開啟5G時(shí)代
在未來的幾年，IoT物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場將會(huì)呈現(xiàn)“爆發(fā)式”的增長態(tài)勢，高清視頻、醫(yī)療教育、智能家居、購物、導(dǎo)航等都可通過各種移動(dòng)終端輕松實(shí)現(xiàn)，房子、車子、各種電子產(chǎn)品都可以聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生活。用戶數(shù)、設(shè)備數(shù)以及設(shè)備類型都將比以往任何時(shí)候都要多,設(shè)備連接密度急速擴(kuò)張，最終達(dá)到每平方公里200000個(gè)連接。這些“海量物聯(lián)網(wǎng)”對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的能力提出了許多新的需求，而4GLTE網(wǎng)絡(luò)及其后續(xù)演進(jìn)版本是無法滿足這些需求的。然而，5G技術(shù)將會(huì)帶來革命性的突破，5G網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)千億個(gè)海量鏈接，5G的應(yīng)用將開啟物聯(lián)網(wǎng)的新時(shí)代，帶給用戶全新的體驗(yàn)。
這些移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的新需求意味著新的5G無線空口的必要性，空口技術(shù)在5G中處于重要的地位，是未來5G技術(shù)的核心之一。業(yè)界對(duì)5G主要關(guān)鍵技術(shù)，如大規(guī)模天線陣列、毫米波技術(shù)、新型空口設(shè)計(jì)，vRAN無線虛擬化，SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò)等已經(jīng)展開深入研究和研發(fā)。
貝爾實(shí)驗(yàn)室引領(lǐng)5G創(chuàng)新
作為LTE、微基站以及虛擬化產(chǎn)品方面的領(lǐng)導(dǎo)者，阿爾卡特朗訊致力于幫助移動(dòng)運(yùn)營商構(gòu)建一個(gè)強(qiáng)大的4G網(wǎng)絡(luò)，為未來進(jìn)入5G時(shí)代作好準(zhǔn)備。阿爾卡特朗訊以及貝爾實(shí)驗(yàn)室于5G系統(tǒng)研發(fā)方面處于領(lǐng)先地位，在全球各個(gè)主流的5G移動(dòng)通信系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目（如5GPPP、NGMN、ITU、3GPP等）之中扮演著重要的角色，并在5G方面投入了巨大的研發(fā)力量，全方位地開展了針對(duì)5G的研究，項(xiàng)目包括：5G無線空口設(shè)計(jì)、大規(guī)模天線陣列MIMO設(shè)計(jì)、毫米波頻段無線傳播性能仿真、5G與4G和WLAN的融合組網(wǎng)方案、將NFV及SDN技術(shù)部署于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的方案設(shè)計(jì)等。2011年貝爾實(shí)驗(yàn)室就提出了大規(guī)模MIMO陣列天線技術(shù)，包括3D-MIMO，可使能量效率提升10倍，有可能成為5G網(wǎng)絡(luò)最具革命性的技術(shù)之一。
圖1: 5G技術(shù)演進(jìn)路線
近期，貝爾實(shí)驗(yàn)室還與全球頂級(jí)移動(dòng)運(yùn)營商以及一流的大學(xué)合作進(jìn)行5G系統(tǒng)的研發(fā)，包括NTT DoCoMo、韓國電信（KT）及飛思卡爾（Freescale）等。2015年6月17日，貝爾實(shí)驗(yàn)室與德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)簽署協(xié)議，共同推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。合作協(xié)議專注于使5G網(wǎng)絡(luò)效率最大化相關(guān)技術(shù)的開發(fā)與測試，滿足人機(jī)不斷增長的連通需求。2015年7月，阿爾卡特朗訊宣布與電信領(lǐng)域的16家領(lǐng)先業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，共同推進(jìn)一款5G空中接口的研發(fā)進(jìn)程。這款空中接口運(yùn)行于6 GHz以下頻譜，專為5G網(wǎng)絡(luò)量身定制。這一項(xiàng)目名為“FANTASTIC-5G”，其專注于提升下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的容量、靈活性及能耗效率。
同時(shí)，阿爾卡特朗訊還積極倡導(dǎo)統(tǒng)一的5G空口技術(shù)UF-OFDM，并在業(yè)內(nèi)首先實(shí)現(xiàn)該5G候選波形的原型驗(yàn)證。UF-OFDM基于通用濾波的正交頻分復(fù)用技術(shù)，這種技術(shù)是現(xiàn)有LTE移動(dòng)通信無線接入網(wǎng)絡(luò)所采用的OFDM技術(shù)以及SC-FDMA單載波頻分多址接入技術(shù)經(jīng)過融合與擴(kuò)展的產(chǎn)物，它在光發(fā)射機(jī)之中額外增加了一組狀態(tài)可變的濾波器，可以改善頻譜成型，并能靈活地提供符號(hào)之間的保護(hù)間隔，使得5G通信系統(tǒng)低頻段無線接入網(wǎng)絡(luò)可以提供比現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)更高的性能以及魯棒性——尤其是對(duì)于以短的突發(fā)數(shù)據(jù)為特征的窄帶傳輸業(yè)務(wù)、信息以及終端設(shè)備信令的傳輸，同時(shí)保證為短的傳輸間隔降低延遲。
