加速迈入网络试验阶段 5G研发“只争朝夕”

如果说一个月之前，提到5G您想到的只是更高的峰值速率、更有效的频谱利用等抽象概念，那么现在5G给人们的认识正逐渐具象：近日，爱立信在无线环境下实时演示了5G准标准技术，在15GHz频谱上实现了5Gbit/s的吞吐速率。一个直观的对比是，5G网速是现在最快的4G网速的250倍，这让抽象的5G瞬间变得清晰而具体。

随着类似试验的进行，5G研发也从理论研究进入了网络试验阶段。而这距离2012年全球主要国家和地区开展5G研发也不过两年时间。这样的速度是否操之过急?其实不然，无论从户需求变化还是全球4G竞争格局来看，5G研发都可谓“只争朝夕”。

需求和竞争双因素驱动

首先来看看用户需求的变化。移动通信演进的最主要驱动力是用户需求，而推动5G加速发展的就是用户对物联网和移动互联网需求的增长。

面向未来，超高清、3D和浸入式视频的流行将对数据速率提出较高要求，增强现实、云桌面、在线游戏等业务，不仅对上下行数据传输速率提出挑战，同时也对时延提出了无感知的苛刻要求，社交网络流行更是对信令资源造成大量消耗;在物联网方面，视频监控和移动医疗等业务都需要高速率网络来支撑，车联网和工业控制等业务则要求毫秒级的时延和接近100%的可靠性。此外，用户还希望网络成本更低、安全性更高。

为此，移动网络需要具备更强的灵活性和可扩展性，才能适应海量的设备连接和多样化的需求。而3G网络在某些情况下已经力不从心;随着用户规模的扩大，4G网络也不能保证未来持续拥有良好的性能表现，速度更快、频谱效率更高、成本更低、安全性能更佳的5G成为网络演进之必需。

从全球4G竞争形势来看，当前4G在北美、日本、韩国发展态势最为迅猛，为了能在下一代通信技术上抢占制高点，这些国家的政府机构和运营商对5G标准化的渴求非常迫切，走在了全球5G研究的前列。

双重因素推动下，全球5G加速发展。业界达成的共识为，2015年ITU形成5G的需求定义，2020年具备全球商用的能力。在这个大时间表基础上，各组织研究内容、方向和进度有所差别。其中，日本的NTT docomo和韩国的SK电讯都是在5G方面较为领先的运营商，此次爱立信在15GHz频谱上实现5Gbit/s的吞吐速率，则走在了全球5G研发的前列。

5G认知渐清晰

随着5G研发的加速度进行，人们对5G的认识也逐渐清晰。IMT-2020(5G)推进组在最近发布的《5G愿景与需求》中提出：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服务，业务及用户感知的智能优化，同时将为网络带来超百倍能效提升和超百倍的比特成本降低，最终实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景。

工信部通信发展司司长闻库认为，潜在的5G技术，包括基于MIMO的更大规模天线矩阵、全双工技术、非正交多址、增强多载波、新型编码调制等。此外，C-RAN、SDN、NFV等也将在未来的网络接入等环节发挥极大的作用。

在METIS项目负责人、爱立信大师级研究员Afif Osseiran博士看来，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还将5G目标落到了具体的数字上：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。

爱立信技术专家认为，要满足上述复杂应用目标，5G就不再是单一的某一种技术，而是对现有的无线技术的演进和作为补充的新技术的无缝集成的组合。5G网络要同时支持3G与4G无线接入网的融合、固定接入网与无线接入网的融合，以及传统接入技术与新的5G接入技术的融合。此外，面向5G的网络架构创新中，SDN和NFV将得以延伸和重用。

传输网需同步提升

一个完整的移动网络包括核心网、传输网和无线侧等部分，5G到来后随着网络流量的增长以及无线侧网络的日益复杂，传输网部分也将面临升级的压力，否则将会成为网络发展的瓶颈环节。

电信和IT正在走向融合，通信领域向“用户驱动”型行业转变，移动宽带的大规模使用也推进了网络的变革，回传网络中传输、路由和服务的优化需求也应运而生。

与此同时，网络访问方式正变得越来越复杂和多样化，很快我们就会看到，5G、LTE-Advanced、Wi-Fi和混合网络技术及有线连接，组成“大熔炉”式的网络。而具体说到5G，未来的5G传输网络必须能有力支撑扩展的用户服务和云连接，成为服务创新的平台。

据悉，爱立信已经意识到传输网升级的重要性，近日，爱立信、Acreo和皇家理工学院联合成立了5G传输实验室，该实验室位于瑞典西斯塔，致力于改变网络的结构和设计，甚至使其超越当今最先进的网络，为5G在2020年左右的问世提前布局。研究人员将着手解决所有网络层的动态运营问题、移动和固定访问流量的共同传输问题，以及不同服务和应用的网络管理一体化等问题。