一、行業(yè)對5G的期待

近30年來移動通信行業(yè)發(fā)展迅猛，從第一代模擬通信發(fā)展到以頻分為主的數(shù)字語音通信，再發(fā)展到以碼分多址為主的多業(yè)務(wù)3G，現(xiàn)在以O(shè)FDM核心技術(shù)為主的寬帶4G已經(jīng)到來?；厥滓苿油ㄐ?—4代的技術(shù)跨越和業(yè)務(wù)變遷，并結(jié)合現(xiàn)在用戶對移動通信的期許，我們對5G需要解決的問題和市場需求進(jìn)行了初步梳理，下面從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、用戶體驗、業(yè)務(wù)發(fā)展三個方面來簡要談一下行業(yè)對未來5G的期待。

技術(shù)需求

從網(wǎng)絡(luò)需求的角度來看，大容量、多網(wǎng)融合、IT化/云化/智能化、易于部署和運(yùn)維以及綠色節(jié)能是比較明確的需求。

● 大容量

容量提升是移動通信網(wǎng)絡(luò)永遠(yuǎn)的追求，隨著用戶數(shù)、終端類型、大帶寬業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，業(yè)界預(yù)測未來10年移動通信網(wǎng)絡(luò)容量需求將增加1000倍。

● 多網(wǎng)融合

從移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程來看，未來的5G網(wǎng)絡(luò)很難做到一種技術(shù)、一種架構(gòu)全覆蓋，多種技術(shù)融合、多種架構(gòu)融合是必然趨勢。

● IT化、智能化、云化

未來移動寬帶網(wǎng)絡(luò)將在架構(gòu)上逐步引入IT化、云化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過軟件可定義的方式來實現(xiàn)同一網(wǎng)元自由適配成各種無線網(wǎng)絡(luò)。另外未來移動網(wǎng)絡(luò)的多樣性、復(fù)雜度越來越高，為了達(dá)到網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)的性能和業(yè)務(wù)適配，網(wǎng)絡(luò)的智能化必不可少。

● 易于部署和運(yùn)維

未來的移動網(wǎng)絡(luò)將最大限度適應(yīng)各種場景、各種業(yè)務(wù)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)的多元化、網(wǎng)元的多元化是必然趨勢，工程、維護(hù)的便捷性是不可或缺的關(guān)鍵要素。

● 綠色節(jié)能

移動通信網(wǎng)絡(luò)的能源消耗驚人，業(yè)界現(xiàn)在普遍的觀點是未來5G的每比特能源消耗至少要比現(xiàn)在降低10倍，終端的電池待機(jī)時間比現(xiàn)在增加10倍。

用戶體驗需求

用戶需求是技術(shù)發(fā)展最直接的驅(qū)動力，隨著移動寬帶的業(yè)務(wù)發(fā)展，用戶的業(yè)務(wù)需求也越來越高，具體體現(xiàn)在更高速率、更低的延遲、無所不在的覆蓋、移動性。

● 更高速率

單用戶業(yè)務(wù)速率提升是最為明顯的業(yè)務(wù)驅(qū)動要素，隨著高清視頻、虛擬辦公、3D虛擬現(xiàn)實、可佩戴移動多媒體設(shè)備的出現(xiàn)，單用戶移動業(yè)務(wù)速率將達(dá)到1Gbps，甚至有些場景需要10Gbps速率。

● 低延遲

現(xiàn)在普通的業(yè)務(wù)時延大約在10~50ms，未來隨著可靠通信、V2V（Vehicle to Vehicle）等新興業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，普遍要求業(yè)務(wù)時延小于5ms，對于車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等高要求的場景，甚至要求低于1ms的時延。

● 無所不在的覆蓋

未來移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋應(yīng)該是遍布用戶需要的任何地方，現(xiàn)階段移動覆蓋薄弱的一些場景在5G時代需要全面解決，例如：室內(nèi)覆蓋、邊遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋、遠(yuǎn)洋覆蓋等。

● 更好的移動性

未來5G技術(shù)需要解決高達(dá)450km/h的高速移動環(huán)境下的通信。另外類似的移動自組織基站和快速車聯(lián)網(wǎng)等特殊移動性需求也逐漸興起。