阿爾卡特朗訊在2014年和2015年的世界移動(dòng)通信大會(huì)，以及2015年的NGMN會(huì)議上展示了其在UF-OFDM領(lǐng)域的研究。當(dāng)今4GLTE網(wǎng)絡(luò)中使用的數(shù)字多載波調(diào)制方法，正交頻分復(fù)用（OFDM），只在為智能手機(jī)提供流量時(shí)才表現(xiàn)出最佳性能。隨著物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器對(duì)機(jī)器通訊使流量變得更加多樣化，對(duì)新型數(shù)字無線波形的要求也隨之而來。具體要求是其在此類連通中更有彈性，并能保證5G網(wǎng)絡(luò)的性能和服務(wù)質(zhì)量。從而使在5G網(wǎng)絡(luò)中保持智能手機(jī)和大量感應(yīng)流量之間UF-OFDM的最優(yōu)化成為可能。
攜手合作伙伴，助力vRAN向5G邁進(jìn)
網(wǎng)絡(luò)虛擬化是未來5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，而5G無線側(cè)vRAN則是虛擬化在無線接入網(wǎng)的具體應(yīng)用。vRAN的引入將極大改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與基站形態(tài)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)將更加靈活，網(wǎng)絡(luò)容量也將更具彈性。vRAN虛擬化基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。vRAN技術(shù)還可以進(jìn)一步地提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的靈活性與網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)性能，從而使得未來的5G網(wǎng)絡(luò)具備應(yīng)對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量“海嘯”的能力。
2015年5月19日，阿爾卡特朗訊與韓國最大的通信服務(wù)運(yùn)營商KT簽署了諒解備忘錄，致力于共同開發(fā)、設(shè)計(jì)未來的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。此次為其承建未來的5G網(wǎng)絡(luò)，主要的技術(shù)關(guān)注點(diǎn)在于上海貝爾研發(fā)的vRAN虛擬化無線接入網(wǎng)。上海貝爾的vRAN虛擬化方案基于通用虛擬化處理平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)資源共享、具有高性價(jià)比、高可靠性、部署容易等特點(diǎn)。韓國電信負(fù)責(zé)人表示，雙方都很重視虛擬化以及云架構(gòu)服務(wù)模式的戰(zhàn)略意義，期待此次合作能夠通過vRAN創(chuàng)造全新一代5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更快的速率，更低延遲以及更高的靈活度。這一技術(shù)可以幫助運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)：
- 無線資源共享，動(dòng)態(tài)地滿足客戶、市場和環(huán)境不斷變化的需求
- 減少機(jī)房占地，降低能源消耗，減少建網(wǎng)成本和運(yùn)營支出
- 同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)容量和可靠性，向未來網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)
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圖2：vRAN端到端系統(tǒng)架構(gòu)
在此之前，我們已經(jīng)與中國移動(dòng)展開了緊密合作，在業(yè)界率先推出下一代綠色無線接入網(wǎng)絡(luò)vRAN產(chǎn)品方案。早在2011年雙方簽署協(xié)議，采用Co-Creation（聯(lián)合創(chuàng)新）合作模式，共同研究基于通用處理平臺(tái)的C-RAN技術(shù)和產(chǎn)品。雙方共同創(chuàng)立了聯(lián)合研究、共同開發(fā)、同步測試的全新合作模式，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)和強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。僅用了短短2年多的時(shí)間，基于通用平臺(tái)的無線接入網(wǎng)方案在2014世界無線電大會(huì)上首次亮相，實(shí)現(xiàn)了完美演示。
