网络重构成挑战中电信研究“5G轻形态”

2015-09-11 02:59

　　随着4G网络在全世界范围内的大规模部署，电信行业已经将研究重点转向5G。作为中国三大运营商之一，中国电信积极参与了5G的研究工作，并取得了阶段性进展。

　　对运营商而言，5G研究的目的是服务于未来的网络建设、运营和维护，因此，需要紧密结合市场环境和自身情况，直击网络痛点。在中国电信内部，承担5G创新研究工作的是中国电信技术创新中心的技术专家们。

　　在他们看来，5G面临的最突出也是最实际的问题是网络越来越“重”。因此，为了能构建一个健康、可持续发展的5G生态环境，中国电信技术创新中心从网络的经济性以及用户体验等角度入手，创新地提出了“5G轻形态”的概念，轻于外融于内的技术理念能让运营商面对5G的高要求时做到举重若轻。

5G网络难以承受之“重”

　　回顾历史，从1G到4G，为了满足日益增长的通信需求，网络变得越来越“重”，主要体现在：“重”部署、“重”投入、“重”维护。而到了5G时代，网络的需求进一步提高，网络将变得越来越“重”。

　　5G网络需要面对多样化的场景，例如，为用户提供无缝高速服务（随时随地提供100Mbps以上用户体验速率）；特定场景下为用户提供极高数据传输速率（1Gbps用户体验速率、数十Gbps峰值速率等）；面向传感和数据采集等应用场景，要求网络支持超亿连接，同时保证终端的超低功耗和成本；面向车联网等应用场景，对传输时延和可靠性具有极高要求。

　　为了满足5G网络的高要求，5G候选关键技术包括更多的天线、更密集的小区部署和更高频带的应用等。然而，现有候选技术都难以解决“重”网络的问题，反而可能使问题愈加严重。

　　具体来说，在网络部署方面，大规模天线尺寸较大、对天面要求较高、对站址选择提出挑战，密集小小区布站则面临站址获取、利旧、共存等问题；在网络投入方面，5G需要更多天线、更密集小区部署和更宽频带，关键技术实现的高复杂性使得达到目标性能代价提高，同时更大系统容量需求提升对网络回传的要求；在网络维护方面，5G面临更多制式网络、更多场景共存等问题，超密集组网和大规模天线鲁棒性给后期运维都将带来挑战。

5G轻形态让网络轻快起来

　　不难看出，如果不进行创新，运营商将难堪5G网络之“重”。为了应对5G网络在部署、投资、维护领域的挑战，中国电信技术创新中心针对性地提出“5G轻形态”。

　　究竟什么是5G轻形态呢？5G轻形态包含以下四层含义：部署轻便，具有宽松的站址选取要求和灵活的组网形态；投资轻度，具有降低的网络建设和运维成本；维护轻松，支持低复杂度、便捷、高效的网络运营、维护和优化；体验轻快，满足个性化、智能化、低功耗的5G用户体验。究其内在，以“多网络融合”、“宏微融合”、“双工方式融合”、“子帧结构融合”以及“回传方式融合”为代表的融合理念贯彻5G轻形态始终。

　　5G轻形态听起来的确很好，但能否实现呢？中国电信技术创新中心给出了5G轻形态的技术路径。在网络部署方面，降低对站址的选取要求，采用灵活的组网形态，打造即插即用的组网能力。在网络投资方面，避免基站数量不必要的扩张，进行站址利旧；实现基站轻量化，低复杂度、低开销，采用灵活的设备类型；充分利用现有的网络资源，采用灵活的供电和回传。在网络维护方面，建立高效的多网络共存机制及便于维护的网络构架；应用自由化技术、建立自维护能力；采用高鲁棒性系统设计，如高鲁棒性的大规模天线等。在网络体验方面，满足个性、智能、低功耗的用户体验；灵活的频谱利用，灵活的干扰协调、抑制处理；进一步提升移动性性能。

关键技术研究已经取得阶段性进展

　　5G轻形态的愿景很美，技术路径很清晰，但要真正实现，最重要的还是关键技术。对此，中国电信技术创新中心提出，5G轻形态包括虚拟、分布、灵活、高效四类关键技术，旨在实现多网络融合、宏微融合、帧结构融合、双工方式融合和回传方式融合。目前，部分关键技术的研究已经取得阶段性成果。

　　具体来说，虚拟是指通过虚拟层和软扇区等技术，解决超密集组网中的站址和回传获取困难，及网络部署及运维成本高的问题。中国电信技术创新中心提出了S-RAN无线网络构架、“三朵云”5G网络构架，都应用了虚拟化技术。目前，中国电信技术创新中心已经完成无线网络虚拟化概念验证工作。

　　分布包括分布式大规模天线及混合分层回传技术，侧重于解决大规模天线中天面对站址要求高，及分层组网部署成本高等问题。例如，混合分层回传技术，可以实现小基站的即插即用。

　　灵活是指采用灵活的网络设计与实现，通过支持新型帧结构和灵活频带技术更好匹配5G动态业务需求。例如，感知频谱策略和一致帧结构技术能够实现灵活的高频应用。

　　高效是指在FDD大规模天线中采用低开销和低复杂度设计，及采用新型的多址与双工方式实现高频谱利用率与低复杂度的良好折中，同时多制式网络融合将实现未来5G的高效网络运行。例如，中国电信技术创新中心提出的星座多址，能够实现5G高效接入。

　　中国电信技术创新中心正在描绘一张5G轻形态网络蓝图，它将使中国电信在5G时代举重若轻。未来，中国电信技术创新中心将继续沿着关键技术研究、原型开发、概念验证以及技术标准化的途径推进相关关键技术的研究工作，为中国电信的5G腾飞插上翅膀。