展望一下未來萬物互聯的全聯接世界，車聯網、自動駕駛、遠程機械控制、VR（虛擬現實）等原本看似不可能的事情，都將有望從夢想照進現實。而實現這一切聯接的一個重要基礎，就是面向2020年及未來商用的第五代移動通信技術5G。
毫秒級的時延、高于10Gbps甚至超過100Gbps的用戶速率、提升100倍的聯網設備數量、大幅提升頻譜效率、實現1毫秒時延等等，是人們對于5G網絡性能的期待。而在這些美好愿景真正實現之前，全球移動通信產業界還將面臨諸多巨大挑戰——5G標準如何制定？潛在的關鍵技術會有哪些？目前業界在5G研發方面有哪些突破性進展？對此，華為Fellow、華為5G首席科學家童文博士在接受C114專訪時為我們進行了詳細解讀。
華為Fellow、華為5G首席科學家 童文
業界共識：統一標準意義重大
隨著5G研發大幕已經在全球開啟，包括歐盟5GPPP、中國IMT-2020(5G)推進組、韓國5G論壇、日本5GMF等5G研究組織已經開始在5G愿景、需求、目標、能力、關鍵技術、標準化和頻譜等方面進行了大量前瞻性研究。而在5G研發的眾多維度中，標準制定無疑是重中之重。
對于5G的商用時間表，業界普遍認為5G將有望在2020年左右投入商用。據了解，5G標準將在3GPP的框架下來進行定義，根據3GPP路標：5G標準的第一個階段將在2018年凍結，第二階段將在2019年底凍結，2020年5G將開始商用。
目前，業界在5G標準制定方面已經達成普遍共識，希望最終能夠形成一個全球統一的5G標準?；仡櫼苿油ㄐ偶夹g更新迭代的歷史，2G時代有兩個技術標準：GSM和CDMA；3G時代有四個技術標準：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、Wimax；4G時代逐步歸一到LTE一個標準，其2種制式FDD和TDD在技術上90%都是一樣的，并且隨著MBB產業的蓬勃發展，FDD和TDD將進一步融合在一起，為消費者提供更高的上網速率和用戶體驗。
全球統一標準的意義不僅僅在于技術本身，更重要的是在于對有效降低成本、提高廣泛應用的可行性以及整個產業鏈的推動將起到巨大作用。“5G統一標準意味著在全球范圍只要構筑一個產業鏈，能夠快速降低產業成本，可以全球漫游，實現全球化的規模經濟效益，使全社會各個行業都受益。”童文認為，無論從技術發展，還是從全球規模經濟效益而言，一個全球統一的5G技術標準符合全世界共同利益，已經成為全球共識。
當然在5G標準制定過程中，不同的5G研究組織、運營商、設備廠商之間在具體的技術上可能也會存在一些分歧。“無論是私有的技術標準還是一家獨大的產業格局，都不能帶動市場的成熟和規模經濟效應，最后成功的必然是最大的、全球統一標準的產業鏈。”童文呼吁，產業界應該“開放合作”，持續加大投入和創新，把精力更多地放到共同推進形成5G全球統一標準和產業發展上來，共同推動5G時代早日到來。
架構創新：網絡切片滿足各行業差異化需求
未來，5G究竟能做什么？在2015年的ITU會議上，已經定義了5G的三類典型應用場景：一是增強型的移動寬帶eMBB，這種應用場景下的智能終端用戶上網峰值速率要達到10Gbps甚至20Gbps，從而使能虛擬現實、無處不在的視頻直播和分享、隨時隨地的云接入等大帶寬應用；二是大連接物聯網mMTC，要求5G網絡支撐的人和物的聯接數量達到100萬/平方公里；三是低時延超可靠通信uRLLC，要求5G網絡的時延達到1毫秒，從而使能垂直行業的應用，如智能制造、遠程機械控制、輔助駕駛和自動駕駛等低時延業務。
