中國啟動5G技術研發(fā)實驗

　　ICCSZ訊 1月7日，工業(yè)和信息化部在北京召開“5G技術研發(fā)試驗”啟動會，宣布力爭2020年商用5G。

　　消息一出，馬上有媒體曝出，歐盟數字委員會對歐洲在5G方面的進展表示焦慮，欲召集各主要電信集團首席執(zhí)行官商討如何確保歐洲在5G技術領域獲得領先地位。

　　其實，在2015年，歐洲、美國、日本、韓國和中國領先的5G組織已就“全球5G活動”簽署多邊諒解備忘錄，歐盟與中國也就5G簽署關鍵合作伙伴協議。

　　在一些人看來，他國的“焦慮”或許能彰顯我國在5G領域作出的領先成就。中國作為5G技術標準化的主要參與國之一，在5G的標準制訂工作中取得了巨大進展。為了促進全球業(yè)界在5G概念與關鍵技術方面盡快達成共識，我國IMT-2020(5G)推進小組在2015年2月11日發(fā)布了《5G概念白皮書》。

　　不過，這并不意味著我們成為龜兔賽跑中的“兔子”就可以放心睡大覺了。

　　5G關鍵技術現在怎么樣

　　按照總體部署，我國的5G試驗分為兩步實施：2015年到2018年進行技術研發(fā)試驗，由中國信息通信研究院牽頭組織，運營企業(yè)、設備企業(yè)及科研機構共同參與;2018年到2020年進行產品研發(fā)試驗，由國內運營企業(yè)牽頭組織，設備企業(yè)及科研機構共同參與。

　　國際電信聯盟(ITU)提出，5G有三大應用場景和八項關鍵能力指標：5G要支持增強移動寬帶，海量機器類通信和超高、可靠、低時延通信三大應用場景。同時，除了傳統(tǒng)的峰值速率、移動性、時延和頻譜效率之外，還提出用戶體驗速率、連接數密度、流量密度和能效四個新增的關鍵指標。

　　而且，在5G的關鍵能力指標定義中，峰值速率要達到10~50Gbps，用戶體驗速率達到100Mbps~1Gbps，移動性要求可滿足500km/h，時延可滿足1ms，頻譜效率要比4G 提升5倍，連接數密度要求達到106~107/km2，流量密度要求可滿足1~10Tbps/km2，能效要求至少比4G 提升50~100倍。

　　在開展實驗前，我國的5G關鍵技術到底處于什么階段，離上述目標到底有多遠?

　　“目前5G的大多數關鍵技術仍然處于理論研究階段。對應的這些關鍵性能指標在一定的場景、業(yè)務和應用需求的約束條件下可以實現。”北京交通大學教授、英國工程技術學會會士艾渤向《中國科學報》記者指出，“但其實現與場景、業(yè)務和應用需求緊密相關。”

　　以用戶體驗速率為例，在靜止狀態(tài)，傳輸速率可以達到Gbps級別，但當移動速度達到500 km/h，在滿足一定的性能指標，如要求一定傳輸誤比特率條件下，其傳輸速率要想達到100Mbps有很大難度，也是非常有挑戰(zhàn)性的研究課題。

　　對于超可靠通信而言，可能實現的傳輸速率在Mbps級別，而對于傳輸可靠性和傳輸時延要求極高的場合，可能實現的傳輸速率甚至在bps級別。“但是這不能說bps級別的傳輸速率就不屬于5G技術，這些也屬于5G移動通信的范疇，比如5G場景中的機器對機器(M2M)通信，只不過其對傳輸可靠性和傳輸時延要求極高。因此，在一定的場景、業(yè)務和應用需求前提下，現有指標是可以實現的。”艾渤說。

　　而據“5G技術研發(fā)試驗”啟動會的消息，此次啟動的5G技術研發(fā)試驗分為5G關鍵技術試驗(單點關鍵技術樣機性能測試)、5G技術方案驗證(融合多種關鍵技術，開展單基站性能測試)和5G系統(tǒng)驗證(5G系統(tǒng)的組網技術性能測試，5G典型業(yè)務演示)三個階段實施。

　　哪些技術能在中國落地

　　5G關鍵技術已經從概念的研究進入到標準制定階段，而早在2015年3月，中國通信業(yè)知名觀察家項立剛曾對《中國科學報》記者表示，業(yè)內還在對5G進行定義，這些力量還在較量，可能要到2018年才能正式確立5G標準。

　　“雖然全球已在5G需求與愿景方面取得較高的共識，技術路線也已經明確了幾個主要的方向，但是整體來看，業(yè)內在5G的諸多領域還存在不同的見解，5G關鍵技術還需要在標準統(tǒng)一之后才能夠真正得到實現。”賽迪顧問通信產業(yè)研究中心總經理楊若飛向《中國科學報》記者指出。

　　在各種5G技術的較量中，哪些類型技術能夠最終走出試驗在中國落地?

