5G引发产业巨变看中兴通讯如何领跑

本刊记者 | 刁兴玲

5G引发产业巨变看中兴通讯如何领跑

本刊记者 | 刁兴玲

鉴于5G从需求定义到真正商用还需要很长时间，中兴通讯发现在特定场景下，可以提前把部分5G技术应用到现有4G产品中，使用户提前享受到类似于5G的体验。为此，中兴通讯在业界首家明确提出Pre5G技术定义，并积极推进Pre5G商用化。

虽然目前运营商仍在不断推出4G服务，但全球产业界已将研发重点投向面向2020年及未来的下一代移动通信技术——5G技术，积极争夺5G发展主导权。

近日，IMT-2020（5G）推进组发布《5G无线技术架构》和《5G网络技术架构》白皮书，这标志着我国5G研发已经迈入了新的阶段。除了标准组织、运营商等，在5G浪潮之下，设备商也不甘落后，正积极参与5G研发，以期在5G时代争夺更多话语权。中兴通讯在5G研发中更是独占鳌头。

物联网成5G主要驱动力

在2G/3G/4G时代，用户比较熟悉的网络业务以手机或者数据卡接入移动网络享受语音和数据业务为主，物联网业务应用较少。但从业务发展来看，从人与人通信到人与物以及物与物通信已成趋势，比如智慧城市、“工业4.0”等都含有物联网通信的概念。在近日举行的第三届IMT-2020（5G）峰会上，“5G时代，物联网设备将全面接入移动通信网络”的观点也成为参会专家的共识。

“5G技术将把人类彻底带入万物互联的网络社会，是M-ICT最重要的基础。中兴通讯将在5G领域持续耕耘，与全球客户共同迎接全联接的M-ICT时代。”中兴通讯总裁史立荣表示。

物联网业务和传统移动宽带业务相比，在性能上有明显的区别。首先，物联网业务连接数量巨大，在5G时代，用户周边大量的物体都将接入到网络，据业界预测物联网的连接数将是现在手机类终端的100倍以上，海量连接数对未来5G网络必然意味着巨大的挑战。其次，业务需求不同，各种不同的物联网终端接入对网络的性能要求各不相同，中兴通讯首席科学家向际鹰表示：“比如车联网和工业控制类的终端要求超高的实时性和可靠性，这就要求5G网络要支持小于5ms的业务延迟时延和超过99.9999%的可靠性；而一些环境检测类的传感器，它们需要放置在室外甚至是偏远野外进行信息收集，这些联网设备要求的传输数据量一般很小，但是对电池寿命、网络覆盖等有较高要求，这又要求5G网络支持超小数据量、超低功耗的超密连接。”由此可见，物联网业务的多样性和需求的复杂性，对未来5G网络提出了非常高的要求。

为了承载更加广泛的物联网业务、支持各种各样的超密物联网终端接入、支持不同物联网业务对网络的性能要求，目前的网络技术需要做出较大改变。

“首先，物联设备的数量是手机类终端数量的100倍以上，未来要把这些设备接入网络，需要多址技术进行新突破。其次，物联网业务具有多样性，有的业务需要大数据量，有的需要超低时延、有的需要超高可靠性、有的则需要超小比特率和超低功耗，这些截然不同的需求必须采用不同的技术加以应对，这就需要新的空口技术。最后，为了更好地适应移动物联网业务要求，特别是行业性要求，传统的网络架构需要变革以适用于未来的业务发展。”向际鹰表示。

向际鹰

志做5G时代领头羊

中兴通讯是5G全球技术和标准研究活动的主要参与者和贡献者。作为中国IMT-2020（5G）推进组的核心成员，中兴通讯担任IMT-2020 IEEE工作组主席、IMT-2020网络技术工作组的副主席等重要职位，并牵头了多个子工作组的研究工作，积极投身到5G无线关键技术及下一代网络架构的研究工作中。早在2015年3月，中兴通讯就加入欧盟H2020计划，致力于5G创新研究；在德国法兰克福的NGMN大会上，中兴通讯还被德国电信列入首批5G创新实验室合作伙伴名单；在巴塞罗那通信展上，中兴通讯Pre5G基站业务演示一鸣惊人，实测单载波平均峰值速率超过400Mbit/s，更是创造了频谱效率和单载波容量的新纪录。

