【導讀】第五代移動通信,也就是俗稱的5G,在目前是科技領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn),而且是一門深奧的學問;如同市場研究機構(gòu)ForwardConcepts總裁WillStrauss所言,在某種程度上,5G有點像是瞎子摸象,產(chǎn)業(yè)界仍在試圖摸索出它的真實樣貌。
一年一度的世界移動通信大會(MWC)已經(jīng)在西班牙巴塞羅那落幕,在此期間,我們針對5G列了十個問題,請教了幾位產(chǎn)業(yè)分析師與市場觀察家;這些產(chǎn)業(yè)專家包括GSMA(GSMAssociation)的技術(shù)總監(jiān)DavidHutton、國家儀器(NI)的RF通訊與軟件無線電(SDR)技術(shù)總監(jiān)JamesKimery。
身為推動移動通信領(lǐng)域技術(shù)標準化的產(chǎn)業(yè)組織,Hutton表示,GSMA的任務(wù)是指導產(chǎn)業(yè)界聚焦于“使用案例(usecased)”并開發(fā)能讓消費者與企業(yè)受益的新標準:“5G的發(fā)展應(yīng)該不是只單獨從技術(shù)的進展演來推動。”
至于自動測試設(shè)備與虛擬儀器軟件供應(yīng)商NI,在蜂窩通訊領(lǐng)域還算是新手,對于4G通訊以前的標準并沒有太多參與;但Kimery強調(diào),自2010年以來情況已經(jīng)完全不同,因為開發(fā)5G技術(shù)以及其原型的復雜度,讓NI的軟件無線電平臺成為學術(shù)機構(gòu)與電信設(shè)備業(yè)者在推動相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新時不可或缺的工具。
問題1:新興的5G標準將提供什么?
NI的Kimery表示,5G的三大承諾是:其一,為智能設(shè)備提供寬帶數(shù)據(jù);其二,針對汽車通訊的超高可靠度/超高速、低延遲通訊;其三,為大量連網(wǎng)設(shè)備提供機器通訊。
市場研究機構(gòu)TIRIASResearch創(chuàng)辦人暨首席分析師JimMcGregor補充指出:“有一些重要的5G關(guān)鍵組件是強化載波聚合(carrieraggregation);與Wi-Fi、未授權(quán)頻段(unlicensedspectrum)以及物聯(lián)網(wǎng)(IoT)解決方案的聚合。”
問題2:5G能與4G相容嗎?
Kimery的答案是:“不相容;目前正在討論的技術(shù)與1G、2G與3G背道而馳。”不過GSMA的Hutton提供了更詳細的回答:“因為5G并不只有一種技術(shù),而是一套標準體系;我們認為5G將在某種程度上維持與4G的向下兼容。”
而Kimery的假設(shè)是來自于3GPP去年秋天在美國鳳凰城(Pheonix)舉行的會議所達成之共識;當時該組織同意確保:
1.6GH以上與以下的無線電;
2.向后兼容無線電接取技術(shù)(RAT)──LTEEvolution;
3.不向后相容的RAT──5G新RAT。
ForwardConcepts的Strauss總結(jié)指出:“對我來說很明顯的一點是,5G(約2020年實現(xiàn))將以LTE為基礎(chǔ),同時基礎(chǔ)控制邏輯將會有更多與更高的頻率加入,也會有更多的頻率接合(載波聚合),以及更高的天線數(shù)量結(jié)合MIMO,以及來自基地臺的定向廣播(directionalbroadcasts)。”
問題3:我們看到很多5G試驗的信息,但既然5G連標準都還沒有,是在試什么?
其實大多數(shù)這些試驗都是“預(yù)商用試驗(pre-commercialtrials)”,焦點集中在技術(shù)的可行性與可靠度;產(chǎn)業(yè)界目前對5G采用6GHz以上的毫米波(millimeter-wave,mmWave)頻段興趣越來越濃厚。“這對整個蜂窩通訊產(chǎn)業(yè)來說是一大躍進;”Kimery表示:“到目前為止,移動通信產(chǎn)業(yè)只利用6GHz以下的頻譜。”
不過要實現(xiàn)毫米波蜂窩通訊系統(tǒng)仍有挑戰(zhàn)待克服,包括需解決頻道減損(channelimpairments),以及高頻段的傳播特性。Kimery指出,許多電信業(yè)者與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商正在測試自家提案的系統(tǒng),并收集結(jié)果。
問題4:所以關(guān)注的焦點都在于采用6GHz以上不同頻段的毫米波系統(tǒng)測試結(jié)果;那么各家電信營運商/設(shè)備商正在測試的系統(tǒng)是使用哪些頻率?
