从理论研究走向户外试验 5G研发全线提速

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近日,IMT-2020(5G)推进组召开了第二次IMT-2020(5G)峰会,400人左右的会场直到下午仍然座无虚席,5G的热度由此可见一斑。更为重要的是,从工信部、研究院、中国移动,以及以爱立信为代表的METIS组织的发言来看,全球5G研发已经取得了阶段性成果。

当4G正在全球如火如荼地发展之时,面向下一代的5G已经引爆了人们新的关注。近日,IMT-2020(5G)推进组召开了第二次IMT-2020(5G)峰会,400人左右的会场直到下午仍然座无虚席,5G的热度由此可见一斑。更为重要的是,从工信部、研究院、中国移动,以及以爱立信为代表的METIS组织的发言来看,全球5G研发已经取得了阶段性成果。

那么,5G的应用场景何在?5G研发面临的关键问题有哪些?从与会专家的演讲中,我们可以找到一些答案。

并非空穴来风

移动通信演进具有“10年预研一代、10年商用一代”的特点。例如,2000年左右3G在全球商用,到2010年左右4G投入商用,按照这一进度,下一代5G的商用时间在2020年左右。而每一代技术从研究、论证、测试到商用都需要经历一个漫长的过程,因此现在动手研究5G是恰逢其时。

从市场需求来看,移动互联网和物联网是5G发展的两大主要驱动力。中国移动研究院副院长黄宇红表示,移动互联网颠覆了传统移动通信业务模式,正在呈现迅猛发展的态势,预计2020年将带来超过1000倍的流量增长;物联网则扩展了移动通信的服务范围,面向2020年,各种物联网应用更会爆发式增长,数以千亿的设备将接入网络,实现真正的“万物互联”。大容量需求推动网络规模扩大,必将加重网络运营成本和压力,为了维持整个移动通信产业的可持续发展,人们需要打造一个低成本、高效率的网络技术。

根据会上发布的白皮书,5G将为用户提供光纤般的接入速率、“零”时延的使用体验,千亿设备的连接能力,超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致性。如果上述指标能够实现,那么由移动互联网和物联网产生的超千倍移动数据流量、数百亿甚至数千亿的设备连接,都在5G的能力范围之内。

研发帷幕开启

在认识到5G的必要性之后,从2012年开始,全球各主要国家和地区都开启了5G研发帷幕。例如,欧盟设立METIS和5GNOW课题组,研究解决5G各种问题;英国则游离于欧盟之外,建立了“5G创新中心”。在亚洲,韩国组建“5G论坛”,日本成立“2020 and Beyond AD Hoc”特别讨论会,我国建立IMT-2020(5G)推进组。此外,包括ITU、3GPP、NGMN在内的全球主要通信行业标准化组织也开展了5G通信相关工作。

在上述各组织中,METIS起步较早,进展较快。METIS成立于2012年,是欧盟推出的全球首个大规模国际性5G科研项目。METIS第一阶段计划运行30个月,目标是为建立5G移动和无线通信系统奠定基础,为未来的移动通信和无线技术在需求、特性和指标上达成共识,取得在概念、雏形、关键技术组成上的统一意见。据悉,目前METIS第一阶段工作已经完成,现在已进入第二阶段的细化发展阶段。

METIS由29个成员组成,包括主要设备商、运营商、汽车厂商及学术机构。其中,爱立信不仅负责METIS的总体项目管理,还承担标准制定与发布、系统设计与性能指标这两项核心任务。据悉,爱立信在此项目上研发投入巨大,METIS共分八项工作任务组,由七家设备商以及一家运营商负责,爱立信就承担了其中三项任务组的工作。为了加快进度,爱立信还携手纽约大学无线中心,开展5G技术的研发。

在本次会议上,爱立信5G项目负责人Janne Peisa受邀代表METIS发表演讲,介绍了METIS研究进展和5G关键技术。

主要应用场景

经过近两年推进,全球5G研发进展顺利。工信部科技司巡视员代晓慧表示,目前IMT-2020(5G)推进组已经在需求愿景、关键技术等方面取得了积极进展,在国外,ITU也确定了5G标准时间表。不过尽管如此,对于“5G究竟是什么”整个行业还在探索之中。

对于这一问题,起步较早的欧盟METIS的研究结果具有参考意义。METIS项目负责人、爱立信大师级研究员Afif Osseiran博士认为,5G的未来可以用“快、密、全、佳、实”五个字来形象概括;快,即“前所未有的高速率”;密,即“支持人口密集地区的优质通信”;全,即“支持各类联网设备”;佳,即“最佳体验如影随形”;实,即“超实时、超可靠”。

为了达到“快、密、全、佳、实”的应用场景,METIS还为5G提出了具体的数字化目标:第一,在人口密集的城市环境中,5G将提供10Gbit/s至1000Gbit/s的速率,是目前的10~100倍;第二,单位面积或单用户移动数据将增加1000倍,即超过100Gbit/s/km2或500GB/用户/月;第三,互联终端设备数量将增加10到100倍;第四,低功耗大型通信设备的电池使用寿命将延长10倍,传感器或传呼机等终端设备的电池使用寿命将达到10年;第五,支持超快速响应应用,如“触觉互联网”,实现低于5微秒内端到端时延,并具有很高的可靠性;第六,在满足上述要求的前提下,单位面积成本和能耗不高于当前蜂窝系统。

迈出试验步伐

在众多厂商和组织的协作下,5G研发呈现加速度推进的态势。就在近日,5G从理论研发走向试验网络——爱立信携手NTT docomo在日本横须贺开展了5G网络的户外试验。双方基于15GHz频段进行的5G试验,获得了高达10Gbit/s的超高数据传输速率。

在本次5G会议上,多位专家一致认为,单站10Gbit/s是5G的关键通信能力之一。爱立信联手NTT docomo,在复杂的户外场景下,达到了5G的通信能力要求,标志着其取得了突破性进展。

面向未来,5G研发还面临许多障碍,要走的路还很长。其中,频谱资源紧张的问题最为棘手。随着移动数据流量的增长,全球移动频谱资源也是捉襟见肘,多个国际组织预测,到2020年我国的频谱资源缺口在1GHz左右。而低频段的优质资源已基本被占用完毕,现在可用的大多集中在6GHz以上,这些资源频段高,存在多种干扰,给未来5G的商用带来诸多不便。

中国工程院院士邬贺铨认为,面对低频段资源稀缺的现实,我们需要制定新的频谱使用规则,用好6GHz以上的高频段资源;同时,通过重耕等方式灵活利用现有频谱资源,达到实现对现有资源的重新利用;并积极挖掘新的频谱,争取将可能清退出的资源用作5G。总之,惟有多管齐下,才能破解频率资源紧张的难题。

责任编辑:林琳 来源: 通信世界网
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