移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng),,正以前所未有的速度發(fā)展,從而使移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈爆炸性增長,。在未來的技術(shù)演進中,更豐富的通信模式,、更好的用戶體驗,,更廣泛的應(yīng)用拓展,都是重要的發(fā)展方向,。為了應(yīng)對海量流量的挑戰(zhàn),,移動網(wǎng)絡(luò)正向 “無容量限制的無線網(wǎng)絡(luò)” ,即所謂的 “大管道” 方向發(fā)展,,技術(shù)不斷取得突破,。在面向未來的無線技術(shù)演進中,適應(yīng)應(yīng)用場景,、滿足用戶體驗成為決定因素,。
基于對未來關(guān)鍵技術(shù)的不斷關(guān)注和投入,中興通訊發(fā)布了2015年在無線領(lǐng)域最為關(guān)注的十大熱點技術(shù),,分別如下:
一,、新多址接入方式NMA
未來5G應(yīng)用已經(jīng)聚焦到移動寬帶和物聯(lián)網(wǎng),對廣覆蓋,、高容量低時延,、海量連接提出更高需求,5G勢必需要引入新的多址接入方式,。較之目前主流無線通信系統(tǒng)中的各種正交\準正交多址方案(TDMA,CDMA,OFDMA),,中興通訊首推的新多址技術(shù)MUSA(Multi-User Shared Access)是完全基于更為先進的非正交多用戶信息理論的,。
MUSA上行接入通過創(chuàng)新設(shè)計的復(fù)數(shù)域多元碼以及基于串行干擾消除(SIC)的先進多用戶檢測,讓系統(tǒng)在相同時頻資源上支持數(shù)倍用戶數(shù)量的高可靠接入,;并且可以簡化接入流程中的資源調(diào)度過程,,因而可大為簡化海量接入的系統(tǒng)實現(xiàn),縮短海量接入的接入時間,,降低終端的能耗,。MUSA下行則通過創(chuàng)新的增強疊加編碼及疊加符號擴展技術(shù),可提供比主流正交多址更高容量的下行傳輸,,并同樣能大為簡化終端的實現(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5G的核心需求,,傳統(tǒng)鏈路自適應(yīng)技術(shù)已經(jīng)無法滿足,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)測和反饋方法的準確性、解決了開環(huán)鏈路自適應(yīng)OLLA的周期較長,、干擾突發(fā)對性能的影響,,以及5G各種新場景對QOS的差異化需求(低延遲或超可靠或高吞吐量或高速移動)等問題。物理層包編碼技術(shù)可以有效地解決大數(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需要支持超高速用戶數(shù)據(jù)速率的要求。
三,、多天線技術(shù)Massive MIMO
目前無線網(wǎng)絡(luò)流量已呈現(xiàn)出爆炸式增長,,提升無線網(wǎng)絡(luò)容量的方法有多種,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)獲得越來越多的關(guān)注,。
大規(guī)模天線陣列的基本特征,就是通過在基站側(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8個)更為精確的波束控制能力,,然后通過空間復(fù)用技術(shù),,在相同的時頻資源上,同時服務(wù)更多用戶來提升無線通信系統(tǒng)的頻譜效率,。大規(guī)模天線陣列可很好地抑制干擾,,帶來巨大的小區(qū)內(nèi)及小區(qū)間的干擾抑制增益,使得整個無線通信系統(tǒng)的容量和覆蓋范圍得到進一步提高,。
大規(guī)模天線陣列技術(shù)優(yōu)勢明顯,,但如何在現(xiàn)實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,、碼本設(shè)計等關(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,,2014年11月中興通訊攜手中國移動,,成功完成全球首個128天線Massive MIMO外場預(yù)商用測試。
四,、高頻通信
目前無線通信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,這些頻譜對無線通信極具吸引力,。毫米波頻段相對于現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)載頻其傳輸損耗大。同時由于高頻波長短,,單位面積上發(fā)送機和接收機可以配置更多的天線獲得更大的波束成形增益,,來補償額外的路徑損耗。
采用高增益天線的基站,,在獲得權(quán)值前,,無法利用優(yōu)選波束覆蓋到接收端,終端測量不準,,通信雙方不能以優(yōu)選波束權(quán)值進行數(shù)據(jù)通信,。移動環(huán)境對準高增益的窄波束困難,若不實現(xiàn)最優(yōu)波束識別終端無法完成小區(qū)駐留或勉強駐留小區(qū)但傳輸質(zhì)量差,,與5G網(wǎng)絡(luò)的高速率預(yù)期相悖,。因此波束識別、跟蹤是高頻通信的一個普遍存在的問題,。在高頻通信系統(tǒng)加入波束發(fā)現(xiàn)過程,,通過發(fā)現(xiàn)過程使得基站和終端得以發(fā)現(xiàn)對方,利用優(yōu)選波束進行高數(shù)據(jù)量通信,。
五,、無線回傳Self-backhaul
有線Backhaul使密集部署的成本變得不可接受,而且會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)點的硬件成本,。在有遮擋時,微波的信道質(zhì)量將受到嚴重影響,,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線傳輸技術(shù)和頻率資源,,很好地解決了有線backhaul及微波backhaul存在的問題,。但Self-backhaul消耗了接入鏈路的可用資源,限制了網(wǎng)絡(luò)容量的進一步提高,。因此,,Self-backhaul容量增強是UDN的一個重要研究方向。
增強Self-backhaul容量的技術(shù)手段包括:(1)利用多天線技術(shù)進一步擴展空域自由度,;(2)通過接收端協(xié)作增強接收能力,;(3)利用內(nèi)容感知技術(shù)挖掘相同的服務(wù)請求,通過多播/廣播提高資源使用效率,。(4)backhaul鏈路與接入鏈路間動態(tài)資源分配,。
六、小區(qū)虛擬化Virtual Cell
