在移動通信領域,融合是一個非常重要的,甚至是最主要的發展方向。我的報告分三個方面,第一個方面是介紹5G的基本的背景,以及總體的發展的概況。第二個方面介紹一下我們國家在推進5G方面所做的一系列的工作,以及所取得的進展。第三個方面也是借這個機會,宣傳一下我們東南大學移動通信重點實驗室所做的一些基礎性的平臺和基礎性的研究工作。
70年代中期從貝爾實驗室提出,到90年代初在我們國內率先開始使用,到目前為止已經經歷了第四代,1—4代移動通信的發展。每一代移動通信的背后,他都有核心的技術進行支撐。第四代移動通信目前我們大家都在用的,他背后的技術就是所謂的OFDM+MIMO,所謂的OFDM是政交頻率分護用,比較寬的帶寬變成比較窄的窄福,所謂的MIMO是多輸入多輸出,反映在工程實踐就是基站和手機都用多個天線,這是4G背后最核心的支撐技術。到了第五代,因為他是融合發展,他涉及到多種多樣技術的深度的融合,有些是演進性的,有些是革命性的。
我們5G發展的主要驅動力,他來自兩個方面,第一個方面就是所謂的我們的移動互聯網的快速發展。根據中國移動等運營商的統計,在咱們中國,我們的手機業務流量的總數幾乎是每年翻一番,所以他說10年一千倍,大體上是這樣一個趨勢。所以,未來這樣一個趨勢仍在延續,所以提升移動互聯網的容量,來支撐我們整個手機的各種業務的發展,仍然是我們一條非常重要的驅動力。第二個驅動力就是把我們的應用范圍擴展,擴展到物聯網。我們下面還有舉各種各樣的例子,說明在物聯網方面的話,他的需求和我們現有的移動互聯網的需求是完全不一樣的。
對于未來5G的發展的愿景是什么呢?我們每發展一代通信系統,都有一個愿景。在過去的三年中,中國的企業、研究機構和大學在這方面做了深入的研究。我們提出了所謂5G的發展的愿景,所有的就在你手上了,你只要輕輕的手中一揮,所有的問題都解決了。并且我們提出了國際著名的5G之花,這個5G之花的六個花瓣代表了他非常關健的六個技術指標,以及三個最重要的發展的需求。這些技術指標涉及到我的分支速率、移動性、連接的力度、頻譜效率、功率效率等等。這三個葉子表示了我們頻譜的有效利用,功率的有效利用以及我們的低成本。最后我們在研究有效的融入了ITU的5G的愿景,形成了八個緯的技術指標。
研究新一代5G信息系統的時候,我們一般會用典型的場景,并且對這場景進行評估。剛才我們說移動通信分成移動互聯和物聯網,同時又把他們分成兩個子場景,移動互聯網就分成廣域覆蓋和熱點覆蓋,對于不同的覆蓋的話,我們的技術指標是不一樣的。譬如說對于廣域的覆蓋,我們的用戶體驗的速率希望達到100兆甚至更高,注意這是用戶體驗到的速率,不是他的技術標稱速率。我們的熱點覆蓋方面,我們用戶體驗的速率希望達到1個GT每秒。對于物聯網來說,我們也同樣分了兩個應用子場景,一個是所謂的低延時高可靠,這個方面對于行業的應用是非常重要的,比如說車聯網,我們現有的手機,你播一下半天才能接通,他是沒有辦法滿足車聯網的,如果這樣車和車頭相撞了你的通信技術還沒有建立起來。
5G和現有的移動通信系統是什么關系?他是沿著一種革命性的路線發展呢,還是沿著演進性的路線發展?這是一個大家眼界普遍關心的問題。大家可以看,我們總結了一下,未來5G的發展,大約有三條技術路徑。第一條技術路徑就是現有的4G,也是最下面這個路徑,逐漸增加一些新的元素,演進到5G。這可能是一個最先實現的一條技術路徑。第二個路徑就是在新的頻段上,不是在我們現有的4G頻段上,在更新的頻段上,引入一些新的公眾接口。我們提出來的所謂大規模天線陣列,我們密集布設,我們在全新的虛擬網絡上才能革命性的方式來構建,發展到5G的這樣一個目標。第三個目標也就是在更上面一個,也就是在更高的頻段,大家都知道頻譜對于移動通信來說是瓶頸因素,是制約性的。如何在更高的平臺,在毫米波上面開展移動通信,當然是一個非常有前景,但是難度又非常大的一個發展路徑,這方面也列入了我們的研究目標。我們希望未來在這些非常高的頻段上能夠支撐超大容量的移動通信。所以,這三種路徑的話,都會沿著他本身的這樣一個發展的目標發展到咱們5G,來滿足整個ITU提出的5G發展的愿景。
5G的核心技術,剛才已經談到了,目前看來,最有希望的核心技術是上面四項技術,一個是所木的MIMO,基站的天線路由目前的八根天線,上升到128、256,甚至更多,他帶來的好處就是形成波數,能夠把所覆蓋的區域形成由不同的波數來區分我們的物理空間,使得我們頻譜和時間資源能夠充分資源。第二個是異級網絡,天線數非常多,分段不同部署,形成超大的5G移動系統。另外一個就是新波型,我們在設計4G系統的時候,我們從來沒有想到過微信是一個殺手級的應有。所以在4G系統里面支持微信應用是非常效率低下的,我們運營商是非常痛苦的。所以我們在5G的時候,我們要改變這個,我們不但要支持這種高大上的高清、虛擬現實,要求速率非常高的應用,還要支持小數據,就是非常短的一些數據包,要能夠在我的口中接口中進行有效的傳輸。第三是我們提出了所謂的低頻到高頻混合組網。當然還有另外的一些技術,比如說我們的頻普共享,這就涉及到我們廣電系統網絡融合的問題,比如說我們的D2D。
最后一個部分是介紹一下我們東南大學移動通信實驗室我們所做的工作。在東南大學有一個教育部的2011協同創新中心,這樣一個中心聯合了8個高校,四個企業,來共同做一些5G的基礎性研發。我們最核心的目標就是建一個開放性的實驗平臺,把剛才所說的目標能夠展示出來。所以5G的不同的場景,都希望用這樣一個通用的開放性的平臺能夠加以實驗。所以將來你能看到的就是天線、光纖、服務器、交換機,還有局部的加速器,幾乎全是通用的東西來做這樣一個開放性的平臺。他能夠支持一這種典型的場景,能夠支持將來毫米波的研發,能夠具備網絡虛擬化等等這種能力。