　　記者在采訪中了解到，5G演進存在三條路線：蜂窩網演進、無線局域網和可能的革命性技術路線。

　　為滿足5G需求，需要從無線傳輸技術、無線組網技術以及網絡架構等層面實現創(chuàng)新。

　　艾渤認為，中國自己提出的組網技術，如C-RAN;多址技術，如SCMA、PDMA、MUSA等就可以落地。

　　而在無線傳輸技術層面，不少專家看好大規(guī)模天線陣列、超密集組網、非正交傳輸、全雙工等，認為這些都可能成為未來5G的重要技術方向。

　　“從我國情況來看，蜂窩網演進的5G技術很有可能最終走出來并在中國落地。首先，LTE已經是事實上的國內統(tǒng)一的4G標準，隨著更多的先進技術融入到LTE技術標準中，給蜂窩移動通信帶來了強大的生命力和發(fā)展?jié)摿Α?rdquo;楊若飛說。

　　在國家以及各大通信企業(yè)、運營商的大力推動下，5G開展得如火如荼，取得了一些原創(chuàng)性研究成果。艾渤強調：“所以會在5G國際標準的爭取上大有作為。”

　　公開信息顯示，目前華為已經在成都建設5G外場測試局點。展訊則預計在2017年做出5G終端原型平臺，在2018年推出5G測試芯片，到2019年發(fā)布預商用芯片。

　　大唐電信集團則在給《中國科學報》記者提供的消息中指出，其已在5G的標志性技術中取得重要的技術突破。2016年1月9日，即“5G技術研發(fā)試驗”啟動會召開兩天后，大唐電信集團馬上與無線移動通信國家重點實驗室聯合舉辦了5G/LTE-V技術研討會。

　　還有哪些待解難題

　　2015年5月，《中國科學報》記者在采訪英國皇家工程院院士、IET主席威廉·韋伯時，他表示就算花了大力氣能夠達到5G“風一般的速度”，還有手機處理器、手機電池、射頻頻譜與無線接入技術、電信運營商及成本問題擺在眼前。

　　在2020年啟動5G商用前，這些問題能夠解決嗎?

　　艾渤提出，根據摩爾定律，在2020年，手機處理器的速率應該會有若干倍增長，手機處理器應該不會制約5G業(yè)務在手機上的應用。

　　他擔心的是手機電池容量，隨著應用業(yè)務的增多，這個問題會更加突出。

　　“無線充電以及生物電等技術的發(fā)展、充電技術的更新也許會給手機在充電方面帶來更多的選擇，但總體上5G網絡依然會受到手機電池容量的制約。”艾渤說。

　　他還指出，5G網絡“風一般的速度”以更高的帶寬為基礎，而不是成百倍地提高頻譜效率，就5G的關鍵性能指標來看，其頻譜效率也只是4G的5倍。

　　但是實際情況是，目前，全球6G以下的頻譜已經非常擁擠，為電信運營商分配更多的6G以下頻譜來部署5G系統(tǒng)很難實現。而使用更高的頻段，諸如毫米波頻段去大規(guī)模部署5G系統(tǒng)也是不現實的。這將導致現有的網絡基礎設施無法共用，毫米波更小的覆蓋范圍導致需要部署更多的基站單元，網絡建設成本會非常高。因此，高頻段比如毫米波、太赫茲等無線覆蓋更多的應該是應用在特殊場合、熱點地區(qū)的覆蓋。

　　艾渤認為，5G技術在2020年可能還是以提供特殊場景的應用解決方案為主。同時，當前運營商還在完善室內用戶的LTE覆蓋，逐漸收回網絡投資成本，考慮到5G標準的制訂、5G建網的成本等因素，短時間內不太可能進行5G大規(guī)模建網。