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西班牙电信对未来第五代移动通信系统的思考与看法(一)

一、引言
 
2015年9月17日~18日期间,移动通信国际标准组织3GPP在美国费城举行“RAN Workshop on 5G(第五代移动通信无线接入网络研讨会)”,其中,Telefónica(西班牙电信)公司全球首席技术官Ignacio Berberana先生等作了题为“Telefónica 5G vision(Telefónica对于第五代移动通信系统的愿景》)”的报告,全面地阐述了西班牙电信的相关深入思考。作为一家大型的跨国型电信企业,西班牙电信的相关思考与看法具有较大的参考价值,下文就对其进行详细介绍。
 
一、为何需要部署第五代移动通信系统?
 
全球移动通信业界为何要研发下一代的新兴移动通信系统?为何不能依赖于对现有LTE移动通信系统的后续演进版本?
 
就此,西班牙电信认为,移动通信业界研发第五代移动通信系统的主要驱动力包括下述的三大方面:
 
(1)未来的第五代移动通信系统将可以更佳的方式提供现有的业务服务类型,包括以更低的成本开销、改善的业务服务体验质量、更佳的体验质量持续性/一致性等;
 
(2)未来的第五代移动通信系统将可提供大量的新兴业务服务,而这些业务服务是现有4G(第四代移动通信)系统及其后续演进版本所不能提供的,其中包括超低延迟/时延类业务、大规模MTC(机器类通信)服务、大规模IoT(物联网)服务等;
 
(3)未来的第五代移动通信系统将具有面向专业应用提供个性化、定制化服务的能力(以“网络切片”的方式),其中包括各种新兴的垂直行业应用、新一代公共安全应用等。
 
二、哪些未来的第五代移动通信应用场景不能被现有第四代移动通信系统及其后续演进版本所支撑?
 
NGMN(下一代移动通信网络)联盟于2015年所发布的“NGMN 5G White Paper(《NGMN第五代移动通信白皮书》)”中就目前可以预见到的未来第五代移动通信系统的应用场景进行了阐述,对其总结如下:
 
1)用于人口密集分布区域的移动宽带接入
 
其中主要包括:(1)城市热点区域的移动宽带接入(相关应用场景比如泛在移动视频、运营商移动云服务、城市密集区域的社交网络);(2)室内环境中的超高速率无线宽带接入(相关应用场景比如智慧办公);(3)密集人群的移动宽带接入(相关应用场景比如体育馆或露天集会场所中的移动高清晰度视频/图片分享)。
 
2)用于泛在覆盖的移动宽带接入
 
其中主要包括:(1)无线数据传输速率超过50 Mbit/s的泛在移动宽带接入;(2)面向低ARPU(每用户平均收益)区域人群所提供的超低成本移动宽带接入(相关应用场景比如超低成本网络)。
 
3)面向处于高速移动状态用户的覆盖
 
其中主要包括:(1)面向地面交通工具提供移动宽带接入(相关应用场景主要包括高速列车/高铁、处于高速移动状态的热点、远程计算);(2)为高空运行的飞行器提供移动通信/移动数据连接(相关应用场景比如飞行器的三维立体连接)。
 
4)大规模的IoT(物联网)通信
 
其中主要包括:(1)大规模低成本/长距离/低功率机器类通信MTC(相关应用场景主要包括智能可穿戴型设备(如智慧服饰)、无线传感器网络);(2)宽带机器类通信MTC应用(相关应用场景比如移动视频监控)。
 
5)超实时通信
 
其中主要包括超低延迟/时延敏感型移动数据应用(相关应用场景比如触觉互联网)。
 
6)生命线通信
 
其中主要包括弹性及流量高峰(相关应用场景比如对于自然灾害现场实施灾难救援)。
 
7)超高可靠通信
 
其中主要包括:(1)超高可靠以及超低延迟/时延(相关应用场景主要包括自动流量控制/驱动、协作式机器人、远程对象操纵——远程手术);(2)超高可用性以及可靠性(相关应用场景比如电子医疗、公共安全、无人机的三维立体无线连接)。
 
8)广播类的业务/服务
 
其中,相关应用场景主要包括实时新闻与信息分发/传输、本地信息广播、区域信息广播、全国信息广播。
 
上述各大类的未来第五代移动通信系统应用场景,大多数均可由现有第四代移动通信系统及其后续演进版本所支撑,而以下的三大类则不能:(1)大规模物联网/机器类通信服务;(2)端到端延迟/时延需求低于一毫秒的相关业务/服务(而现有的第四代移动通信系统中,端到端延迟/时延参数在30~40秒级别);(3)高于5个9(99.999%)的超高可靠需求的相关业务/服务(而现有的第四代移动通信系统中,可靠性要低于98%~99%)。
 
另外,上述各大类应用场景中,从经济角度而言,并非所有均具备商用的可行性:移动通信/移动数据用户是否愿意为其进行额外买单?
 