近年來，上海貝爾在移動(dòng)云化領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，不斷推進(jìn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化進(jìn)程：通過實(shí)驗(yàn)室搭建的5G測試平臺(tái)，設(shè)立了面向5G技術(shù)的測試評(píng)估機(jī)制，加速5G研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，為5G技術(shù)的發(fā)展搭建橋梁。此外，上海貝爾還牽頭了國家重大專項(xiàng)vRAN項(xiàng)目，此項(xiàng)目研究重點(diǎn)是采用通用硬件來統(tǒng)一不同移動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品，并采用軟件來實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，以期降低管道設(shè)備成本，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用效率。該項(xiàng)目還承載著核心技術(shù)突破、資源集成和推動(dòng)中國科技發(fā)展的重任，為了保證vRAN項(xiàng)目的順利實(shí)施，上海貝爾與合作伙伴中國移動(dòng)展開了聯(lián)合研究、共同開發(fā)、能力測試等合作。2014年12月，中國移動(dòng)通信研究院會(huì)同英特爾技術(shù)的專家來到上海貝爾創(chuàng)科園實(shí)驗(yàn)室，就國家重大專項(xiàng)vRAN項(xiàng)目的完成情況進(jìn)行了初步驗(yàn)證測試。各方技術(shù)專家就技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和測試結(jié)果進(jìn)行了深入探討，認(rèn)為我們的技術(shù)實(shí)現(xiàn)已完全滿足了國家重大專項(xiàng)的合同要求，充分論證了vRAN商用部署的技術(shù)可行性，可繼續(xù)后續(xù)現(xiàn)場驗(yàn)證計(jì)劃。
2015年6月，上海貝爾攜手中國移動(dòng)，在北京清華大學(xué)開展了針對(duì)vRAN虛擬無線接入網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)。本次現(xiàn)場試驗(yàn)中，上海貝爾部署的vRAN網(wǎng)絡(luò)覆蓋了清華大學(xué)內(nèi)約0.8平方公里的工作、生活和學(xué)習(xí)區(qū)域，校內(nèi)近5萬7千名學(xué)生和教師，橫跨整個(gè)校園，不同區(qū)域和人群表現(xiàn)出了不同的流量需求。而vRAN的這種跨越全網(wǎng)資源的靈活擴(kuò)展、負(fù)載均衡調(diào)節(jié)及實(shí)時(shí)遷移能力始終能夠讓校內(nèi)用戶獲得流暢的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，并且成本和能耗也嚴(yán)格控制在相關(guān)指標(biāo)范圍內(nèi)。憑借著vRAN網(wǎng)絡(luò)的高度靈活性、可擴(kuò)展性和低能耗特點(diǎn)，順利通過了工信部電信研究院相關(guān)測試專家驗(yàn)收�，F(xiàn)場專家受國家科技重大專項(xiàng)委托，細(xì)致全面了解了vRAN技術(shù)發(fā)展方向，當(dāng)場對(duì)vRAN測試結(jié)果給予了高度評(píng)價(jià)。本次vRAN試驗(yàn)成功，進(jìn)一步樹立了上海貝爾網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，也為今后的vRAN商業(yè)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
上海貝爾與中國移動(dòng)緊密合作，推出了基于通用平臺(tái)的無線LTEvRAN虛擬化解決方案，并在近兩年國際通信展會(huì)上進(jìn)行了一系列聯(lián)合展示，包括2014巴塞羅那世界移動(dòng)通信大會(huì)，2014亞洲移動(dòng)通信展，2015上海世界移動(dòng)通信大會(huì)�；诎柨ㄌ乩视峷RAN商用設(shè)備原型，展示了在線高清視頻播放，實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，設(shè)備故障快速切換、虛擬處理資源在線遷移等應(yīng)用，幫助運(yùn)營商提升了用戶體驗(yàn)。vRAN平臺(tái)和業(yè)務(wù)演示的成功亮相，充分展示了阿爾卡特朗訊在引領(lǐng)下一代RAN架構(gòu)演進(jìn)方面的研發(fā)實(shí)力。
阿爾卡特朗訊在5G領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，不斷推進(jìn)面向5G的下一代vRAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，推動(dòng)新技術(shù)和新應(yīng)用，讓用戶將能體驗(yàn)到更高速的數(shù)據(jù)傳輸和視頻應(yīng)用，萬物將互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)信息隨心至，萬物觸手可及。5G將揭開未來移動(dòng)通信技術(shù)的嶄新一頁，構(gòu)筑起未來網(wǎng)絡(luò)的新起點(diǎn)。
上海貝爾：陳洪濤
