訪華為5G首席科學家童文：單打獨斗在5G時代不會成功

展望一下未來萬物互聯(lián)的全聯(lián)接世界，車聯(lián)網、自動駕駛、遠程機械控制、VR（虛擬現(xiàn)實）等原本看似不可能的事情，都將有望從夢想照進現(xiàn)實。而實現(xiàn)這一切聯(lián)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(lián)網設備數(shù)量、大幅提升頻譜效率、實現(xiàn)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(xiàn)之前，全球移動通信產業(yè)界還將面臨諸多巨大挑戰(zhàn)——5G標準如何制定？潛在的關鍵技術會有哪些？目前業(yè)界在5G研發(fā)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專訪時為我們進行了詳細解讀。

業(yè)界共識：統(tǒng)一標準意義重大

隨著5G研發(fā)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(fā)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(yè)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(yè)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(tǒng)一的5G標準。回顧移動通信技術更新迭代的歷史，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(yè)的蓬勃發(fā)展，F(xiàn)DD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(tǒng)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(yè)鏈的推動將起到巨大作用?！?G統(tǒng)一標準意味著在全球范圍只要構筑一個產業(yè)鏈，能夠快速降低產業(yè)成本，可以全球漫游，實現(xiàn)全球化的規(guī)模經濟效益，使全社會各個行業(yè)都受益?！蓖恼J為，無論從技術發(fā)展，還是從全球規(guī)模經濟效益而言，一個全球統(tǒng)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?！盁o論是私有的技術標準還是一家獨大的產業(yè)格局，都不能帶動市場的成熟和規(guī)模經濟效應，最后成功的必然是最大的、全球統(tǒng)一標準的產業(yè)鏈?！蓖暮粲酰a業(yè)界應該“開放合作”，持續(xù)加大投入和創(chuàng)新，把精力更多地放到共同推進形成5G全球統(tǒng)一標準和產業(yè)發(fā)展上來，共同推動5G時代早日到來。

架構創(chuàng)新：網絡切片滿足各行業(yè)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(xiàn)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(lián)網mMTC，要求5G網絡支撐的人和物的聯(lián)接數(shù)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(yè)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(yè)務。

從ITU定義的5G需求來看，無論是對上網速率、聯(lián)接數(shù)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(yè)界希望5G早日實現(xiàn)商用的同時，現(xiàn)階段還有很多關鍵技術亟待突破?！?G需要革命性技術創(chuàng)新！”童文認為，“革命性技術創(chuàng)新才是5G，可以看到3GPP標準里最大創(chuàng)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?！?/p>

5G時代，網絡需要滿足各行各業(yè)的各種需求，但傳統(tǒng)的蜂窩網和“一刀切”的模式已經不能滿足各行各業(yè)對移動通信網絡的不同需求，網絡架構必須要創(chuàng)新?！靶录?需要一個物理網絡承載千百行業(yè)，商業(yè)驅動的端到端網絡切片應運而生，以此來實現(xiàn)自適應空口、云化架構、自助式敏捷運營?！蓖闹赋觯ㄟ^SDN/NFV的云化架構，基于同一個物理網絡實現(xiàn)虛擬化的網絡切片來滿足5G各個行業(yè)的差異化需求，已經成為業(yè)界共識。

在世界移動通信大會（MWC16）期間，華為聯(lián)合德國電信發(fā)布了全球首個5G端到端網絡切片樣機，并現(xiàn)場展示了兩種典型場景下的能力：1ms低時延業(yè)務和體驗速率達1.5Gbps的eMBB業(yè)務，實現(xiàn)了機械實時控制和虛擬現(xiàn)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(xiàn)實要求大帶寬，但它們都是在一個物理網絡上、一個數(shù)據中心、一個基站、一個頻譜上實現(xiàn)。

