迈向5G时代：技术及业务需求展望

一、行业对5G的期待

近30年来移动通信行业发展迅猛，从第一代模拟通信发展到以频分为主的数字语音通信，再发展到以码分多址为主的多业务3G，现在以OFDM核心技术为主的宽带4G已经到来。回首移动通信1—4代的技术跨越和业务变迁，并结合现在用户对移动通信的期许，我们对5G需要解决的问题和市场需求进行了初步梳理，下面从网络架构、用户体验、业务发展三个方面来简要谈一下行业对未来5G的期待。

技术需求

从网络需求的角度来看，大容量、多网融合、IT化/云化/智能化、易于部署和运维以及绿色节能是比较明确的需求。

● 大容量

容量提升是移动通信网络永远的追求，随着用户数、终端类型、大带宽业务的迅猛发展，业界预测未来10年移动通信网络容量需求将增加1000倍。

● 多网融合

从移动网络的发展历程来看，未来的5G网络很难做到一种技术、一种架构全覆盖，多种技术融合、多种架构融合是必然趋势。

● IT化、智能化、云化

未来移动宽带网络将在架构上逐步引入IT化、云化的网络架构，通过软件可定义的方式来实现同一网元自由适配成各种无线网络。另外未来移动网络的多样性、复杂度越来越高，为了达到网络最优的性能和业务适配，网络的智能化必不可少。

● 易于部署和运维

未来的移动网络将最大限度适应各种场景、各种业务应用，网络的多元化、网元的多元化是必然趋势，工程、维护的便捷性是不可或缺的关键要素。

● 绿色节能

移动通信网络的能源消耗惊人，业界现在普遍的观点是未来5G的每比特能源消耗至少要比现在降低10倍，终端的电池待机时间比现在增加10倍。

用户体验需求

用户需求是技术发展最直接的驱动力，随着移动宽带的业务发展，用户的业务需求也越来越高，具体体现在更高速率、更低的延迟、无所不在的覆盖、移动性。

● 更高速率

单用户业务速率提升是最为明显的业务驱动要素，随着高清视频、虚拟办公、3D虚拟现实、可佩戴移动多媒体设备的出现，单用户移动业务速率将达到1Gbps，甚至有些场景需要10Gbps速率。

● 低延迟

现在普通的业务时延大约在10~50ms，未来随着可靠通信、V2V（Vehicle to Vehicle）等新兴业务的出现，普遍要求业务时延小于5ms，对于车联网、智能电网等高要求的场景，甚至要求低于1ms的时延。

● 无所不在的覆盖

未来移动通信网络覆盖应该是遍布用户需要的任何地方，现阶段移动覆盖薄弱的一些场景在5G时代需要全面解决，例如：室内覆盖、边远地区覆盖、远洋覆盖等。

● 更好的移动性

未来5G技术需要解决高达450km/h的高速移动环境下的通信。另外类似的移动自组织基站和快速车联网等特殊移动性需求也逐渐兴起。

业务需求

业务需求是技术发展的核心驱动力，随着移动通信的发展，很多新兴业务蓬勃发展，直接驱动了技术进步。

● 海量终端

现在移动通信网络的终端容量在50亿左右，未来5G时代终端量至少翻10倍，达到500亿以上。未来可穿戴智能终端、海量物联网终端、车联网终端以及支持D2D通信的终端将会成为500亿连接的重要组成部分。未来网络需要以最优的方案来支撑海量的终端链接。

● 业务多元化

未来5G网络是一个多业务融合汇集的大平台，多元的业务带来业务模型的复杂，有些业务要求超高带宽、有些业务关注实时到达、有些仅仅是海量小数据应用、有些是紧急灾难应急。这么多性能要求不一的业务需要未来5G网络来承载，怎么样来满足多元化的业务需求是业界面临的重要课题。

总体来看，未来5G网络需要支持更高的速度、更低的时延、更多的业务、海量的终端、能够覆盖到有需求的任何地方，是一个融合现在所有无线技术，容量、性能按需分配，高度智能化的综合接入网络。