業(yè)務(wù)需求

業(yè)務(wù)需求是技術(shù)發(fā)展的核心驅(qū)動力，隨著移動通信的發(fā)展，很多新興業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，直接驅(qū)動了技術(shù)進(jìn)步。

● 海量終端

現(xiàn)在移動通信網(wǎng)絡(luò)的終端容量在50億左右，未來5G時代終端量至少翻10倍，達(dá)到500億以上。未來可穿戴智能終端、海量物聯(lián)網(wǎng)終端、車聯(lián)網(wǎng)終端以及支持D2D通信的終端將會成為500億連接的重要組成部分。未來網(wǎng)絡(luò)需要以最優(yōu)的方案來支撐海量的終端鏈接。

● 業(yè)務(wù)多元化

未來5G網(wǎng)絡(luò)是一個多業(yè)務(wù)融合匯集的大平臺，多元的業(yè)務(wù)帶來業(yè)務(wù)模型的復(fù)雜，有些業(yè)務(wù)要求超高帶寬、有些業(yè)務(wù)關(guān)注實時到達(dá)、有些僅僅是海量小數(shù)據(jù)應(yīng)用、有些是緊急災(zāi)難應(yīng)急。這么多性能要求不一的業(yè)務(wù)需要未來5G網(wǎng)絡(luò)來承載，怎么樣來滿足多元化的業(yè)務(wù)需求是業(yè)界面臨的重要課題。

總體來看，未來5G網(wǎng)絡(luò)需要支持更高的速度、更低的時延、更多的業(yè)務(wù)、海量的終端、能夠覆蓋到有需求的任何地方，是一個融合現(xiàn)在所有無線技術(shù)，容量、性能按需分配，高度智能化的綜合接入網(wǎng)絡(luò)。

二、中興通訊對5G研究的認(rèn)識

現(xiàn)在業(yè)界對5G研究還處于起步階段，關(guān)注的焦點以未來5G用戶需求、場景分析和可能的技術(shù)發(fā)展方向為主?？傮w來看，未來5G關(guān)注點集中在大容量（1000倍容量）、低時延（時延小于5ms）以及多業(yè)務(wù)支持上，其中尤其是1000倍容量提升最受業(yè)界關(guān)注。

5G的主要研究方向

中興通訊對上述問題都進(jìn)行了跟蹤研究并逐步形成了一些觀點和看法，下面對幾個核心方向進(jìn)行簡要闡述。

● 更多頻譜

未來5G首先需要解決的是頻譜資源的問題，從現(xiàn)在全球頻譜資源分部情況來看，5G主要課題是優(yōu)化利用好現(xiàn)有頻譜資源和做好擴(kuò)展新頻譜規(guī)劃2個方向。

現(xiàn)有頻譜優(yōu)化利用的方向主要是繼續(xù)把頻譜聚合技術(shù)發(fā)展好，靈活的頻譜聚合技術(shù)根據(jù)業(yè)務(wù)需要來聚合不同的頻譜帶寬，最大化利用現(xiàn)有資源。

從擴(kuò)展新頻譜資源的角度來看，3.5GHz以下的空白頻譜已經(jīng)非常稀有，未來5G頻譜必然需要向更高頻段進(jìn)行擴(kuò)展，5G~50GHz的高頻段可能是未來5G頻譜擴(kuò)展的方向。

● 更多有效空口通道，更高的頻譜效率

提升頻譜利用率可以在以下幾個方面進(jìn)行研究和突破：調(diào)制解調(diào)和編碼方式、干擾消除技術(shù)、空分技術(shù)實現(xiàn)頻譜復(fù)用、自動空口適配。

● 超密組網(wǎng)Dense Cell

對于未來5G網(wǎng)絡(luò)，我們認(rèn)為超密集的微小集中覆蓋是大勢所趨，未來超密站可能每個站只覆蓋幾米距離，無線backhaul實現(xiàn)自組織組網(wǎng)，超智能的SON功能實現(xiàn)微微站即插即用和網(wǎng)絡(luò)自規(guī)劃，宏微、微微自協(xié)同來提升網(wǎng)絡(luò)性能。隨著微微站的密度越來越高，單獨為微微站分配獨立高頻點、宏站采取單獨的控制信道瘦載波方式及超級虛擬virtual cell等會是未來重要的發(fā)展方向。

