5G標準到2018年將形成第一個版本，為了滿足未來5G“信息隨心至萬物觸手及”的發(fā)展目標，當前信息通信行業(yè)對5G技術研發(fā)體現了極大的熱情，通信設備企業(yè)也針對5G關鍵技術加大創(chuàng)新力度，出現了一些革命性的技術，并很可能就是未來的移動通信網絡基礎。推動統一的5G標準基本成為業(yè)界共識，在這場全球“技術選美”中，創(chuàng)新與融合、博弈與妥協將貫穿始終。
中興通訊打造標簽技術
日前，由IMT-2020（5G）推進組聯合歐盟5G PPP、韓國5G論壇、日本5GMF和美國5G Americas共同主辦的第一屆全球5G大會在北京舉行。中興通訊首席科學家向際鷹博士在會上發(fā)表了“Commit to Global 5G Ecosystem”的演講，首次提出了新型多址和波形技術，包括MUSA（多用戶共享接入）、FB-OFDM（子載波濾波OFDM）、UAI（統一空口）、Massive MIMO等技術，并呼吁與行業(yè)共同推動5G健康發(fā)展。
以革命性技術打造中興標簽
中興將這次提出的多址技術MUSA、新波形技術FB-OFDM，包括以前提出的LDPC編碼技術看作是中興的標簽技術。
多址和波形技術是無線通信制式的基石，技術門檻高。向際鷹在接受《中國電子報》記者采訪時表示，中興提出的多址技術MUSA相對于4G是革命性的，是在非正交的網絡里采用簡單的復數多元短碼來實現，去掉了接入過程，在對網絡帶來非常大好處的同時也有巨大的復雜性，巨大的好處體現在：在現在的基礎上用戶量可以增加3到6倍，這將大幅提升物聯網的連接用戶數和效率。FB-OFDM則通過簡單的Poly-phase濾波器，實現了逐個子載波級別的濾波，提升帶外抑制能力20dB以上。
“我們同時大大簡化了計算的復雜性?！毕螂H鷹表示，“我們公司三個提案最大特點就是簡化復雜性，比如我們提出的子載波濾波技術，有1200個子載波，如果不做簡化，這個運算量是一個子載波的1200倍。現在我們通過一個加窗技術，使1200個運算變成一步運算，使我們用很小的代價達到了最好的性能?！?/p>
“按照一般規(guī)律復雜度考慮都在標準實現后期，但往往等到發(fā)現運算特別復雜的時候，已經沒有辦法再改了，諸如高功耗這樣的問題就會產生，我們也碰到過那種性能好但很復雜的理論，這些理論常常只能做一個原型機，在產業(yè)化時碰到很多困難?！毕螂H鷹說，“我們之所以從一開始就考慮到復雜性問題，是公司的體系結構決定的，中興5G的標準、產品和運營是一條線，因此在提出標準的同時我們就在考慮怎么在產品上實現，所以基于這個特點，我們公司的5G提案在3GPP中也是比較受重視的?！?/p>
據介紹，中興通訊經過長期的技術積累，已成為業(yè)界少數具備5G完整提案能力的廠家。在全球最重要的5G標準化組織3GPP中，中興通訊提交了Novel Numerology、Self contained Frame Structure、FB-OFDM waveform、LDPC coding、MUSA、NG Core Proposal等核心技術領域的數百篇提案。除了上面提到的MUSA、FB-OFDM技術外，在大規(guī)模天線陣列Massive MIMO上，中興通訊率先基于4G終端實現，目前已商用部署，走在了業(yè)界前列。
呼吁共同推動5G良性發(fā)展
在5G標準的討論制定中，中興通訊是一個積極的參與者，據介紹目前中興已加入40多個標準化組織、聯盟和論壇，是ITU、3GPP、IEEE、NGMN、日本5GMF等國際標準組織/行業(yè)聯盟的成員。作為IMT-2020（5G）推進組核心成員，中興牽頭負責超過30%課題的研究：擔任了IMT-2020 IEEE組組長、網絡技術組副組長，以及傳輸技術組三個核心課題的研究組長。