在5G关键技术研究方面，中兴通讯全面布局，在核心技术上重点投入。中兴通讯5G研究涵盖网络架构设计、多天线技术、高频通信、物联网融合、新业务（如D2D、M2X、URC等）等多个方面，并推出了SVC（Smooth Virtual Cell）、MUSA(Multi-User Shared Access)、SDA(Soft defined Air interface)、SLA(Soft Link Adapter)及SNA(Soft Network Architecture)等多项独特的标签技术。

“在MUSA多址接入技术方面，中兴通讯创新的非正交多址接入技术采用简单的非正交码组设计，可以把接入用户数提升4倍以上。”向际鹰解释道。

SVC摈弃传统的小区切换方式，采用以用户为中心的“动态虚拟服务小区簇”的理念，为每个UE动态分配一组服务小区簇，使UE永远享受最优服务，该技术可以彻底解决超密组网环境下小区干扰问题，系统容量和用户QE将得到大幅提升。

SLA改变原来链路层固化设计的理念，把链路层参数设计与高层业务和UE终端性能进行紧密结合，实时跟踪链路层性并进行动态参数调整，让链路层最优适配高层业务需求和UE终端性能，如采用增强ACK/NACK以降低业务时延，采用STB（Soft transmit block）加快传输速度，利用增强CQI上报更详细的链路信息等。

除此之外，“中兴通讯还是业界第一家提出SDA软空口的公司，SDA理念是采用可软件配置的空口格式来统一原来多样的业务空口需求，大大简化空口复杂度，充分利用有限的空口资源。”向际鹰表示。

5G不等待，Pre5G先登台

与4G网络相比，5G网络不仅传输速率更高，而且在传输中呈现出低时延、高可靠、低功耗的特点，低功耗能更好地支持物联网应用。5G虽然为我们描绘了理想的世界，但业界普遍预计到2020年5G时代才能开启。

鉴于5G从需求定义到真正商用还有很长的一段时间，中兴通讯发现在特定场景下，可以提前把部分5G技术应用到现有4G产品中，而不涉及修改标准，这样用户就能够提前享受类似5G的体验。为此，中兴通讯在业界第一家明确提出Pre5G技术定义，并积极推进Pre5G商用化。

Pre5G聚焦移动运营商今后3～5年内的核心诉求，利用部分已具备商用条件的5G核心技术，可为商用LTE终端用户提供接近5G的接入体验。“最关键的是，Pre5G可将商用时间提前到2015年，可利用运营商现有的站点和频谱资源，成倍地提升现网用户的接入速率以及网络的整体容量，在5G标准化之前有效缓解数据流量剧增的挑战，帮助运营商抢占市场先机，获得更广阔的业务发展空间。”向际鹰强调。

据悉，P re 5 G的核心技术包括M assive MIMO、Ultra Dense Network和Multi-User Shared Access，分别解决客户在今后几年将遇到的有限频谱资源与MBB飞速发展的冲突、人群密集场景下的容量与干扰、大量终端接入引发网络拥塞等三大问题。

“Pre5G将大大提升运营商4G网络的系统性能，延长运营商4G网络的生命周期，同时将助力运营商实现从4G到未来5G时代的平滑衔接。”向际鹰补充道。

Pre5G基站能力高达4G的4倍

在技术层面上，Pre5G将主要着眼于对终端要求不高的“向空间要效率”方向上，目前聚焦在大规模天线阵列Massive MIMO和超密网UDN两大核心技术上。目前中兴通讯已经成功推出Pre5G的Massive MIMO产品。