中興通訊5G展望

對于未來5G網(wǎng)絡(luò)，中興通訊認(rèn)為演進(jìn)大于革命，后4G發(fā)展都可以納入為5G研究范疇，未來的5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，更多關(guān)注技術(shù)融合和用戶體驗，并不斷借鑒和吸納IEEE無線接入技術(shù)、IT技術(shù)等成果，真正實現(xiàn)智能融合的ICT移動通信網(wǎng)絡(luò)大平臺的理念。

從實際應(yīng)用的角度來看，我們認(rèn)為Cloud NF網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)云化、Cloud Radio協(xié)同組網(wǎng)和SDA多業(yè)務(wù)空口自適配會是未來5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主線。其中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)云化是以NFV（Network Function Virtualization）方式云化核心網(wǎng)和控制器等網(wǎng)元，實現(xiàn)網(wǎng)元硬件系統(tǒng)統(tǒng)一和功能軟件化；針對未來的5G網(wǎng)絡(luò)跟現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一和融合，中興通訊超前的Cloud Radio解決方案支持移動網(wǎng)絡(luò)向未來5G演進(jìn)，方案支持各種組網(wǎng)架構(gòu)、支持集中和分布式協(xié)同處理；針對未來5G可能需要為了支持多種不同特性的業(yè)務(wù)進(jìn)行空口改進(jìn)，中興通訊率先提出軟件定義空口的SDA理念，該方案可以實現(xiàn)多種不同特性業(yè)務(wù)的空口自適配，以方便一個網(wǎng)絡(luò)、一套網(wǎng)元來支持未來多樣業(yè)務(wù)最優(yōu)適配的要求。

中興通訊打破原有移動網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元設(shè)備的界限，依托統(tǒng)一的面向電信的云平臺，重新定義無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提出無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)整體演進(jìn)為3朵云：Cloud NF（Network Function)、Cloud Radio、Cloud Service，同時滿足2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)需求，并滿足未來5G演進(jìn)需求（見圖1）。

● Cloud NF

移動網(wǎng)絡(luò)功能云Cloud NF基于NFV整合了移動網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)、控制器以及基于信令的集中干擾抑制功能，利用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)軟硬件架構(gòu)分離，使得整個移動網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元功能形成一個有機(jī)整體，同時應(yīng)用SDN理念，將核心網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)分離，有效提升了轉(zhuǎn)發(fā)效率。Cloud NF架構(gòu)提供了高效部署2G/3G/4G多制式多層網(wǎng)絡(luò)的解決方案，完美地匹配了現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)與未來5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的需求。

● Cloud Radio

Cloud Radio無線創(chuàng)新解決方案能夠根據(jù)移動網(wǎng)絡(luò)屬性和移動承載條件智能優(yōu)選協(xié)同模式，可有效抑制無線接入網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)間干擾，極大提升無線網(wǎng)絡(luò)性能尤其是小區(qū)邊緣的網(wǎng)絡(luò)性能。

Cloud Radio是迄今為止移動通信領(lǐng)域概念最前沿、技術(shù)最完善的無線接入網(wǎng)絡(luò)性能加速方案，可以打破傳統(tǒng)有線承載網(wǎng)絡(luò)適配無線接入網(wǎng)絡(luò)要求的現(xiàn)狀，實現(xiàn)“有線”和“無線”帶寬的靈活置換，以最低的網(wǎng)絡(luò)升級成本，為運(yùn)營商帶來顯著的網(wǎng)絡(luò)性能提升，是4G時代移動通信運(yùn)營商最佳的選擇。

近期的外場測試進(jìn)一步證實Cloud Radio可以基于4G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和當(dāng)前的主流IP承載網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)超越4G的接入性能，是運(yùn)營商邁向5G的堅實基礎(chǔ)。Cloud Radio的核心理念和核心技術(shù)同樣適用于5G階段超密網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以及為特定業(yè)務(wù)定制的高效空口標(biāo)準(zhǔn)，我們堅信Cloud Radio創(chuàng)新的干擾抑制機(jī)制和彈性、動態(tài)云協(xié)同理念會在5G階段發(fā)揮更大的作用。

