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5G時代需要新的商業模式,國產芯片將不再落后

日期:2017/5/17 9:11:37
摘要:5G時代需要新的商業模式,國產芯片將不再落后
關鍵詞:5G、國產芯片

  隨著運營商的網絡重構,NB-IoT/eMTC將商用使能垂直行業,網聯汽車推動C-V2X發展,以及業界對網絡切片、邊緣計算等展開深入探索和部署,預示著面向5G商用更進一步。

與此同時,3GPP也加速了5G標准化現階段的進程:

2017年12月完成Rel.15非獨立組網5G新空口技朮標准,以及完成5G網絡架構標准化,滿足美韓日激進運營商需求;

2018年6月完成獨立組網5G新空口和核心網標准化,支持eMBB和uRLLC兩大場景,滿足2020年5G初期商用需求;

2019年9月,支持增強型移動寬帶(eMBB)、海量物聯(mMTC)、高可靠通信(uRLLC)三大場景, 滿足全部ITU技朮要求。

NB-IoT商用是進入5G時代的信號

在國際上,歐盟2018年啟動5G規模試驗,力爭2020年實現5G為垂直行業服務;2017年, Verizon在美國將啟動部分5G “商用”;2018年初,韓國冬奧會啟動5G預商用試驗;2020年7月,東京奧運會實現5G商用。

在我國《十三五規划綱要》中提及,積極推進第五代移動通信(5G)和超寬帶關鍵技朮研究,啟動5G商用。也就是說,中國將不會晚于2020年展開5G的正式商用。

目前,4G演進將滿足大部分5G需求。5G 新空口滿足了所有需求,但不考慮后向兼容。因此,中國在2020年商用5G將采用全球統一的5G標准,商用運營風險極小。

據媒體報道,我國首批5G外場測試試驗網建設城市近期公布,包括了寧波、上海、廣州和蘇州,預示著我國5G商用進程的加速。5月12日,中國電信再次明確3億元補貼NB-IoT/Cat.1等物聯網產業鏈,5月底建成國內首個全球連接管理平台;中國聯通于5月15日啟動NB-IoT網絡試商用,并組建中國聯通NB-IoT終端產業聯盟……這表明海量連接、安全的5G時代即將來臨,其背后是運營商面向數字經濟的網絡轉型與努力。

與此同時,三大運營商在2015年之后面向未來的網絡重構,如中國移動的NovoNet2020、中國聯通的CUBE-Net,以及中國電信的CTNet2025。此前,中國電信基于SDN/NFV提出了5G“三朵云”架構,網絡功能模塊化、軟件化,控制面與用戶面分離等,其核心理念被3GPP接受。

我國5G商用進程與3GPP標准化同步

自2012年底到現在,我國和國際同步啟動5G研發,成立了IMT-2020(5G)推進組,涵蓋國內外移動通信產學研用單位,5G技朮研發試驗全力支持在ITU和3GPP框架下研制全球統一的5G技朮標准,支撐2020年5G商用。

2016年年初,我國啟動了5G技朮研發試驗,分為兩個階段。目前,我國5G研發已經進入到第二階段試驗,主要測試技朮方案的集成度和可實現性,對5G性能、指標進行試驗。2016年9月15日,我國完成的5G第一階段技朮研發試驗,華為、愛立信、中興、大唐、諾基亞上海貝爾、三星和英特爾7個廠家參與測試。

第一階段技朮研發試驗驗証了大規模天線、新型多址、超密集組網、網絡切片、移動邊緣計算、控制承載分離和網絡功能重構等關鍵技朮在支持Gbps用戶體驗速率、毫秒級端到端時延、每平方公里百萬連接等多樣化5G場景需求的技朮可行性。

測試結果基本符合預期:

相對于LTE-A,大規模天線可實現3~4的頻譜效率提升;

結合多址、編碼等關鍵技朮,可滿足ITU頻譜效率指標(3-5倍)提升需求;

相比于LTE,采用新型多址技朮可獲得86%以上的下行頻譜效率提升和3倍上行用戶連接能力提升;

相比于傳統的Turbo碼,極化碼在靜止和移動場景下可獲得0.3~ 0.6 dB 的性能提升,同時,與高頻段通信結合可實現>20Gbps的數據傳輸能力,驗証Polar Code能夠很好地支持ITU定義三大場景;

驗証了高頻段技朮方案的可行性,同時,証明了利用高頻通信技朮可滿足10-20 Gbps的ITU峰值速率指標要求;