在5G領域，中興通訊與國際國內眾多客戶就應用需求、場景研究、新業(yè)務應用、網絡架構創(chuàng)新等方面有深度合作，并已與中國移動、德電T-Mobile、日本軟銀、韓國KT、馬來西亞U Mobile等多個運營商簽訂5G戰(zhàn)略合作協議。2016年5月，中興通訊全面參與了IMT-2020（5G）推進組的大規(guī)模5G系統試驗，當月即首批完成第一階段單點技術驗證，其中Massive MIMO大規(guī)模天線技術，達到4倍以上的吞吐率。此外，中興通訊是首家完成高頻測試的廠家，達到10G以上吞吐量。
作為IMT-2020（5G）推進組的核心成員，中興呼吁產業(yè)界共同推動5G良性發(fā)展，避免5G標準的碎片化。向際鷹說：“5G發(fā)展很熱，有些國家和地區(qū)就想搶先、想快一些，而且不同運營商或者不同國家對5G的用途理解也不一樣，最后就會導致標準分崩離析，這對整個產業(yè)的發(fā)展不利，所以希望大家能夠集中在某一個標準組織中一起去形成一個標準?！?為了避免標準的碎片化，向際鷹認為，要在5G標準制定的早期把5G的應用需求確定下來，對物聯網的連接數、網絡時延等指標進一步確定。
高通全面技術布局
作為最大的終端芯片供應商，高通贊成并支持形成全球統一的5G標準，盡管這需要業(yè)界付出很大的人力、財力和物力的投入。高通科技研發(fā)高級副總裁Edward Tiedemann博士在接受《中國電子報》記者采訪時表示，現在對于3GPP組織而言，最重要的工作就是如何從各種提案中選出最能適應于5G時代全球部署的核心技術。
多技術領域布局
Edward說，很多人認為Qualcomm是一家在蜂窩通信和空口技術領域十分領先的公司，但實際上不止如此；Qualcomm在整個無線技術領域都有十分深厚的技術積累，比如在WiFi技術標準802.11ax和藍牙技術上都是提供商等；在LTE方面，LAA（LTE輔助授權接入）技術、非授權頻譜LTE技術、MultiFire技術、終端到終端的通信以及LTE廣播等各種創(chuàng)新技術和新型服務，都在不斷地進行開發(fā)；在5G上，如大規(guī)模MIMO和毫米波技術等都在研究，高通是行業(yè)首家在60GHz頻段上商用802.11ad標準的廠商，這個短程WiFi標準被看作是5G商用之前的一個關鍵技術。
在5G時代，很多新的用例都是跟物聯網直接相關的。Edward說，其實，Qualcomm在物聯網領域已經深耕多年。比如在汽車領域，高通在全球范圍內為汽車廠商提供通信模塊，包括廣域網的連接、WiFi以及藍牙等。在歐洲和俄羅斯，高通和合作伙伴一起建立了和車聯網相關的eCall汽車緊急救援呼叫系統。此外，還建立了多家公司推動移動健康和移動醫(yī)療領域的發(fā)展。在智慧城市領域，高通有智能電表和智能電網的解決方案。Edward認為，Qualcomm在物聯網的各個垂直行業(yè)和領域都是有很多年的布局的。未來高通將在汽車、醫(yī)療等領域做更加深入的發(fā)展。
支持建立統一的5G標準
在今年的全球5G大會上，工信部部長苗圩呼吁推動形成全球統一的5G標準。Edward說，高通十分贊同并支持建立統一的5G標準，從1G、2G到3G，我們終于在4G時期擁有了全球統一的LTE標準，相信在5G時代，這種全球統一的連接標準將繼續(xù)下去，這一點對于實現物聯網的愿景是至關重要的，如此才能帶來全球規(guī)?；б妗ＫJ為，如果未來有一個公司為全球的物聯網市場提供產品，而這個產品的使用壽命需要比較長。這不像手機這類更換頻率比較高的產品，例如用在汽車或者是應用在城市基礎設施包括電表、水表上的的模塊或元器件，就需要比較長的使用壽命，那么如何保持標準的可持續(xù)性就會變得十分重要。