Kimery表示,大多數(shù)電信營運商與設(shè)備供應(yīng)商都對于試驗內(nèi)容三緘其口;GSMA的Hutton也同意:“沒錯,他們都保密到家。”唯一的例外是日本NTTDocomo;Kimery表示,NTTDocomo在去年11月公布了該公司的5G試驗部分細節(jié)。
根據(jù)NTTDocomo的信息,該公司與諾基亞(Nokia)在去年10月于東京六本木的一個商業(yè)區(qū),以70GHz高頻毫米波信號,達到了超過2Gbps的超高傳輸速率;號稱是首度在商業(yè)區(qū)進行的5G數(shù)據(jù)傳輸測試。此外Docomo還在去年11月與三星(Samsung)在韓國以28GHz高頻信號,結(jié)合高數(shù)量天線單元的波束成形(beamforming)以及波束追蹤進行測試。
問題5:那些5G試驗的結(jié)果何時才會分享出來?
Kimery表示,5G技術(shù)工作小組預(yù)定在今年3月初于瑞典Gothenburg集會:“我們預(yù)期電信營運商與設(shè)備供應(yīng)商們屆時將會分享他們的數(shù)據(jù),也就是原型設(shè)備的測試結(jié)果。”
問題6:5G標準化的時間表如何?
5G的研究階段將會在2017年完成(約在3月份Release14出爐時);產(chǎn)業(yè)界的目標是在2018年9月完成第一階段的1.0版5G標準定義,第二階段則是在2019年12月完成。
問題7:第一階段與第二階段之間的5G會向前兼容嗎?
Kimery表示,5G工作小組已經(jīng)同意,產(chǎn)業(yè)界將維持在2018年第一階段5G與2020年添加之未來創(chuàng)新的向前兼容(forwardcompatibility)。
問題8:5G有很多發(fā)展面向,對大多數(shù)人來說是很多不同的東西;如此一來是否讓5G朝向太多方向發(fā)展?
Hutton坦言,GSMA已經(jīng)針對未來的5G標準定義了70多種不同的使用案例,從智能儀表(smartmeter)、觸覺因特網(wǎng)(tactileInternet)到虛擬現(xiàn)實;對強化之移動寬帶通訊的技術(shù)性需求,可能與核心通訊、無延遲通訊或大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通訊的需求不盡相同。因此排列優(yōu)先級變得十分關(guān)鍵,也會是第一階段5G標準開發(fā)的焦點。
問題9:第一階段5G將會聚焦于哪些重點?
根據(jù)Kimery的觀察,電信營運商最迫切的問題仍是快速成長的移動數(shù)據(jù),因此因應(yīng)數(shù)據(jù)的增加應(yīng)該也將成為5G標準化重點;其他相關(guān)技術(shù)包括大規(guī)模MIMO(massiveMIMO)、波束成形、新通訊波形與調(diào)變架構(gòu)等。他認為毫米波將會是第一階段5G標準訂定的中心議題。
Hutton則并不那么確定,他認為毫米波仍有點“學術(shù)性”;他指出,雖然有部分應(yīng)用將受益于如此高的頻率,但:“我們需要看不同的技術(shù)的結(jié)合,”因此5G才能因應(yīng)不同產(chǎn)業(yè)的廣泛需求。
問題10:第一階段5G標準化的成功關(guān)鍵是?
除了關(guān)注毫米波技術(shù),Kimery強調(diào),很重要的是工作小組決定一個頻率,從8GHz、39GHz或70GHz,“選一個就好;”他指出:“我們能先專注于單一頻率,然后再擴展到其他頻率就會變得容易得多。”