移動產業的下一件大事——5G，即將準備走出實驗室了。盡管預計要到2020年才會開始部署商用服務，但接下來的幾個月將超越研究階段，陸續展開一連串的原型展示、現場測試以及建立標準等移動。

 

定義3G和LTE標準的3GPPP將從12月啟動5G標準制定工作，首先將為6GHz以上頻譜建模信道性能。許多公司已經對于關鍵的性能指針有了初步的想法，例如采用新的空中接口標準。最終標準預計將在2018年定案。

 

業界將從2016年初開始進行現場測試，并為即將在韓國舉行的2018年冬奧會(2018 Olympics)逐步展開部署——預計這將成為首次完整公開展示5G網絡的先期標準版本。

 

諾基亞(Nokia Networks)無線系統研究總監Peter Merz表示，“我們將2015年視為5G從研究邁向標準化的轉型期，”該公司如今已經發展出完善的5G空中接口概念了。

 

截至目前為止，有關5G網絡的展示一直局限于各自獨立的技術。但在明年二月的全球移動通訊大會(MWC)上，預計供貨商將展示多種5G技術，不過目前這些技術有許多仍在實驗室階段。

 

5G預計將提供一連串的新功能，包括高達10Gbits/s或20Gbits/s的最大數據傳輸速率，特別是針對人口密集的都會區。它可以作業于30-300GHz的毫米波(mmWave)或厘米波(cmWave)頻率范圍，以及支持低至1毫秒或幾百微秒延遲的機器對機器(M2M)網絡，從而為工業自動化帶來新功能。這種新功能特色還可支持各種不同的應用范圍，甚至包括軟件定義網絡(SDN)與網絡虛擬化。

 

Merz指出，正如5G規格的多樣化一樣，空中界面必須具備一定的靈活度，才能應用于廣泛的毫米波與厘米波頻率范圍。他認為，5G技術應該根據：

 

·利用非成對頻段的正交頻分多任務(OFDM)波形與接取方案；

 

·3-40GHz范圍的頻段；

 

·靈活的參數設定與動態時移，打造彈性化上行/下行鏈路；

 

·在服務需要低延遲時，控制可快速傳輸信號至終端的信道。

 

Merz并補充說：“它還必須具備向下兼容性，因為你并不希望被自已現在做的決定所限制。”

 

幾家主要的基地臺供貨商正著眼于歐洲METIS計劃，開始規劃有關空中接口的更多新想法。此外，有些營運商也提出了自家的看法。

 

“例如大家都在思考的概念車設計，而且也知道這并不會是最后的結果，因為這只是一個以促進5G為導向的發展過程......魔鬼就藏在細節里，”Merz說。

 

 

5G應用的頻段分布與接取技術。

關鍵技術Massive MIMO瞄準5G、LTE與Wi-Fi

 

 

5G標準預計也將采用‘大規模多輸入多輸出’(Massive MIMO)技術，在盡可能降低干擾的同時大幅提高流量密度。該技術采用數十到數百個微型天線，用于建立并操縱信號波束。

 

“至于如何利用芯片級設計控制所有的天線以及部署收發器，還必須進行大量的研究，”Merz說。

 

工程師們已經為LTE網絡著手研究一種利用8-16根天線的MIMO版本，為需要使用多達250根天線的5G網絡鋪路。他補充說：“我們已經與Mitsubishi攜手打造3.5GHz原型，同時也與NTT Docomo合作展開波束控制的研究。”

 

先進的Wi-Fi同時也是5G服務套件的一部份，“目前已有幾項利用Massive MIMO的計劃正在進行中，”英特爾(Intel)毫米波計劃資深總監Ali Sadri表示。

 

“其中一項是WiGig的延伸——著眼于‘多用戶MIMO’(MU-MIMO)的IEEE 802.11ay。”Sadri說，“我們一直致力于為短距離接取以及回程/去程網絡打造128個元素以上的大型數組 ……透過60GHz頻帶的非直視傳輸(NOL)，以1 Gbits/s的傳輸速率實現長達400公尺的距離。”

 

許多5G的功能將從現正不斷完善中的LTE網絡發展而來。例如，LTE正從MIMO的研發中取得更高的峰值速率。Nokia以及其他業界廠商均同意，2020年以后的通訊將結合一系列現有技術與發展中系統，包括LTE-A與Wi-F，以及專為滿足新功能要求而開發的新技術，例如支持互聯網、機器與虛擬現實(VR)的虛擬零延遲等。

 

 

現有的移動技術無法達到2020年以后市場所要求的功能，需要后續的更多研究才能打造高性能的5G環境。（來源：Nokia Networks）

 

未來的LTE版本將支持新的鄰近服務(proximity service)，并作為5G規劃低延遲特性的前導。此外，目前正與韓國電信(Korea Telecom)合作進行場測的Merz表示，針對所謂機器類通訊的低成本LTE版本也進展良好，該功能還將成為2017年初商用化LTE Release 13h的一部份。

 

更重要的是，諾基亞已經與德國慕尼黑的廣播企業合作，針對使用LTE提供地面電視信號進行測試。Merz說：“有許多很酷的事情正在醞釀中。”

 

5G虛擬服務平臺，開放共享網絡硬件

 

研究人員們并致力于讓5G網絡更易于管理，能夠更靈活地作為一種讓電信運營商與第三方部署新服務的平臺。例如，目前歐洲5GPPP的一項新計劃目標就在于打造這種基于SDN與開放API的功能。

 

大約有45名工程師在日前召開了‘5G新型無線多服務自適應網絡架構’(5G NORMA)小組的第一次會議。5G NORMA計劃負責人Simone Redana表示，他們的目標是在未來的30個月內提出一項結合原型與展示的端至端網絡架構。

 

Redana指出，“我們需要一個靈活且能因應不同服務需求的5G網絡架構，涵蓋從寬帶接取到低延遲機器控制等范圍。”Redana同時也是諾基亞在慕尼黑的無線研究實驗室負責人。

 

NORMA的計劃目標還包括為5G定義SDN控制器。同時，該計劃也將為‘多租戶’(multi-tenancy)技術鋪路，讓多家電信運營商以及第三方都能透過虛擬化接取共享一系列的網絡硬件。該計劃將采取一種基于部份云端運算服務(利用開放API)的做法。

 

“無線電以及硬件和軟件都將因應空中下載(over-the-top；OTT)應用的需要，為用戶提供服務。”Redana指出，“盡管還必須進一步提高服務質量，但已經有一些電信運營商從這項網絡服務中看到了機會，而其他的電信運營商仍相對較保守。”

 

5G NORMA小組將從不同的層面提供架構概念、展示與原型。預計在未來的12-18個月內就會提出首項提案，不過，該計劃還只是目前在5GPPP積極進行的十多項計劃之一。5GPPP是歐盟(EC)于2013年12月成立的5G技術重點組織，目標在于推動歐洲的5G研究與全球合作，從而促進歐洲在2020年的5G目標與未來的無線通信基礎設施。歐盟并已為其投入7年18億美元的資金。

 

NORMA將從歐盟以及多家贊助單位獲得8百萬歐元的支持，目前約有30名工程師全職投入這項計劃。贊助單位包括Alcatel-Lucent、NEC與諾基亞等OEM、荷蘭電信(Deutsche Telekom)、Orange與西班牙電信(Telefonica)等電信運營商，以及來自德國、西班牙與英國的大學等。