Massive MIMO是5G的核心技术之一，利用多天线空分复用技术成倍提升无线频谱效率，增强网络覆盖和系统容量。早在2015年1月，中兴通讯就首家成功完成了Massive MIMO预商用基站的多用户多流外场测试，这次测试不但刷新了吞吐量纪录，而且验证了Missive MIMO的三维覆盖能力、普通4G终端支持能力以及深度覆盖能力。

在2015年3月，中兴通讯又在巴塞罗那通信展上首家发布可商用的Pre5G Massive MIMO基站产品并联合中国移动进行业务演示，单载波平均峰值速率超过400Mbit/s，是TD-LTE现网基站能力的4倍。“这说明Pre5G基站在用户不用更换手机的情况下，可以把中国移动现网TD-LTE的网络容量提升4倍，这是一个历史性的突破。”向际鹰指出。显而易见，在Massive MIMO基站的商用进展方面，中兴通讯是毋庸置疑的领导者。

除此之外，“中兴通讯采用创新技术将5G技术和4G终端进行完美融合，使得商用的4G终端不仅可以在Missive MIMO基站下使用，还可以让用户在不换终端、不等待新的空口标准的情况下，就能提前体验到接近5G的性能。”向际鹰透露。

2016年Pre5G产品将规模出货

据悉，Pre5G基站采用中兴通讯自主研发的基带处理SOC芯片并充分考虑可商用性和工程安装便利性，将基带、射频、天线统一集成，具有集成度高、体积小、部署简便的特点（只需固定并连接电源和传输线缆），完全消除了对机房的依赖，可显著降低运营商建网的TCO。

近日，中兴通讯的Pre5G登上了央视的《朝闻天下》，中兴通讯在巴塞罗那通信展联合中国移动进行Pre5G Massive MIMO展示后，规模商用外场应用正在稳步推进中。中兴通讯孙枕戈博士也表示公司正在与电信运营商联合对Pre5G技术进行测试。“全球多家运营商正在与中兴通讯合作推进Pre5G技术测试工作，2015年将完成国内和国外规模商用外场测试验证，2016年将实现规模商用出货。”向际鹰透露，“除Massive MIMO外，中兴通讯还在Pre5G UDN和Pre5G MUSA方面加快研发，争取2016年推出相应产品。”

可以看到，业界也有厂商演示高达几个Gbit/s,甚至上百Gbit/s吞吐量的Massive MIMO原型机，但通常都工作在6GHz以上的高频段，现阶段没有适合的频谱资源和终端，移动承载网络也不支持，因而实用价值不高。

频谱将成5G成败关键

频率资源是移动通信发展的基础，也是决定其成败的关键。5G前景广阔，但目前大量优秀频谱被2G/3G/4G占用，5G的频谱需求更大，频谱资源问题也显得更为紧迫。频谱资源稀缺将成为5G发展最主要的问题。

针对如何解决频谱资源稀缺的问题，向际鹰认为：“首先需要提升频谱效率，目前新的多址接入技术、Massive MIMO多天线技术、超密UDN技术等都是提升频谱效率的有效途径。中兴通讯的MUSA多址接入、Massive MIMO基站已经在这方面做出了较好的贡献。”

另外一个途径就是开源，为5G扩展新的空白频谱资源，低频段的频谱资源已经不多，5G要发展必须要找到新的频谱资源。“目前5G技术研究重要的一个方向是高频技术研究，目标就是研究5Ghz～80Ghz的高频频段作为未来5G基站主频谱的可能性，并且高频信道技术研究已经有了初步的成果，高频段用作未来5G的频谱已成必然趋势。”

还有一个途径便是频谱共享，频谱共享使多个网络共享频谱资源，业界正在研究5G和Wi-Fi共享非授权频段的技术。

“Pre5G基站使用现有的频谱资源，兼容规模商用的4G终端，不改变已有的LTE网络架构及核心网接口，仅需替换基站设备就可以将系统容量提升4～6倍，因而可广泛应用于密集城区和容量热点，尤其适用于频谱资源稀缺的运营商。”向际鹰透露。