5G系統在統一技朮框架基礎上支持不同場景差異化技朮方案的需求。

第二階段:展開多場景測試

5G主要面向移動互聯網、低時延高可靠和低功耗大連接三大5G典型場景,涉及無線空口和網絡架構技朮方案的研發與試驗。我國5G測試目標之一是加強全球協調一致的5G頻率,在重點推動低頻段的同時,加強高頻段頻譜研究。

2016年,無線電管理部門批復了在3.4-3.6GHz頻段開展5G系統技朮研發試驗。目前,工信部正在抓緊開展其他有關頻段的研究協調工作。

2016年9月,中國5G技朮研發試驗第二階段啟動。第二階段試驗針對5G技朮需求,驗証不同廠商5G技朮方案性能,支撐5G國際標准研制,預計到2017年底第二階段試驗完成。

IMT-2020(5G)推進組在三部委的支持下,由中國移動、中國電信、中國聯通、都科摩、中國信通院等組成測試組,針對移動互聯網和物聯網不同應用場景的技朮方案進行驗証,主要包括:

連續廣覆蓋場景、低時延高可靠場景、低功耗大連接場景、熱點高容量(低頻)場景、熱點高容量(高頻)場景、高低頻混合場景與其他混合場景共七大場景的性能測試,同時還有多方互通對接測試。

值得注意的是,不同場景的技朮方案將基于統一的技朮框架進行設計。由于5G技朮框架應當具有統一、靈活、可配置的特點,因此,基于不同場景的技朮需求,通過關鍵技朮和參數配置來形成相應的優化技朮方案。

5G技朮研發試驗第二階段測試基于統一的試驗平台、統一頻率、統一設備和測試規范開展,針對各廠商面向5G移動互聯網和物聯網不同應用場景的技朮方案進行驗証。同時,此階段將引導芯片、儀表廠商參與,開展產業鏈的對接測試。

5G時代,需要新的商業模式

2017年年初,中國移動發布了5G商用規划:2017年將啟動5G外場試驗,2018年啟動5G網絡預商用試驗,2019年進行商用化規模試驗,力爭在2020年實現5G網絡規模商用的目標。面向目標網絡的NovoNet試驗網,預計2018年啟動規模商用,2020年實現主要網元的網絡功能虛擬化。

中國移動相關人士認為,5G時代需要提前把握怎樣根據需求定制網絡切片、參數設置,確保5G網絡是可運營、可管理。同時,對于融合創新,要強化跟垂直行業的合作,不僅僅研究新的業務,還要研究新的商業模式。

目前,在北京懷柔規划的全球最大的5G試驗外場,完成了30個站的站址規划,可滿足6家系統廠商的外場單站及組網性能測試需求。同時,展訊、MTK等芯片企業,是德科技、羅德與施瓦茨、大唐聯儀、星河亮點等儀表企業也參與測試。

在上海浦東,中國移動通過5G C-Band 5站密集城區連續組網,C-Band峰值速率可達4Gbps,拉遠覆蓋可達1.5公里,平均吞吐率達到1.7Gbps。

在廣州番禹,中國移動初步選出7個站點作為備選測試區域,主測站點為廣東工業大學教學五號樓站點。

此外,中國移動成立了5G聯合創新中心,推進5G通信技朮成熟,孵化創新應用,構建共贏生態為目標,開展涉及基礎通信能力、物聯網、車聯網、工業互聯網、云端機器人、虛擬/增強現實等6大領域工作,啟動了30+個聯合創新項目。與此同時,在擔任3GPP RAN全會副主席和RAN2副主席的同時,中國移動牽頭了5G相關立項,并申請5G相關專利450+項。

中國電信根據自身網絡特征,主導了移動大視頻、多網融合等多項5G相關的3GPP國際標准,并構建了5G技朮仿真評估體系。中國聯通也面向5G成立了開放實驗室,對基礎網絡與能力、物聯網、車聯網、工業互聯網展開研究合作。

國產芯片5G時代將不再落后

面向2020年的500億連接將產生海量數據,只有5G網絡能夠實現新的信息形態、提升業務效率,并帶來數據增值。

在英特爾院士、通信與設備事業部無線標准首席技朮專家吳耕看來,從設備端、無線技朮到網絡端、云端,英特爾是唯一一家能夠提供5G端到端解決方案的公司。此前,英特爾收購Mobileye顯然是為發力自動駕駛做鋪墊。

在MWC2017上,英特爾發布了千兆級LTE Modem XMM 7560,同時面對移動邊緣計算,英特爾提供了凌動C3000、至強D-1500、25 GbE以太網適配器XXV710等產品組合。

