“Commit to Global 5G Ecosystem”的演講，首次提出了新型多址和波形技術，包括MUSA（多用戶共享接入）、FB-OFDM（子載波濾波OFDM）、UAI（統(tǒng)一空口）、Massive MIMO等技術，并呼吁與行業(yè)共同推動5G健康發(fā)展。
以革命性技術打造中興標簽
中興將這次提出的多址技術MUSA、新波形技術FB-OFDM，包括以前提出的LDPC編碼技術看作是中興的標簽技術。
多址和波形技術是無線通信制式的基石，技術門檻高。向際鷹在接受《中國電子報》記者采訪時表示，中興提出的多址技術MUSA相對于4G是革命性的，是在非正交的網(wǎng)絡里采用簡單的復數(shù)多元短碼來實現(xiàn)，去掉了接入過程，在對網(wǎng)絡帶來非常大好處的同時也有巨大的復雜性，巨大的好處體現(xiàn)在：在現(xiàn)在的基礎上用戶量可以增加3到6倍，這將大幅提升物聯(lián)網(wǎng)的連接用戶數(shù)和效率。FB-OFDM則通過簡單的Poly-phase濾波器，實現(xiàn)了逐個子載波級別的濾波，提升帶外抑制能力20dB以上。
“我們同時大大簡化了計算的復雜性。”向際鷹表示，“我們公司三個提案最大特點就是簡化復雜性，比如我們提出的子載波濾波技術，有1200個子載波，如果不做簡化，這個運算量是一個子載波的1200倍?，F(xiàn)在我們通過一個加窗技術，使1200個運算變成一步運算，使我們用很小的代價達到了最好的性能?！?/p>
“按照一般規(guī)律復雜度考慮都在標準實現(xiàn)后期，但往往等到發(fā)現(xiàn)運算特別復雜的時候，已經沒有辦法再改了，諸如高功耗這樣的問題就會產生，我們也碰到過那種性能好但很復雜的理論，這些理論常常只能做一個原型機，在產業(yè)化時碰到很多困難?！毕螂H鷹說，“我們之所以從一開始就考慮到復雜性問題，是公司的體系結構決定的，中興5G的標準、產品和運營是一條線，因此在提出標準的同時我們就在考慮怎么在產品上實現(xiàn)，所以基于這個特點，我們公司的5G提案在3GPP中也是比較受重視的。”
據(jù)介紹，中興通訊經過長期的技術積累，已成為業(yè)界少數(shù)具備5G完整提案能力的廠家。在全球最重要的5G標準化組織3GPP中，中興通訊提交了Novel Numerology、Self contained Frame Structure、FB-OFDM waveform、LDPC coding、MUSA、NG Core Proposal等核心技術領域的數(shù)百篇提案。除了上面提到的MUSA、FB-OFDM技術外，在大規(guī)模天線陣列Massive MIMO上，中興通訊率先基于4G終端實現(xiàn)，目前已商用部署，走在了業(yè)界前列。
呼吁共同推動5G良性發(fā)展
在5G標準的討論制定中，中興通訊是一個積極的參與者，據(jù)介紹目前中興已加入40多個標準化組織、聯(lián)盟和論壇，是ITU、3GPP、IEEE、NGMN、日本5GMF等國際標準組織/行業(yè)聯(lián)盟的成員。作為IMT-2020（5G）推進組核心成員，中興牽頭負責超過30%課題的研究：擔任了IMT-2020 IEEE組組長、網(wǎng)絡技術組副組長，以及傳輸技術組三個核心課題的研究組長。
在5G領域，中興通訊與國際國內眾多客戶就應用需求、場景研究、新業(yè)務應用、網(wǎng)絡架構創(chuàng)新等方面有深度合作，并已與中國移動、德電T-Mobile、日本軟銀、韓國KT、馬來西亞U Mobile等多個運營商簽訂5G戰(zhàn)略合作協(xié)議。2016年5月，中興通訊全面參與了IMT-2020（5G）推進組的大規(guī)模5G系統(tǒng)試驗，當月即首批完成第一階段單點技術驗證，其中Massive MIMO大規(guī)模天線技術，達到4倍以上的吞吐率。此外，中興通訊是首家完成高頻測試的廠家，達到10G以上吞吐量。