二、中兴通讯对5G研究的认识

现在业界对5G研究还处于起步阶段，关注的焦点以未来5G用户需求、场景分析和可能的技术发展方向为主。总体来看，未来5G关注点集中在大容量（1000倍容量）、低时延（时延小于5ms）以及多业务支持上，其中尤其是1000倍容量提升最受业界关注。

5G的主要研究方向

中兴通讯对上述问题都进行了跟踪研究并逐步形成了一些观点和看法，下面对几个核心方向进行简要阐述。

● 更多频谱

未来5G首先需要解决的是频谱资源的问题，从现在全球频谱资源分部情况来看，5G主要课题是优化利用好现有频谱资源和做好扩展新频谱规划2个方向。

现有频谱优化利用的方向主要是继续把频谱聚合技术发展好，灵活的频谱聚合技术根据业务需要来聚合不同的频谱带宽，最大化利用现有资源。

从扩展新频谱资源的角度来看，3.5GHz以下的空白频谱已经非常稀有，未来5G频谱必然需要向更高频段进行扩展，5G~50GHz的高频段可能是未来5G频谱扩展的方向。

● 更多有效空口通道，更高的频谱效率

提升频谱利用率可以在以下几个方面进行研究和突破：调制解调和编码方式、干扰消除技术、空分技术实现频谱复用、自动空口适配。

● 超密组网Dense Cell

对于未来5G网络，我们认为超密集的微小集中覆盖是大势所趋，未来超密站可能每个站只覆盖几米距离，无线backhaul实现自组织组网，超智能的SON功能实现微微站即插即用和网络自规划，宏微、微微自协同来提升网络性能。随着微微站的密度越来越高，单独为微微站分配独立高频点、宏站采取单独的控制信道瘦载波方式及超级虚拟virtual cell等会是未来重要的发展方向。

中兴通讯5G展望

对于未来5G网络，中兴通讯认为演进大于革命，后4G发展都可以纳入为5G研究范畴，未来的5G网络应该是在现有技术的基础上，更多关注技术融合和用户体验，并不断借鉴和吸纳IEEE无线接入技术、IT技术等成果，真正实现智能融合的ICT移动通信网络大平台的理念。

从实际应用的角度来看，我们认为Cloud NF网络架构云化、Cloud Radio协同组网和SDA多业务空口自适配会是未来5G网络发展的主线。其中网络架构云化是以NFV（Network Function Virtualization）方式云化核心网和控制器等网元，实现网元硬件系统统一和功能软件化；针对未来的5G网络跟现有移动网络的统一和融合，中兴通讯超前的Cloud Radio解决方案支持移动网络向未来5G演进，方案支持各种组网架构、支持集中和分布式协同处理；针对未来5G可能需要为了支持多种不同特性的业务进行空口改进，中兴通讯率先提出软件定义空口的SDA理念，该方案可以实现多种不同特性业务的空口自适配，以方便一个网络、一套网元来支持未来多样业务最优适配的要求。

中兴通讯打破原有移动网络网元设备的界限，依托统一的面向电信的云平台，重新定义无线网络架构，提出无线网络架构整体演进为3朵云：Cloud NF（Network Function)、Cloud Radio、Cloud Service，同时满足2G/3G/4G网络需求，并满足未来5G演进需求（见图1）。

● Cloud NF

移动网络功能云Cloud NF基于NFV整合了移动网络核心网、控制器以及基于信令的集中干扰抑制功能，利用虚拟化技术实现软硬件架构分离，使得整个移动网络的网元功能形成一个有机整体，同时应用SDN理念，将核心网的网关转发分离，有效提升了转发效率。Cloud NF架构提供了高效部署2G/3G/4G多制式多层网络的解决方案，完美地匹配了现存网络与未来5G网络演进的需求。

● Cloud Radio

Cloud Radio无线创新解决方案能够根据移动网络属性和移动承载条件智能优选协同模式，可有效抑制无线接入网络中的小区间干扰，极大提升无线网络性能尤其是小区边缘的网络性能。