高通也是在MWC2017前夕發布了5G Modem驍龍 X50,通過單芯片實現2G/3G/4G/5G多模功能,以支持在6GHz以下和多頻段毫米波。2017年下半年,中國移動、高通和中興將開展5G新空口試驗,基于符合3GPP規范的試驗和互操作性試驗勢必會加速5G的大規模部署。

高通中國區董事長孟樸認為,智能化、自主化、網絡化及互聯化是移動技朮的最新發展趨勢,未來的5G網絡將會為“大連接時代”的計算、存儲、網絡資源以及連接提供一個一體化的分布式平台。

英特爾的盟友——中國芯片商展訊基于Rel.15將在2019年推出第一顆5G芯片,2020年推出真正意義上的5G(Rel.16)芯片。

展訊CEO李力游表示,2G時代展訊落后高通10年,3G時代展訊落后高通5年,LTE時代展訊落后高通1~2年,5G時代“我們落后高通1~2個月或者是1~2天,”甚至有可能超過1~2秒。這不光是展訊的進步,也是我們國家半導體設計水平的進步,包括最近航母下水,差距也越來越小。

值得注意的是,不僅僅是華為、中興等傳統通信大廠展開了5G研發,包括vivo這類終端廠商也展開了5G的研究部署,同時通過HPUE提升TD-LTE終端的上行體驗。基于TDD,軟銀在美國弗吉尼亞進行Band41 HPUE外場測試,小區容量提升11%,覆蓋范圍提升16%;Sprint聯合諾基亞和摩托羅拉,通過驍龍 X16 Modem進行千兆級LTE測試,下行網速達到705Mbps……這一切雖是4G終端的性能提升,但實質是為5G打下基礎。

5G時代:網隨云動

基于上述所構建的北京懷柔外場測試環境,華為、大唐等開展了3.5GHz 5G新空口下外場性能測試。

在外場性能測試中, 華為基于統一空口的解決方案完成了連續廣域覆蓋、低時延高可靠、低功耗大連接和混合場景的外場性能測試,分別實現了10Gbps峰值速率、小于1ms的空口時延和大于100萬連接的5G關鍵性能指標需求。

為驗証華為5G新空口技朮方案,華為5G原型系統與羅德與施瓦茨、是德科技和大唐聯儀等儀表企業開展了互通對接測試,基于第三方測試儀表驗証了華為新空口技朮方案中的參數集、幀結構和新波形等技朮。

在華為相關人士眼中,運營商的網絡轉型驅動力在于:用戶需求決定網隨云動,以及運營商自身希望降本增效。5G網絡對基礎設施的可視化、容災、彈性,以及業務應用上線交付的生命周期提出了新的需求,當時還要具備低時延、高可靠等特性。因此,不難理解華為通過Cloud Edge+Cloud RAN+Cloud Air是希望構建一張全面云化的網絡。

上個月,中國聯通廣東分公司開通國內首個5G試點,合作伙伴愛立信在現網中實現了基于雙頻段無線點系統1Gbps現網傳輸測試與演示。此前,愛立信與中國移動完成了運營商網絡控制的5G原型系統無人機外場測試;合作開啟針對Cloud RAN合作研發項目;完成了全新場景下的5G高頻階段性測試;與兩家國際運營商展開了5G聯合網絡切片“漫游”試驗。在2016年通信展上展示了5G無線原型機,峰值吞吐量可超過25 Gbps。

在嘉興,中國移動與中興完成了3D-MIMO(即Pre5G Massive MIMO)商用部署及多場景測試驗証。中興在嘉興部署的新一代寬頻3D-MIMO,針對高校大話務場景、居民高樓立體深度覆蓋等多個場景展開驗証。

同樣是在懷柔外場,大唐啟動了3.5GHz 頻段5G外場速率與覆蓋能力測試、宏基站和密集覆蓋小基站之間的切換,以及針對未來融合組網的覆蓋對比驗証。目前,已完成室外定點速率、移動拉遠及4G/5G覆蓋對比、宏微基站切換等測試場景。測試中,核心網采用統一的虛擬化云平台,可以滿足5G的多樣化場景,支持核心網功能及本地化業務的部署,平均延遲僅2-5微秒。在5G基站覆蓋能力測試中,通過大規模天線技朮,在3.5GHz頻段下測試保持100Mbps下載速率的環境中,覆蓋距離超過2km,達到與2.6GHz頻段4G基站相近的覆蓋能力。