【導(dǎo)讀】中興通訊作為全球主流移動(dòng)通信和解決方案供應(yīng)商,在面向未來(lái)的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和研究中持續(xù)投入,特別在5G和新技術(shù)領(lǐng)域,一直扮演著先鋒角色。本文篩選了2015年中興通訊在無(wú)線領(lǐng)域最為的關(guān)注十大熱點(diǎn)新技術(shù),與業(yè)界廣大朋友共同交流。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng),正以前所未有的速度發(fā)展,從而使移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈爆炸性增長(zhǎng)。在未來(lái)的技術(shù)演進(jìn)中,更豐富的通信模式、更好的用戶體驗(yàn),更廣泛的應(yīng)用拓展,都是重要的發(fā)展方向。為了應(yīng)對(duì)海量流量的挑戰(zhàn),移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正向“無(wú)容量限制的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)”,即 “大管道”方向發(fā)展,技術(shù)不斷取得突破。在面向未來(lái)的無(wú)線技術(shù)演進(jìn)中,適應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景、滿足用戶體驗(yàn)成為決定因素。
中興通訊作為全球主流移動(dòng)通信和解決方案供應(yīng)商,在面向未來(lái)的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和研究中持續(xù)投入,特別在5G和新技術(shù)領(lǐng)域,一直扮演著先鋒角色。本文篩選了2015年中興通訊在無(wú)線領(lǐng)域最為的關(guān)注十大熱點(diǎn)新技術(shù),與業(yè)界廣大朋友共同交流。
一、新多址接入方式
未來(lái)5G應(yīng)用已經(jīng)聚焦到移動(dòng)寬帶和物聯(lián)網(wǎng),對(duì)廣覆蓋、高容量、低時(shí)延、海量連接提出更高需求,5G勢(shì)必需要引入新的多址接入方式。較之目前主流無(wú)線通信系統(tǒng)中的各種正交/準(zhǔn)正交多址方案(TDMA/CDMA/OFDMA),中興通訊首推的新多址技術(shù)MUSA(Multi-User Shared Access)基于更先進(jìn)的非正交多用戶信息理論。
MUSA上行接入通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的復(fù)數(shù)域多元碼以及基于串行干擾消除(SIC)的先進(jìn)多用戶檢測(cè),讓系統(tǒng)在相同時(shí)頻資源上支持?jǐn)?shù)倍用戶數(shù)量的高可靠接入;并且可以簡(jiǎn)化接入流程中的資源調(diào)度過(guò)程,因而可大為簡(jiǎn)化海量接入的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),縮短海量接入的接入時(shí)間,降低終端能耗。MUSA下行則通過(guò)創(chuàng)新的增強(qiáng)疊加編碼及疊加符號(hào)擴(kuò)展技術(shù),提供比主流正交多址更高容量的下行傳輸,并同樣能大為簡(jiǎn)化終端的實(shí)現(xiàn),降低終端能耗。
二、新編碼調(diào)制與鏈路自適應(yīng)技術(shù)
面對(duì)5G的核心需求,傳統(tǒng)鏈路自適應(yīng)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足,而新的編碼調(diào)制與鏈路自適應(yīng)技術(shù)可以顯著地提高系統(tǒng)容量、減少傳輸延遲、提高傳輸可靠性、增加用戶的接入數(shù)目。中興通訊提出了軟鏈路自適應(yīng)(soft link adaptation,SLA)、物理層包編碼(physical layer packet coding,PLPC)、吉比特超高速譯碼器技術(shù)(Gbps high speed decoder,GHD)等。
軟鏈路自適應(yīng)技術(shù)提高了信道預(yù)測(cè)和反饋方法的準(zhǔn)確性,解決了開(kāi)環(huán)鏈路自適應(yīng)OLLA的周期較長(zhǎng)、干擾突發(fā)對(duì)性能的影響,以及5G各種新場(chǎng)景對(duì)QoS的差異化需求(低延遲/超可靠/高吞吐量/高速移動(dòng))等問(wèn)題。物理層包編碼技術(shù)可以有效解決大數(shù)據(jù)包與小編碼塊之間的矛盾。吉比特超高速譯碼器技術(shù)可以顯著地提高單用戶的速度,滿足5G支持超高速用戶數(shù)據(jù)速率的要求。
三、多天線技術(shù)(Massive MIMO)