作為IMT-2020（5G）推進組的核心成員，中興呼吁產業(yè)界共同推動5G良性發(fā)展，避免5G標準的碎片化。向際鷹說：“5G發(fā)展很熱，有些國家和地區(qū)就想搶先、想快一些，而且不同運營商或者不同國家對5G的用途理解也不一樣，最后就會導致標準分崩離析，這對整個產業(yè)的發(fā)展不利，所以希望大家能夠集中在某一個標準組織中一起去形成一個標準?！?為了避免標準的碎片化，向際鷹認為，要在5G標準制定的早期把5G的應用需求確定下來，對物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)、網(wǎng)絡時延等指標進一步確定。
高通全面技術布局
作為最大的終端芯片供應商，高通贊成并支持形成全球統(tǒng)一的5G標準，盡管這需要業(yè)界付出很大的人力、財力和物力的投入。高通科技研發(fā)高級副總裁Edward Tiedemann博士在接受《中國電子報》記者采訪時表示，現(xiàn)在對于3GPP組織而言，最重要的工作就是如何從各種提案中選出最能適應于5G時代全球部署的核心技術。
多技術領域布局
Edward說，很多人認為Qualcomm是一家在蜂窩通信和空口技術領域十分領先的公司，但實際上不止如此；Qualcomm在整個無線技術領域都有十分深厚的技術積累，比如在WiFi技術標準802.11ax和藍牙技術上都是提供商等；在LTE方面，LAA（LTE輔助授權接入）技術、非授權頻譜LTE技術、MultiFire技術、終端到終端的通信以及LTE廣播等各種創(chuàng)新技術和新型服務，都在不斷地進行開發(fā)；在5G上，如大規(guī)模MIMO和毫米波技術等都在研究，高通是行業(yè)首家在60GHz頻段上商用802.11ad標準的廠商，這個短程WiFi標準被看作是5G商用之前的一個關鍵技術。
在5G時代，很多新的用例都是跟物聯(lián)網(wǎng)直接相關的。Edward說，其實，Qualcomm在物聯(lián)網(wǎng)領域已經深耕多年。比如在汽車領域，高通在全球范圍內為汽車廠商提供通信模塊，包括廣域網(wǎng)的連接、WiFi以及藍牙等。在歐洲和俄羅斯，高通和合作伙伴一起建立了和車聯(lián)網(wǎng)相關的eCall汽車緊急救援呼叫系統(tǒng)。此外，還建立了多家公司推動移動健康和移動醫(yī)療領域的發(fā)展。在智慧城市領域，高通有智能電表和智能電網(wǎng)的解決方案。Edward認為，Qualcomm在物聯(lián)網(wǎng)的各個垂直行業(yè)和領域都是有很多年的布局的。未來高通將在汽車、醫(yī)療等領域做更加深入的發(fā)展。
支持建立統(tǒng)一的5G標準
在今年的全球5G大會上，工信部部長苗圩呼吁推動形成全球統(tǒng)一的5G標準。Edward說，高通十分贊同并支持建立統(tǒng)一的5G標準，從1G、2G到3G，我們終于在4G時期擁有了全球統(tǒng)一的LTE標準，相信在5G時代，這種全球統(tǒng)一的連接標準將繼續(xù)下去，這一點對于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的愿景是至關重要的，如此才能帶來全球規(guī)模化效益。他認為，如果未來有一個公司為全球的物聯(lián)網(wǎng)市場提供產品，而這個產品的使用壽命需要比較長。這不像手機這類更換頻率比較高的產品，例如用在汽車或者是應用在城市基礎設施包括電表、水表上的的模塊或元器件，就需要比較長的使用壽命，那么如何保持標準的可持續(xù)性就會變得十分重要。
然而要實現(xiàn)全球統(tǒng)一的標準，其實是需要整個業(yè)界投入很大的資源、人力、物力才能夠實現(xiàn)的。Edward說，5G的本質還是一種通信技術，它關系到不同物體之間數(shù)據(jù)的傳輸。在這一方面，還有更多的新技術等待大家一起去探究，比如如何實現(xiàn)低延時、實現(xiàn)大規(guī)模MIMO、毫米波技術等。Qualcomm也向3GPP提交了很多提案，建議3GPP如何設計5G時代的空口技術。同時，在內部也會做很多的技術開發(fā)和測試?，F(xiàn)在對于3GPP組織而言，最重要的工作就是如何從各種提案中選出最能適應于5G時代全球部署的核心技術。
貝爾實驗室突破毫米波技術