小區(qū)虛擬化是解決邊界效應(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)由用戶周圍的多個接入節(jié)點組成,它就像影子一樣隨著用戶的移動及周圍環(huán)境的變化而快速的更新,,使得無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),,達到一致的用戶體驗。
虛擬小區(qū)打破了以“蜂窩小區(qū)”為中心的傳統(tǒng)移動接入網(wǎng)理念,,轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆?ldquo;用戶為中心”的接入網(wǎng)絡(luò),。即每個接入網(wǎng)絡(luò)的用戶擁有一個跟用戶相關(guān)的“虛擬小區(qū)”,該小區(qū)由用戶周邊的幾個物理小區(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)中移動時,,該虛擬小區(qū)包含的物理小區(qū)動態(tài)變化,,但虛擬小區(qū)ID保持不變。因而在用戶移動過程中沒有切換發(fā)生,,無論用戶身在何處,,都能得到來自周邊多個物理小區(qū)的良好信號覆蓋和最佳的接入服務(wù)。虛擬小區(qū)是移動接入理念的一次革命,,真正實現(xiàn)了從“用戶找網(wǎng)絡(luò)”到“網(wǎng)絡(luò)追用戶”的夢想,。
七、超寬帶基站UBR
據(jù)統(tǒng)計,歐洲14個國家的54家運營商中,,具備1.8GHz和2.1GHz雙頻段的有45家,,占比達到83%。大中型運營商基本上都擁有多個移動頻段牌照,,運營商融合也大大加速了無線基礎(chǔ)設(shè)施共享進程,,無線基礎(chǔ)設(shè)施正在逐步從寬帶向超寬帶方向發(fā)展。
2015年,,支持多個頻段的超寬帶基站技術(shù)UBR(Ultra -Broadband Radio)將會迎來快速發(fā)展機會,。超寬帶基站技術(shù)突破了一個射頻通道僅支持一個頻段的限制,實現(xiàn)了雙頻段或多頻段同時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兩個頻段同時工作,且能實現(xiàn)雙頻段之間的功率共享,。
八,、胖基站Fat NodeB
胖基站技術(shù),實質(zhì)是進一步實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)扁平化,,可以滿足更加復(fù)雜的應(yīng)用場景,,是一種可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)基站混合組網(wǎng)的一種新型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。
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程。簡化了核心網(wǎng)功能,,使得核心網(wǎng)只需專注于與無線制式無關(guān)的核心業(yè)務(wù),更容易提供更多的個性化網(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)過胖基站后就可以直接進入PDN網(wǎng)絡(luò),,無需回傳到遠端核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān),。這可以減輕核心網(wǎng)用戶面轉(zhuǎn)發(fā)負荷,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延,提升用戶體驗。
中興通訊提出的胖基站解決方案,,是繼承和發(fā)揚了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)專用設(shè)備多,,相比IT網(wǎng)絡(luò)存在更高昂的建設(shè)費用,、更龐雜的運維開支和更封閉的業(yè)務(wù)形式,使運營商在“收”“支”兩端都面臨窘境,。近幾年興起的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV(Network Function Virtualization)和SDN(Software Defined Network)技術(shù)讓運營商看到了曙光,。
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(如計算,,存儲和網(wǎng)絡(luò))虛擬化成多個不同虛機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)開啟了一道方便之門。電信網(wǎng)絡(luò)功能本身支持虛擬化后,,與專用硬件設(shè)備解除了耦合關(guān)系,,使得電信網(wǎng)絡(luò)采用IT化、通用化硬件資源成為可能,,有利于運營商降低硬件采購成本,。
SDN技術(shù)源于IP網(wǎng)絡(luò)的路由控制,它通過將路由設(shè)備的控制和轉(zhuǎn)發(fā)相分離,,將對網(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,,極大簡化了網(wǎng)絡(luò)路由維護工作。同時SDN還可以通過開放北向接口使第三方應(yīng)用方便的控制網(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)部署的自動化能力,實現(xiàn)基于業(yè)務(wù)的靈活組件調(diào)度,,同時,,通過在移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(如SAE GW)內(nèi)部引入SDN化理念,還可以有效促進整個網(wǎng)絡(luò)的扁平化,,提升報文轉(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、擴展蜂窩通信應(yīng)用的前景,,因而受到業(yè)界的廣泛關(guān)注,。
D2D主要的應(yīng)用場景包括如下幾個方面:
1、社交應(yīng)用:用戶通過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行數(shù)據(jù)傳輸,,內(nèi)容分享;
2,、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,;
3,、物聯(lián)網(wǎng)通信增強:在車聯(lián)網(wǎng)、海量用戶終端,、智能家居等存在大量終端的場景中,,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的擁塞,;
4,、應(yīng)急通信:當(dāng)覆蓋出現(xiàn)盲區(qū)或因災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)損壞時,用戶設(shè)備通過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,;