目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)流量已呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng),提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)容量的方法主要包括:提升頻譜效率、提高網(wǎng)絡(luò)密度、增加系統(tǒng)帶寬、智能業(yè)務(wù)分流等。其中大規(guī)模天線陣列技術(shù)獲得越來(lái)越多的關(guān)注。
大規(guī)模天線陣列的基本特征,就是通過(guò)在基站側(cè)配置數(shù)量眾多的天線陣列(從幾十至幾千),獲得比傳統(tǒng)天線陣列(傳統(tǒng)天線陣列數(shù)不超過(guò)8個(gè))更為精確的波束控制能力,然后通過(guò)空間復(fù)用技術(shù),在相同的時(shí)頻資源上,同時(shí)服務(wù)更多用戶來(lái)提升無(wú)線通信系統(tǒng)的頻譜效率。大規(guī)模天線陣列可很好地抑制干擾,帶來(lái)巨大的小區(qū)內(nèi)及小區(qū)間的干擾抑制增益,使得整個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)的容量和覆蓋范圍進(jìn)一步提高。
大規(guī)模天線陣列技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯,但如何在現(xiàn)實(shí)約束條件下充分挖掘其潛在的巨大增益亟待深入研究,特別是信道信息獲取、天線陣列設(shè)計(jì)、碼本設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)的研究,中興通訊在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域取得了一定優(yōu)勢(shì),2014年11月中興通訊攜手中國(guó)移動(dòng),成功完成全球首個(gè)128天線Massive MIMO外場(chǎng)預(yù)商用測(cè)試。
四、高頻通信
目前無(wú)線通信6GHz以下頻譜已經(jīng)十分擁擠,可用帶寬有限,而30GHz~300GHz有大量的可用頻譜,這些頻譜對(duì)無(wú)線通信極具吸引力。毫米波頻段相對(duì)于現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)載頻其傳輸損耗大。由于高頻波長(zhǎng)短,單位面積上發(fā)送機(jī)和接收機(jī)可以配置更多的天線獲得更大的波束成形增益,來(lái)補(bǔ)償額外的路徑損耗。
采用高增益天線的基站,在獲得權(quán)值前,無(wú)法利用優(yōu)選波束覆蓋到接收端,終端測(cè)量不準(zhǔn),通信雙方不能以?xún)?yōu)選波束權(quán)值進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。移動(dòng)環(huán)境對(duì)準(zhǔn)高增益的窄波束困難,若不實(shí)現(xiàn)最優(yōu)波束識(shí)別,終端無(wú)法完成小區(qū)駐留或勉強(qiáng)駐留小區(qū)但傳輸質(zhì)量差,與5G網(wǎng)絡(luò)的高速率預(yù)期相悖。因此波束識(shí)別、跟蹤是高頻通信的關(guān)鍵問(wèn)題。需在在高頻通信系統(tǒng)加入波束發(fā)現(xiàn)過(guò)程,使得基站和終端得以發(fā)現(xiàn)對(duì)方,利用優(yōu)選波束進(jìn)行高數(shù)據(jù)量通信。
五、無(wú)線回傳
有線backhaul使密集部署的成本變得不可接受,而且會(huì)大大限制基站部署的靈活性。微波作為backhaul需要額外的頻譜資源,并且增加了傳輸節(jié)點(diǎn)的硬件成本。在有遮擋時(shí),微波的信道質(zhì)量將受到嚴(yán)重影響,這限制了站址的選擇,降低了部署的靈活性。
Self-backhaul使用與接入鏈路相同的無(wú)線傳輸技術(shù)和頻率資源,解決了有線backhaul及微波backhaul存在的問(wèn)題。但Self-backhaul消耗了接入鏈路的可用資源,限制了網(wǎng)絡(luò)容量的進(jìn)一步提高。因此,Self-backhaul容量增強(qiáng)是UDN的一個(gè)重要研究方向。
增強(qiáng)Self-backhaul容量的技術(shù)手段包括:利用多天線技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展空域自由度;通過(guò)接收端協(xié)作增強(qiáng)接收能力;利用內(nèi)容感知技術(shù)挖掘相同的服務(wù)請(qǐng)求,通過(guò)多播/廣播提高資源使用效率;backhaul鏈路與接入鏈路間動(dòng)態(tài)資源分配。
六、小區(qū)虛擬化