軟空口

5G的定位是多樣的，首先要滿足2020年以后上千位數(shù)據(jù)流量的增長需求，其次要適應(yīng)多樣化的場景，如大量小基站、M2M、MTC、backhaul等。這些場景與宏覆蓋場景有很大的區(qū)別，單一的無線接入技術(shù)難以同時滿足以上多樣化的需求。5G接入技術(shù)不僅包含已有的3G和4G技術(shù)，還應(yīng)該包含為特定業(yè)務(wù)類型定制的高效空中接口技術(shù)。

中興通訊早在2009年就提出了軟空口的理念，即接入側(cè)采用統(tǒng)一的硬件架構(gòu)，基于整體框架規(guī)劃，通過軟件編程，更改參數(shù)，實現(xiàn)針對不同場景的特定空口。軟空口技術(shù)既可支持成熟的2G、3G或4G接入技術(shù)，也支持向5G的演進(jìn)。比如局域高速數(shù)據(jù)通信場景、LTE-HI、各種Backhaul應(yīng)用場景、不同頻段應(yīng)用，以及支持海量低速率終端接入的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景等等，可以在統(tǒng)一的軟空口架構(gòu)下通過修改參數(shù)實現(xiàn)。

中興通訊5G研究進(jìn)展

● 超寬帶射頻實現(xiàn)新突破

超寬帶射頻是移動通信發(fā)展的重要方向，中興通訊現(xiàn)已成功推出跨頻帶的超寬射頻RRU單元，現(xiàn)在一個射頻單元即可支持超過360MHz的有效帶寬，DD~900MHz和1.8Ghz~2.1GHz的寬頻UBR已經(jīng)研制成功。未來能夠支持有效頻寬1GHz以上的射頻RU單元正在研發(fā)中。

● 多模軟基帶芯片已經(jīng)完成,正在開展SDA相關(guān)技術(shù)研究

中興通訊現(xiàn)已成功推出自研的軟基帶芯片，該軟基帶芯片在設(shè)計之初就考慮了對軟空口方案的支持，當(dāng)前的芯片已經(jīng)支持部分空口參數(shù)的靈活配置能力，未來既可以支持軟空口FDD方式，也可以支持軟空口TDD方式，且軟空口部分既支持基站側(cè)，也支持UE側(cè)，既支持宏站模式，也支持小站模式，從而為5G軟空口理念的實施打下堅實的基礎(chǔ)。

● Cloud Radio方案成功商用

中興通訊創(chuàng)新的Cloud Radio方案已經(jīng)成功在中國移動進(jìn)行規(guī)模商用，方案網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性、性能提升能力表現(xiàn)卓越。Cloud Radio解決方案可以適配后4G以及未來5G網(wǎng)絡(luò)需要，中興通訊將持續(xù)推進(jìn)Cloud Radio解決方案演進(jìn)。

● Cloud NF成功推出

中興通訊現(xiàn)已成功推出Cloud NF原型機(jī)，實現(xiàn)了軟件與硬件平臺的解耦，可以采用通用服務(wù)器COTS，在功能上實現(xiàn)了2G、3G、4G的容量在控制器和EPC之間的遷移，以及自動運(yùn)維和節(jié)能降耗等功能。

小結(jié)

我們認(rèn)為未來的5G可能不再像以往一樣以一個全新的跨代性的技術(shù)做為區(qū)分點，5G研究將以關(guān)注用戶需求和方案的場景適配為出發(fā)點，它將是一個多種無線技術(shù)融合的智能化網(wǎng)絡(luò)，可自動根據(jù)用戶和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行場景定義和業(yè)務(wù)適配。

中興通訊針對未來5G發(fā)展提出網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)云化、Cloud Radio協(xié)同組網(wǎng)和SDA多業(yè)務(wù)空口自適配的技術(shù)理念。未來5G是個開放的生態(tài)系統(tǒng)，它必將為我們的生活帶來多彩的體驗。中興通訊正在和產(chǎn)業(yè)界多方緊密合作，共同為未來5G發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

■ 柏鋼

博士，中興通訊首席架構(gòu)師，5G產(chǎn)品總經(jīng)理；具有10多年的電信行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗，主要研究方向為無線接入網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)和產(chǎn)品規(guī)劃、5G技術(shù)研究。