然而要實現全球統一的標準，其實是需要整個業(yè)界投入很大的資源、人力、物力才能夠實現的。Edward說，5G的本質還是一種通信技術，它關系到不同物體之間數據的傳輸。在這一方面，還有更多的新技術等待大家一起去探究，比如如何實現低延時、實現大規(guī)模MIMO、毫米波技術等。Qualcomm也向3GPP提交了很多提案，建議3GPP如何設計5G時代的空口技術。同時，在內部也會做很多的技術開發(fā)和測試?，F在對于3GPP組織而言，最重要的工作就是如何從各種提案中選出最能適應于5G時代全球部署的核心技術。
貝爾實驗室突破毫米波技術
在第一屆全球5G大會召開前夕，貝爾實驗室中國宣布其在高速無線傳輸及毫米波頻譜使用方面實現突破，他們通過在毫米波波段上使用大規(guī)模MIMO技術（多輸入多輸出技術），實現了顯著的容量改善及相關效率的提升。在全球5G大會上，諾基亞通信中國和上海貝爾聯合管理團隊執(zhí)行副總裁、技術與創(chuàng)新負責人桂洛寧在接受《中國電子報》記者采訪時認為，未來5G有六項關鍵技術，而貝爾實驗室將在這些關鍵技術上開展創(chuàng)新性研究，從而為用戶創(chuàng)造巨大的價值。
在關鍵技術上加強創(chuàng)新
據介紹，通過峰值傳輸速率超過50Gbps的原型機，貝爾實驗室中國在28GHz毫米波頻段上成功實現了高達100bps/Hz的頻譜效率，其傳輸速率可以讓用戶在8秒內完成多部高清電影的下載。這一技術成果為5G網絡運營商實現觸覺互聯網、超低時延高清虛擬現實（HD-VR）等未來應用的業(yè)務創(chuàng)新提供了基礎。
據桂洛寧介紹，在這項毫米波解決方案中，諾基亞貝爾實驗室中國采用了創(chuàng)新的低時延空中接口，確保在毫米波頻帶能夠實現高效無線傳輸，提升終端用戶體驗；通過大規(guī)模MIMO和波束追蹤在內的創(chuàng)新物理層技術，保證了超大的系統容量及頻譜效率。超高速率傳輸以及毫米波頻譜的高效能，可以讓運營商的高速移動業(yè)務具有更好的用戶體驗，同時通過在無線回傳等領域的應用，實現5G網絡部署的更大靈活性。
除了毫米波技術，桂洛寧表示，在5G其他關鍵技術上貝爾實驗室也在加強創(chuàng)新。如目前業(yè)界最關心的新空口技術，為了實現對未來萬物互聯需求的兼容，5G空口的幀結構、波形都要表現出極大的靈活性，并要在此基礎上實現網絡的自動化、智能化和可編程化。桂洛寧告訴記者，目前貝爾實驗室正在研究新的靈活的幀結構，無論場景是大帶寬、超密聯接、低時延還是低耗功，都有可以相適應的靈活的幀結構。在新波形上，貝爾實驗室已經用軟件定義的方式實現從3.75KHz到120KHz根據業(yè)務和用戶類型定義空口的最小接入單元。
他認為，在網絡延遲上，新的空口能夠支持從0.125毫秒到4毫秒；在網絡寬帶上，能夠從20M上升到1G。新的網絡架構、新空口、大規(guī)模天線陣列等技術，LTE+5G低頻以及WiFi技術形成多種接入，根據軟件來調整不同業(yè)務類型的接入。
物聯網是發(fā)展中新興未知領域
貝爾實驗室咨詢部門的模型顯示，到2020年，WiFi可以滿足全球預計67%的消費需求，還有14%的需求則會隨著當前3G、LTE、小型基站的普及和5G等新技術的出現而得到滿足，剩下19%的需求則無法得到滿足。因此，網絡運營商需要加速發(fā)展NFV、SDN等5G和云技術，并采用新的商業(yè)模式，以解決需求缺口問題。
桂洛寧認為，物聯網（IoT）是網絡發(fā)展中的新興未知領域。到2020年，物聯網連接設備的數量預計將由2014年的16億個增長至2020年的200億到460億個之間。其中，蜂窩物聯網設備將在2020年達到16億到46億個之間。盡管物聯網設備的應用規(guī)模很大，但視頻傳感器和攝像機設備在其中并沒有太高比例，因此2020年物聯網產生的蜂窩流量在移動數據流量總量中的占比僅為2%。
不過，從近期得到的數據來看，物聯網流量中所產生的信令流量將大大高于數據流量。例如，一臺典型的物聯網設備消耗1MB流量需要進行2500次數據處理或連接，而同樣的流量經由一次移動視頻連接即能夠被消耗殆盡。