然而,虽然上述各大类应用场景中大部分均可由现有第四代移动通信系统及其后续演进版本所支撑,但是,可支持多种移动宽带接入应用场景的基于SDN(软件定义网络)的切片,是全球移动通信业界研发下一代新兴移动通信网络架构的另一大驱动力。
 
三、西班牙电信对于未来第五代移动通信无线接入网络的高层次需求
 
1)商业驱动力因素需要未来第五代移动通信无线接入网络能降低成本
 
其中主要包括:(1)以更低的成本使得单个基站站点/单位带宽频谱能够接入更大的用户数量;(2)应具备部署集中式无线接入网络、分布式无线接入网络以及集中式与分布式混合型无线接入网络模式的灵活性;(3)应具备通过基于相同网络基础设施建设网络切片来个性化/定制化地满足不同应用场景的相关需求;(4)届时,如果传统的第四代移动通信网络完全能够满足用户的相关需求,就通过其向用户提供服务;(5)应仅能与第四代移动通信无线接入网络进行紧密耦合,而应避免与第二、三代移动通信无线接入网络进行集成/整合。
 
2)未来第五代移动通信无线接入网络应具备驱动各种新兴商业模式的潜在能力,并强力聚焦于在成本效率方面的提高
 
其中主要包括:(1)具备进行无线数据传输的更高速率,并将可保证用户在整个小区之内或者持续/一致的体验质量;(2)具备内在的、原生的IoT(物联网)支撑能力;(3)应探索于更高物理频段(包括毫米波频段mmW)部署未来第五代移动通信无线接入网络,以提高系统的数据容量,而在未来,则可同时并行地将低频段移动通信无线接入网络用于基本的移动通信/移动宽带覆盖以及网络控制平面;(4)应在网络控制平面以及用户数据平面均具备超低延迟/时延(仅面向某些专业化的、具有明确应用场景的应用);(5)应能对第三方开放未来第五代移动通信无线接入网络的相关能力,以最大化社会经济效益。
 
四、西班牙电信对于未来第五代移动通信无线接入网络的四大看法
 
1)增大网络无线接入节点的部署密度不应以高的、不具备可持续发展特性的成本为代价。比如,在部署高/超高密集度网络之时,也行该同时部署相应的移动回程网络、移动前传网络,并解决内部干扰问题。
 
2)应该把“虚拟化”作为未来第五代移动通信无线接入网络不可或缺的组成部分
 
(1)移动通信业界应该要考虑未来第五代移动通信无线接入网络集中式拓扑架构与分布式拓扑架构之间的灵活性问题;
 
(2)应该通过部署SDN(软件定义网络)技术以及NFV(网络功能虚拟化)技术,将网络功能从网络节点之中分离出去。
 
3)应该要把LTE移动通信系统的后续演进作为未来第五代移动通信系统的一部分
 
(1)应研发能够工作于高于6 GHz频点物理频段的新兴RAT(无线接入技术);
 
(2)对于基于低于6 GHz频点物理频段的移动通信无线接入网络,应通过对于LTE移动通信系统的后续演进,来提供基本的控制机制;
 
(3)对于未来的IoT(物联网)应用,要么基于LTE移动通信系统的后续演进版本,要么研发出一种基于更低物理频段的无线接入技术。
 
4)对于面向未来第五代移动通信无线接入网络的一些潜在候选技术,需要对其进行仔细的前期考量
 
(1)不宜再提倡针对OFDM(正交频分复用)技术的强偏差(尤其是对于低于6 GHz频点的物理工作频段而言)——除非相关优势能够很明显地超过其缺陷;
 
(2)FDD(频分双工)以及TDD(时分双工)这两种移动通信方式均值得做进一步的研究与探讨:①在未来新兴的部署场景之中,大规模MIMO技术应在时分双工移动通信系统之中扮演关键角色;②而对于大规模MIMO技术在频分双工移动通信系统之中的应用,则需要作进一步的研究,等到确定相关解决方案具备无需超量的反馈信令的灵活性之时,再进行现网应用部署。
 
(3)对于未来第五代移动通信无线接入网络之中的无线中继节点,应研发全双工移动通信技术的使用。该技术不可被应用于无线接入节点。
 
(4)未来第五代移动通信无线接入网络之中,各种新兴的非正交多址接入技术应能与传统的正交多址接入技术共存。
 
 
参考文献:
 
[1] Telefónica. Telefónica 5G vision[EB/OL].
ftp://ftp.3gpp.org/workshop/2015-09-17_18_RAN_5G/Docs/RWS-150005.zip, 2015-10-30.
 

本文作者为上海情报服务平台兼职情报分析员


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