小區(qū)虛擬化(Virtual Cell)是解決邊界效應(yīng)的關(guān)鍵,其核心思想是“以用戶為中心”提供服務(wù)。虛擬小區(qū)由用戶周?chē)亩鄠€(gè)接入節(jié)點(diǎn)組成,它就像影子一樣隨著用戶的移動(dòng)及周?chē)h(huán)境的變化而快速的更新,使得無(wú)論用戶在什么位置都可以獲得穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信服務(wù),達(dá)到一致的用戶體驗(yàn)。
虛擬小區(qū)打破了以“蜂窩小區(qū)”為中心的傳統(tǒng)移動(dòng)接入網(wǎng)理念,轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆?ldquo;用戶為中心”的接入網(wǎng)絡(luò)。即每個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)的用戶擁有一個(gè)跟用戶相關(guān)的“虛擬小區(qū)”,該小區(qū)由用戶周邊的幾個(gè)物理小區(qū)組成,物理小區(qū)之間彼此協(xié)作,共同服務(wù)于該用戶。當(dāng)用戶在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)時(shí),該虛擬小區(qū)包含的物理小區(qū)動(dòng)態(tài)變化,但虛擬小區(qū)ID保持不變。因而在用戶移動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有切換發(fā)生,無(wú)論用戶身在何處,都能得到來(lái)自周邊多個(gè)物理小區(qū)的良好信號(hào)覆蓋和最佳的接入服務(wù)。虛擬小區(qū)是移動(dòng)接入理念的一次革命,真正實(shí)現(xiàn)了從“用戶找網(wǎng)絡(luò)”到“網(wǎng)絡(luò)追用戶”的轉(zhuǎn)變。
七、超寬帶基站UBR
據(jù)統(tǒng)計(jì),歐洲14個(gè)國(guó)家的54家運(yùn)營(yíng)商中,具備1.8GHz和2.1GHz雙頻段的有45家,占比達(dá)到83%。大中型運(yùn)營(yíng)商基本上都擁有多個(gè)移動(dòng)頻段牌照,運(yùn)營(yíng)商融合也大大加速了無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施共享進(jìn)程,無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施正在逐步從寬帶向超寬帶方向發(fā)展。
2015年,支持多個(gè)頻段的超寬帶基站技術(shù)UBR(Ultra Broadband Radio)將會(huì)迎來(lái)快速發(fā)展機(jī)會(huì)。超寬帶基站技術(shù)突破了一個(gè)射頻通道僅支持一個(gè)頻段的限制,實(shí)現(xiàn)了雙頻段或多頻段同時(shí)工作的超寬帶處理能力,其核心技術(shù)包括:超寬帶收發(fā)信機(jī)技術(shù)、超寬帶功放技術(shù)、超寬帶DPD技術(shù)以及協(xié)同雙工技術(shù)等。去年中興通訊在業(yè)界率先推出了1.8GHz+2.1GHz超寬帶UBR基站,單通道365MHz的發(fā)射帶寬能夠支持1.8GHz和2.1GHz兩個(gè)頻段同時(shí)工作,且能實(shí)現(xiàn)雙頻段之間的功率共享。
八、胖基站
胖基站(Fat NodeB)技術(shù),實(shí)質(zhì)是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)扁平化,可以滿足更加復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景,是一種可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)基站混合組網(wǎng)的新型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
首先,胖基站集成了部分核心網(wǎng)控制面功能,顯著縮短終端接入信令過(guò)程,簡(jiǎn)化了核心網(wǎng)功能,使得核心網(wǎng)只需專(zhuān)注于與無(wú)線制式無(wú)關(guān)的核心業(yè)務(wù),更容易提供更多的個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其次,胖基站集成了核心網(wǎng)的
網(wǎng)關(guān)功能,終端的流量經(jīng)過(guò)胖基站后直接進(jìn)入PDN網(wǎng)絡(luò),無(wú)需回傳到遠(yuǎn)端核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān),減輕核心網(wǎng)用戶面轉(zhuǎn)發(fā)負(fù)荷,降低傳輸成本。此外,網(wǎng)關(guān)下移到基站也為內(nèi)容本地化提供了便利。在胖基站上同址部署內(nèi)容服務(wù)器,讓終端就近獲取內(nèi)容,可以大大降低傳輸時(shí)延,提升用戶體驗(yàn)。