一套空口：適配各類業(yè)務場景

與此同時，空口技術能否在5G時代有突破性創(chuàng)新，一直被業(yè)界寄予厚望，也是未來5G眾多應用和美好愿景能否實現(xiàn)的關鍵。

“華為提出的新空口技術，能夠實現(xiàn)無線空口的切片。”童文介紹說，“華為主導的5G統(tǒng)一空口技術能夠適配各類差異化業(yè)務場景，即一套空口靈活適配各類業(yè)務需求，使頻譜效率提升三倍以上。比如，傳感器要求大聯(lián)接，我們的空口技術就能靈活適配提供3倍以上的聯(lián)接數(shù)；虛擬現(xiàn)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?！?/p>

2015年3月，華為向業(yè)界發(fā)布了5G新空口關鍵技術，同年4月面向全球分析師發(fā)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(fā)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(chuàng)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(lián)合NTT DOCOMO、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(xiàn)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(lián)接數(shù)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(xù)低頻段

頻譜資源是移動通信發(fā)展的核心資源，也將在很大程度上決定著產業(yè)未來發(fā)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(fā)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(tǒng)一的頻段越來越少的現(xiàn)狀也是業(yè)界普遍擔心的問題，如果頻譜過于分散，將不利于產業(yè)鏈降低成本和持續(xù)發(fā)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(yōu)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(lián)接人還是聯(lián)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(lián)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(lián)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(xù)低頻頻段，以現(xiàn)有的3400-3600MHz為核心，向上拓展到3300-3400MHz，形成連續(xù)300MHz頻譜，作為IMT未來發(fā)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?lián)Q代和優(yōu)質頻譜資源的日益稀缺，是整個MBB產業(yè)必須要長期面對的巨大挑戰(zhàn)。童文呼吁政府和產業(yè)界能夠共同努力，繼續(xù)推動釋放更多頻譜用于移動通信產業(yè)發(fā)展；積極推動全球統(tǒng)一的低頻（6GHz以下）和高頻（6GHz以上）頻段，以利于構建新的產業(yè)鏈，滿足下一代移動通信系統(tǒng)高速率、大容量的業(yè)務需求。

開放合作：健壯生態(tài)鏈共贏MBB產業(yè)未來

當前，包括全球眾多5G研發(fā)組織、運營商、設備商、學術界等在內的產業(yè)鏈各方都在5G研發(fā)和關鍵技術創(chuàng)新方面持續(xù)加大投入，全力助推5G在2020年能夠商用?！皬娜A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(tǒng)?！蓖谋硎?，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(fā)和部署階段還會有更多投入。

目前，華為與產業(yè)界、學術界、全球主流運營商以及垂直行業(yè)合作伙伴展開了廣泛的對話和合作，共同推進5G技術創(chuàng)新、5G統(tǒng)一標準和產業(yè)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(chuàng)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?進組的各項工作，引領5G技術創(chuàng)新，推動全球5G統(tǒng)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(fā)合作伙伴；在韓國，華為是5G Forum的重要研發(fā)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(yè)大學、瑞典皇家工學院以及中國的清華、北大等，已發(fā)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(lián)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(fā)，已經不再只是移動通信產業(yè)自己的事情，同時需要與更多垂直行業(yè)的合作。華為是歐洲5GVIA（5G垂直行業(yè)使能器）的創(chuàng)始人之一，聯(lián)合行業(yè)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(yè)應用，包括5G技術在輔助駕駛和自動駕駛、智慧醫(yī)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(xié)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(yè)機器人公司之一的KUKA簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同推進5G技術在工業(yè)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(guī)模效應，也不可能獲得真正的成功。只有商業(yè)成功技術才能成功，只有生態(tài)鏈成功產業(yè)才能成功。所以，華為呼吁產業(yè)界開放合作，持續(xù)加大投入，通過革命性的技術創(chuàng)新來做大做強下一代移動通信技術，共同推進5G統(tǒng)一標準、技術創(chuàng)新和產業(yè)發(fā)展，使能萬物互聯(lián)的全聯(lián)接世界。