從ITU定義的5G需求來看，無論是對上網速率、聯接數還是端到端時延的要求，4G網絡及其演進都無法滿足。而在業界希望5G早日實現商用的同時，現階段還有很多關鍵技術亟待突破。“5G需要革命性技術創新！”童文認為，“革命性技術創新才是5G，可以看到3GPP標準里最大創新的技術點就是新編碼技術、新的多址接入技術和新的波形調制技術，這是移動通信技術斷代的最核心的標志。因此，華為聚焦的5G技術將包括三大關鍵：新架構、新空口、全頻譜。”
5G時代，網絡需要滿足各行各業的各種需求，但傳統的蜂窩網和“一刀切”的模式已經不能滿足各行各業對移動通信網絡的不同需求，網絡架構必須要創新。“新架構需要一個物理網絡承載千百行業，商業驅動的端到端網絡切片應運而生，以此來實現自適應空口、云化架構、自助式敏捷運營。”童文指出，通過SDN/NFV的云化架構，基于同一個物理網絡實現虛擬化的網絡切片來滿足5G各個行業的差異化需求，已經成為業界共識。
在世界移動通信大會（MWC16）期間，華為聯合德國電信發布了全球首個5G端到端網絡切片樣機，并現場展示了兩種典型場景下的能力：1ms低時延業務和體驗速率達1.5Gbps的eMBB業務，實現了機械實時控制和虛擬現實兩個應用場景，它們對網絡的能力要求并不一樣：機械實時控制要求低時延，虛擬現實要求大帶寬，但它們都是在一個物理網絡上、一個數據中心、一個基站、一個頻譜上實現。
一套空口：適配各類業務場景
與此同時，空口技術能否在5G時代有突破性創新，一直被業界寄予厚望，也是未來5G眾多應用和美好愿景能否實現的關鍵。
“華為提出的新空口技術，能夠實現無線空口的切片。”童文介紹說，“華為主導的5G統一空口技術能夠適配各類差異化業務場景，即一套空口靈活適配各類業務需求，使頻譜效率提升三倍以上。比如，傳感器要求大聯接，我們的空口技術就能靈活適配提供3倍以上的聯接數；虛擬現實要求大帶寬，我們就盡量提升頻譜的效率使上網更快；做自動駕駛，我們的空口就能提升可靠性并降低時延。”
2015年3月，華為向業界發布了5G新空口關鍵技術，同年4月面向全球分析師發布5G空口技術白皮書，新空口關鍵技術及網絡架構核心觀點被IMT-2020(5G)推進組采納并作為主導技術寫入其發布的中國《5G無線技術架構》和《5G網絡技術架構》白皮書；華為原創技術和觀點包括新的波形Filtered-OFDM、稀疏碼分多址SCMA、信道編碼Polar Code及切片式的網絡架構、控制面和用戶面分離等。
華為還聯合NTTDOCOMO、德國電信、沃達豐、中國移動等全球領先運營商在成都部署了世界最大的5G低頻技術驗證外場，用于驗證5G空口技術和網絡架構。華為與NTT DOCOMO最新測試結果顯示，在現有低頻頻段上的平均吞吐量達到3.6Gbit/秒，同時驗證了華為提出的全套新空口技術，在不增加天線和站址的情況下，相比LTE可以使頻譜效率和聯接數提升3倍以上；利用高頻頻譜開放的樣機，華為與德國電信在毫米波頻段測試速率達到70Gbit/秒，再一次刷新世界紀錄。
頻譜選擇：C波段將成潛在最大連續低頻段
頻譜資源是移動通信發展的核心資源，也將在很大程度上決定著產業未來發展前景，5G時代亦是如此。根據預測，未來10年頻譜缺口達1000MHz以上，下一代移動通信技術發展在頻譜資源方面仍然面臨較大壓力。5G網絡對于更多更寬的頻譜資源的需求與全球能夠統一的頻段越來越少的現狀也是業界普遍擔心的問題，如果頻譜過于分散，將不利于產業鏈降低成本和持續發展。
對于5G時代的頻段選擇題，童文指出，從最基本原理來說，高頻不可能單獨組網，無法在任何時間任何地點都提供優質上網功能，所以高頻將只是很多局部熱點的補充，特別是在室內場景將有很多使用；蜂窩網絡的無縫覆蓋，無論是聯接人還是聯接物還是需要6GHz以下的低頻段。因此，未來5G網絡的頻段將以6GHz以下低頻為主、高頻為輔。
其實，從國際電聯的WRC-15頻譜大會已經可以基本看出未來5G可用的大致頻譜范圍。據童文介紹，國際電聯WRC-15對于頻譜的最新觀點認為，C波段將成為5G潛在的最大連續低頻頻段，以現有的3400-3600MHz為核心，向上拓展到3300-3400MHz，形成連續300MHz頻譜，作為IMT未來發展的重點頻段，包括應用于4.5G和5G。