中興通訊提出的胖基站解決方案,繼承和發(fā)揚(yáng)了4G的扁平化思路,以用戶為中心,讓服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)更加扁平,更加貼近終端用戶。
九、NFV/SDN技術(shù)
傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)用設(shè)備多,相比IT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用更高、運(yùn)維復(fù)雜、業(yè)務(wù)形式封閉,使運(yùn)營(yíng)商在“收”“支”兩端都面臨窘境。近幾年興起的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network Function Virtualization,NFV)和(Software Defined Network,SDN)技術(shù)讓運(yùn)營(yíng)商看到了曙光。
NFV的技術(shù)基礎(chǔ)是虛擬化技術(shù)。虛擬化技術(shù)提供了將一套服務(wù)器的相關(guān)資源(如計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò))虛擬化成多個(gè)不同虛機(jī)為不同的用戶使用的手段。在電信網(wǎng)絡(luò)中引入虛擬化技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)絡(luò)硬件資源的共享,提升硬件資源的利用率,也為快速引入第三方新業(yè)務(wù)開(kāi)啟了一道方便之門(mén)。電信網(wǎng)絡(luò)功能本身支持虛擬化后,與專(zhuān)用硬件設(shè)備解耦,使得電信網(wǎng)絡(luò)采用IT化、通用化硬件資源成為可能,有利于運(yùn)營(yíng)商降低硬件采購(gòu)成本。
SDN技術(shù)源于IP網(wǎng)絡(luò)的路由控制,它通過(guò)將路由設(shè)備的控制和轉(zhuǎn)發(fā)相分離,將對(duì)網(wǎng)絡(luò)中大量路由器繁雜的路由配置工作轉(zhuǎn)化成通過(guò)控制器集中式配置并下發(fā)到轉(zhuǎn)發(fā)面執(zhí)行的方式,極大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)工作。同時(shí)SDN還可以通過(guò)開(kāi)放北向接口使第三方應(yīng)用方便地控制網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)路由。在電信網(wǎng)絡(luò)中引入SDN技術(shù),不但可以提升網(wǎng)絡(luò)部署的自動(dòng)化能力,實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)的靈活組件調(diào)度,同時(shí),通過(guò)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(如SAE GW)內(nèi)部引入SDN化理念,還可以有效促進(jìn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的扁平化,提升報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的效率。
十、設(shè)備到設(shè)備通信D2D
作為面向5G的關(guān)鍵候選技術(shù),設(shè)備到設(shè)備通信(Device-to-Device,D2D)具有潛在的提高系統(tǒng)性能、提升用戶體驗(yàn)、擴(kuò)展蜂窩通信應(yīng)用的前景,受到業(yè)界廣泛關(guān)注。
D2D主要的應(yīng)用場(chǎng)景包括以下幾方面。
● 社交應(yīng)用:用戶通過(guò)D2D的發(fā)現(xiàn)和通信功能,可以尋找鄰近區(qū)域的感興趣用戶并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、內(nèi)容分享;
● 網(wǎng)絡(luò)流量卸載:鄰近用戶之間的蜂窩通信切換到D2D模式,節(jié)省空口資源、降低核心網(wǎng)傳輸壓力;
● 物聯(lián)網(wǎng)通信增強(qiáng):在車(chē)聯(lián)網(wǎng)、海量用戶終端、智能家居等存在大量終端的場(chǎng)景中,終端以D2D形式接入到已接入網(wǎng)絡(luò)的特定終端,緩解巨量終端接入帶來(lái)的擁塞;
● 應(yīng)急通信:當(dāng)覆蓋出現(xiàn)盲區(qū)或因?yàn)?zāi)害網(wǎng)絡(luò)損壞時(shí),用戶設(shè)備通過(guò)D2D與位于覆蓋內(nèi)的用戶設(shè)備建立連接,從而以D2D中繼的形式建立與網(wǎng)絡(luò)的連接。