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泛欧的5G通用型试验平台(一):背景与愿景

2015年7月28日,科技部国家科技计划项目申报中心发布了《关于组织“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项2016年度课题申报的通知》,在5G(第五代移动通信)研发方面,其中提出要建设毫米波频段移动通信系统仿真和测试验证平台、IMT-2020网络仿真平台、IMT-2020候选技术仿真评估平台和测试验证平台、下一代WLAN链路级和系统级仿真平台、低时延高可靠新型通信终端和基站硬件验证平台、60GHz毫米波无线通信系统测试验证平台。
 
2015年7月24日,IEEE的SDN(软件定义网络)研究组发布了NetWorld 2020白皮书报告“5G Experimental Facilities in Europe”,提出在研发5G系统与技术方面,欧洲应该创建泛欧的5G通用型试验平台。这种理念对于国内相关平台的建设具有一定的参考价值,所以对其进行编译介绍。
 
IT(Information Technologies,信息技术)在最近所取得的进步及其与超宽带接入网络(包括固定的及移动的)的融合、硬件设备成本的大幅下降以及开源软件的广泛使用,正在为未来通信网络的架构设计与业务运营的变革式创新创造各种所需的条件。
 
SDN(Software Defined Networking,软件定义网络)、NFV(Network Function Virtualisation,网络功能虚拟化)、云计算与雾计算是被网络业界总称为“Network IT-sation(通信网络IT化)”或“Softwarisation(软件化)”这一发展趋势的多个方面,其可通过流程自动化、优化成本控制、加快新兴业务/应用上市进程、提供更佳质量的服务等手段对固定及移动宽带网络基础设施产生重大影响。
 
在上述即将到来的这一波创新“浪潮”之中,未来的第五代移动通信网络将不再仅仅是现有第四代移动通信网络的演进,而是作为主要的collector(聚合系统),带动大量的相关概念技术逐步地走向成熟并产生巨大的社会经济效益,加速人类社会向数字社会以及数字经济的迁移转换。为此,欧洲应该为这个重大的历史变革做好相应的准备,以及时地抓住其中所有的社会经济发展机遇。
 
欧洲需要建设一个大规模的试验平台,以为未来第五代移动通信网络技术与基础设施的能力测试、研发与探索提供相应的支撑。过去几年中,欧洲网络业界以“服务行业与科学/学术界”为目的,建设了数个试验床与实验设施,造成了各个平台“分崩离析”的现状。在某些情况下,可以以“联盟”的形式来解决各试验床相互离散的问题,但是,对各实验设施进行“内部互联”设计并不能打造出一个和谐的框架。
 
将融合进未来第五代移动通信系统的网络模式与IT(信息技术)模式异常庞大与复杂(包括云计算网络与处理、分布式部署的无线接入网络解决方案、集中式部署的无线接入网络解决方案、软件定义网络技术与网络功能虚拟化技术等),从而就需要建设一个灵活的、大规模的且统一的试验框架,来服务于移动通信网络领域中所涉所有领域的从业主体,在开源的场景之下对大多数的先进/高级技术与解决方案进行测试与验证。
 
可以预见的是,以其部署于云计算数据中心群之中的巨大处理/计算能力以及存储能力,未来的第五代移动通信网络将以具有覆盖的泛在性、高度的灵活性以及超低延迟等关键特性的基础设施,来连接近乎“海”量的终端设备、智能手机、平板电脑、可穿戴式设备以及其他智能型设备/机器。
 
因此,从基础设施侧的角度来看,这种统一的试验平台框架应该能对软件定义网络技术与网络功能虚拟化技术的不同架构实现方式,及其与云计算平台的深度整合/集成进行测试,例如,对集中式控制模式与分布式控制模式及相关功能的执行、新的运营流程的微妙平衡进行验证。其中也包括对于各种不同移动通信核心网络与无线接入网络解决方案(包括底层各种高于或低于6 GHz频点的物理频段、频谱认知途径(对于那些特定的应用)、各种新兴的及传统的网络传输技术等)的测试及运营。此外,还应考虑到把Optical Networks(光网络。其对于“把延迟/时延最小化”也有着同样的需求)及Satellite Networks(卫星网络)集成/整合到移动通信核心网络与无线接入网络之中。
 
此外,因此,从用户终端与设备的角度来看,这种统一的试验平台框架应该能“无缝”地集成各种不同类型的数据流量源及产消者,其中将可包括:智能型终端、物体、机器、身体可穿戴型设备甚至机器人。
 
为了达到上述目标,网络行业各个测试床及试验设施的离散现状,需要通过一些集中和协调一致的行动来予以解决,并最终创建出一个泛欧的、面向所有研究项目及从业主体参与方开放的测试床。欧洲需要于此方面投入巨资(资金来源:公共财政部门与私人投资)。这种大型试验平台设施应该与主要的行业从业主体并面向其诸多特定需求进行联合设计。而且,其应该作为欧洲第五代移动通信技术研发的“促成者”(既面向大型及小型行业从业主体,也面向各行业的企业)。
 
而其中的挑战将则在于,通过在欧洲创建各种新兴的社会经济机遇及商业生态系统(例如:在从工业机器人到农业机器人行业到诸如“anything as a service(任何事物即服务)”等各种新兴的业务模式;从面向欧洲大众及智慧城市的“全沉浸式体验与通信”到“Cognition-as-a-Service(认知即服务)”;从自动驾驶交通系统到物联网)。该白皮书对于这种旨在服务于“欧盟第五代移动通信系统研发”的完全集成式/整合型试验框架的主要需求与组件提出了相关愿景。
 
而且,为了打造一个具备可持续发展特性、可伸缩特性的试验设施,该白皮书建议应首先发展出一个首要的OS(Operating System,操作系统)。该操作系统广泛涉及终端领域、网络领域以及“云”领域,并将欧盟用于第五代移动通信系统研发的各个可用试验设施汇聚起来,以使其产生更大的作用及影响力。此外,该操作系统的设计原则应为:利用现有各操作系统解决方案及其发展经验,开源化地实施,并能使现有各分散的试验设施迅速而容易地实现整合/集成。另外,该操作系统接下来还应能体现第五代移动通信系统各类解决方案及各类应用研发的使能设施。
 
 
参考文献:
 
[1] “新一代宽带无线移动通信网”重大专项实施管理办公室. 关于组织“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项2016年度课题申报的通知 [EB/OL].
http://program.most.gov.cn/htmledit/3A1A800A-5081-E10D-68BA-451478BAF64D.html, 2015-07-28.
 
[2] IEEE. 5G Experimental Facilities in Europe [EB/OL].
http://sdn.ieee.org/images/pdf/5g_experimentation_-_whitepaper_v5.1.pdf, 2015-07-24.
 
本文作者为上海情报服务平台兼职情报分析员

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