當然，移動通信技術的更新換代和優質頻譜資源的日益稀缺，是整個MBB產業必須要長期面對的巨大挑戰。童文呼吁政府和產業界能夠共同努力，繼續推動釋放更多頻譜用于移動通信產業發展；積極推動全球統一的低頻（6GHz以下）和高頻（6GHz以上）頻段，以利于構建新的產業鏈，滿足下一代移動通信系統高速率、大容量的業務需求。
開放合作：健壯生態鏈共贏MBB產業未來
當前，包括全球眾多5G研發組織、運營商、設備商、學術界等在內的產業鏈各方都在5G研發和關鍵技術創新方面持續加大投入，全力助推5G在2020年能夠商用。“從華為來說，對于關鍵技術，啃最難啃的骨頭一直是華為公司的傳統。”童文表示，華為從2009年第一個LTE網絡商用之際就開始5G研究，目前在國內外有11個與5G相關的研究中心，華為在5G研究和標準兩個階段的投入就將達到6億美金，未來在產品開發和部署階段還會有更多投入。
目前，華為與產業界、學術界、全球主流運營商以及垂直行業合作伙伴展開了廣泛的對話和合作，共同推進5G技術創新、5G統一標準和產業進程。華為是歐盟框架計劃METIS項目和5GPPP的董事會成員，5GPPP研究項目群已在2015年7月正式啟動，華為重點領銜參與了其中5個；此外，華為是英國5GIC的創始人之一，英國所有的主流運營商都參與其中，2015年9月5GIC在英國開通了歐洲最大的5G空口驗證外場。
在中國，華為全面參與了中國IMT-2020 5G推進組的各項工作，引領5G技術創新，推動全球5G統一標準制定；在日本，華為是5G移動通信推進論壇(5GMF)的重要研發合作伙伴；在韓國，華為是5G Forum的重要研發合作伙伴。除了華為自身投入巨資研究5G之外，華為同樣與全球50多所頂級大學開展5G研究，包括美國的哈佛大學、紐約大學、歐洲慕尼黑工業大學、瑞典皇家工學院以及中國的清華、北大等，已發布超過250篇論文。
與大T的合作，自然必不可少。華為與全球移動運營商聯盟組織NGMN的成員進行了密切合作，探討5G需求、定義5G場景。據童文介紹，目前，華為與運營商正式簽署的5G合作備忘錄包括中國移動、日本NTT DOCOMO、韓國LGU+、KT、歐洲沃達豐、德國電信、Telefonica、TeliaSonera、新加坡電信、俄羅斯Megafon、中東Etisalat等超過20家全球主流運營商。其中，華為將與俄羅斯Megafon合作為2018世界杯場館提供5G試驗網絡覆蓋，與中東Etisalat合作為2020世博會提供5G商用網絡覆蓋。
5G的研發，已經不再只是移動通信產業自己的事情，同時需要與更多垂直行業的合作。華為是歐洲5GVIA（5G垂直行業使能器）的創始人之一，聯合行業組織、標準組織、歐洲主流運營商和設備商共同推進5G垂直行業應用，包括5G技術在輔助駕駛和自動駕駛、智慧醫療、智能制造、智能電網等領域的應用；華為與國際四大知名車企簽訂5G技術研究合作協議，并在德國已經啟動外場測試；2016年3月，華為與世界四大工業機器人公司之一的KUKA簽署戰略合作協議，共同推進5G技術在工業4.0和智能制造領域的應用。
說在最后，童文再次強調，“如果僅憑一個公司單打獨斗，不可能帶動技術和市場的充分成熟以及規模效應，也不可能獲得真正的成功。只有商業成功技術才能成功，只有生態鏈成功產業才能成功。所以，華為呼吁產業界開放合作，持續加大投入，通過革命性的技術創新來做大做強下一代移動通信技術，共同推進5G統一標準、技術創新和產業發展，使能萬物互聯的全聯接世界。
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