Cloud Radio是迄今为止移动通信领域概念最前沿、技术最完善的无线接入网络性能加速方案，可以打破传统有线承载网络适配无线接入网络要求的现状，实现“有线”和“无线”带宽的灵活置换，以最低的网络升级成本，为运营商带来显著的网络性能提升，是4G时代移动通信运营商最佳的选择。

近期的外场测试进一步证实Cloud Radio可以基于4G网络基础设施和当前的主流IP承载网络实现超越4G的接入性能，是运营商迈向5G的坚实基础。Cloud Radio的核心理念和核心技术同样适用于5G阶段超密网络架构，以及为特定业务定制的高效空口标准，我们坚信Cloud Radio创新的干扰抑制机制和弹性、动态云协同理念会在5G阶段发挥更大的作用。

软空口

5G的定位是多样的，首先要满足2020年以后上千位数据流量的增长需求，其次要适应多样化的场景，如大量小基站、M2M、MTC、backhaul等。这些场景与宏覆盖场景有很大的区别，单一的无线接入技术难以同时满足以上多样化的需求。5G接入技术不仅包含已有的3G和4G技术，还应该包含为特定业务类型定制的高效空中接口技术。

中兴通讯早在2009年就提出了软空口的理念，即接入侧采用统一的硬件架构，基于整体框架规划，通过软件编程，更改参数，实现针对不同场景的特定空口。软空口技术既可支持成熟的2G、3G或4G接入技术，也支持向5G的演进。比如局域高速数据通信场景、LTE-HI、各种Backhaul应用场景、不同频段应用，以及支持海量低速率终端接入的物联网应用场景等等，可以在统一的软空口架构下通过修改参数实现。

中兴通讯5G研究进展

● 超宽带射频实现新突破

超宽带射频是移动通信发展的重要方向，中兴通讯现已成功推出跨频带的超宽射频RRU单元，现在一个射频单元即可支持超过360MHz的有效带宽，DD~900MHz和1.8Ghz~2.1GHz的宽频UBR已经研制成功。未来能够支持有效频宽1GHz以上的射频RU单元正在研发中。

● 多模软基带芯片已经完成,正在开展SDA相关技术研究

中兴通讯现已成功推出自研的软基带芯片，该软基带芯片在设计之初就考虑了对软空口方案的支持，当前的芯片已经支持部分空口参数的灵活配置能力，未来既可以支持软空口FDD方式，也可以支持软空口TDD方式，且软空口部分既支持基站侧，也支持UE侧，既支持宏站模式，也支持小站模式，从而为5G软空口理念的实施打下坚实的基础。

● Cloud Radio方案成功商用

中兴通讯创新的Cloud Radio方案已经成功在中国移动进行规模商用，方案网络适应性、性能提升能力表现卓越。Cloud Radio解决方案可以适配后4G以及未来5G网络需要，中兴通讯将持续推进Cloud Radio解决方案演进。

● Cloud NF成功推出

中兴通讯现已成功推出Cloud NF原型机，实现了软件与硬件平台的解耦，可以采用通用服务器COTS，在功能上实现了2G、3G、4G的容量在控制器和EPC之间的迁移，以及自动运维和节能降耗等功能。

小结

我们认为未来的5G可能不再像以往一样以一个全新的跨代性的技术做为区分点，5G研究将以关注用户需求和方案的场景适配为出发点，它将是一个多种无线技术融合的智能化网络，可自动根据用户和业务需求进行场景定义和业务适配。

中兴通讯针对未来5G发展提出网络架构云化、Cloud Radio协同组网和SDA多业务空口自适配的技术理念。未来5G是个开放的生态系统，它必将为我们的生活带来多彩的体验。中兴通讯正在和产业界多方紧密合作，共同为未来5G发展做出贡献。

■ 柏钢

博士，中兴通讯首席架构师，5G产品总经理；具有10多年的电信行业从业经验，主要研究方向为无线接入网架构演进和产品规划、5G技术研究。