在第一屆全球5G大會召開前夕，貝爾實驗室中國宣布其在高速無線傳輸及毫米波頻譜使用方面實現(xiàn)突破，他們通過在毫米波波段上使用大規(guī)模MIMO技術（多輸入多輸出技術），實現(xiàn)了顯著的容量改善及相關效率的提升。在全球5G大會上，諾基亞通信中國和上海貝爾聯(lián)合管理團隊執(zhí)行副總裁、技術與創(chuàng)新負責人桂洛寧在接受《中國電子報》記者采訪時認為，未來5G有六項關鍵技術，而貝爾實驗室將在這些關鍵技術上開展創(chuàng)新性研究，從而為用戶創(chuàng)造巨大的價值。
在關鍵技術上加強創(chuàng)新
據(jù)介紹，通過峰值傳輸速率超過50Gbps的原型機，貝爾實驗室中國在28GHz毫米波頻段上成功實現(xiàn)了高達100bps/Hz的頻譜效率，其傳輸速率可以讓用戶在8秒內完成多部高清電影的下載。這一技術成果為5G網(wǎng)絡運營商實現(xiàn)觸覺互聯(lián)網(wǎng)、超低時延高清虛擬現(xiàn)實（HD-VR）等未來應用的業(yè)務創(chuàng)新提供了基礎。
據(jù)桂洛寧介紹，在這項毫米波解決方案中，諾基亞貝爾實驗室中國采用了創(chuàng)新的低時延空中接口，確保在毫米波頻帶能夠實現(xiàn)高效無線傳輸，提升終端用戶體驗；通過大規(guī)模MIMO和波束追蹤在內的創(chuàng)新物理層技術，保證了超大的系統(tǒng)容量及頻譜效率。超高速率傳輸以及毫米波頻譜的高效能，可以讓運營商的高速移動業(yè)務具有更好的用戶體驗，同時通過在無線回傳等領域的應用，實現(xiàn)5G網(wǎng)絡部署的更大靈活性。
除了毫米波技術，桂洛寧表示，在5G其他關鍵技術上貝爾實驗室也在加強創(chuàng)新。如目前業(yè)界最關心的新空口技術，為了實現(xiàn)對未來萬物互聯(lián)需求的兼容，5G空口的幀結構、波形都要表現(xiàn)出極大的靈活性，并要在此基礎上實現(xiàn)網(wǎng)絡的自動化、智能化和可編程化。桂洛寧告訴記者，目前貝爾實驗室正在研究新的靈活的幀結構，無論場景是大帶寬、超密聯(lián)接、低時延還是低耗功，都有可以相適應的靈活的幀結構。在新波形上，貝爾實驗室已經用軟件定義的方式實現(xiàn)從3.75KHz到120KHz根據(jù)業(yè)務和用戶類型定義空口的最小接入單元。
他認為，在網(wǎng)絡延遲上，新的空口能夠支持從0.125毫秒到4毫秒；在網(wǎng)絡寬帶上，能夠從20M上升到1G。新的網(wǎng)絡架構、新空口、大規(guī)模天線陣列等技術，LTE+5G低頻以及WiFi技術形成多種接入，根據(jù)軟件來調整不同業(yè)務類型的接入。
物聯(lián)網(wǎng)是發(fā)展中新興未知領域
貝爾實驗室咨詢部門的模型顯示，到2020年，WiFi可以滿足全球預計67%的消費需求，還有14%的需求則會隨著當前3G、LTE、小型基站的普及和5G等新技術的出現(xiàn)而得到滿足，剩下19%的需求則無法得到滿足。因此，網(wǎng)絡運營商需要加速發(fā)展NFV、SDN等5G和云技術，并采用新的商業(yè)模式，以解決需求缺口問題。
桂洛寧認為，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是網(wǎng)絡發(fā)展中的新興未知領域。到2020年，物聯(lián)網(wǎng)連接設備的數(shù)量預計將由2014年的16億個增長至2020年的200億到460億個之間。其中，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設備將在2020年達到16億到46億個之間。盡管物聯(lián)網(wǎng)設備的應用規(guī)模很大，但視頻傳感器和攝像機設備在其中并沒有太高比例，因此2020年物聯(lián)網(wǎng)產生的蜂窩流量在移動數(shù)據(jù)流量總量中的占比僅為2%。
不過，從近期得到的數(shù)據(jù)來看，物聯(lián)網(wǎng)流量中所產生的信令流量將大大高于數(shù)據(jù)流量。例如，一臺典型的物聯(lián)網(wǎng)設備消耗1MB流量需要進行2500次數(shù)據(jù)處理或連接，而同樣的流量經由一次移動視頻連接即能夠被消耗殆盡。