開啟5G時代
在未來的幾年，IoT物聯(lián)網(wǎng)應用市場將會呈現(xiàn)“爆發(fā)式”的增長態(tài)勢，高清視頻、醫(yī)療教育、智能家居、購物、導航等都可通過各種移動終端輕松實現(xiàn)，房子、車子、各種電子產(chǎn)品都可以聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)字化生活。用戶數(shù)、設備數(shù)以及設備類型都將比以往任何時候都要多,設備連接密度急速擴張，最終達到每平方公里200000個連接。這些“海量物聯(lián)網(wǎng)”對移動通信網(wǎng)絡的能力提出了許多新的需求，而4GLTE網(wǎng)絡及其后續(xù)演進版本是無法滿足這些需求的。然而，5G技術(shù)將會帶來革命性的突破，5G網(wǎng)絡可以實現(xiàn)千億個海量鏈接，5G的應用將開啟物聯(lián)網(wǎng)的新時代，帶給用戶全新的體驗。
這些移動網(wǎng)絡的新需求意味著新的5G無線空口的必要性，空口技術(shù)在5G中處于重要的地位，是未來5G技術(shù)的核心之一。業(yè)界對5G主要關(guān)鍵技術(shù)，如大規(guī)模天線陣列、毫米波技術(shù)、新型空口設計，vRAN無線虛擬化，SDN軟件定義網(wǎng)絡等已經(jīng)展開深入研究和研發(fā)。
貝爾實驗室引領(lǐng)5G創(chuàng)新
作為LTE、微基站以及虛擬化產(chǎn)品方面的領(lǐng)導者，阿爾卡特朗訊致力于幫助移動運營商構(gòu)建一個強大的4G網(wǎng)絡，為未來進入5G時代作好準備。阿爾卡特朗訊以及貝爾實驗室于5G系統(tǒng)研發(fā)方面處于領(lǐng)先地位，在全球各個主流的5G移動通信系統(tǒng)研發(fā)項目（如5GPPP、NGMN、ITU、3GPP等）之中扮演著重要的角色，并在5G方面投入了巨大的研發(fā)力量，全方位地開展了針對5G的研究，項目包括：5G無線空口設計、大規(guī)模天線陣列MIMO設計、毫米波頻段無線傳播性能仿真、5G與4G和WLAN的融合組網(wǎng)方案、將NFV及SDN技術(shù)部署于移動通信網(wǎng)絡的方案設計等。2011年貝爾實驗室就提出了大規(guī)模MIMO陣列天線技術(shù)，包括3D-MIMO，可使能量效率提升10倍，有可能成為5G網(wǎng)絡最具革命性的技術(shù)之一。
圖1: 5G技術(shù)演進路線
近期，貝爾實驗室還與全球頂級移動運營商以及一流的大學合作進行5G系統(tǒng)的研發(fā)，包括NTT DoCoMo、韓國電信（KT）及飛思卡爾（Freescale）等。2015年6月17日，貝爾實驗室與德國德累斯頓工業(yè)大學簽署協(xié)議，共同推進5G網(wǎng)絡發(fā)展。合作協(xié)議專注于使5G網(wǎng)絡效率最大化相關(guān)技術(shù)的開發(fā)與測試，滿足人機不斷增長的連通需求。2015年7月，阿爾卡特朗訊宣布與電信領(lǐng)域的16家領(lǐng)先業(yè)內(nèi)機構(gòu)強強聯(lián)合，共同推進一款5G空中接口的研發(fā)進程。這款空中接口運行于6 GHz以下頻譜，專為5G網(wǎng)絡量身定制。這一項目名為“FANTASTIC-5G”，其專注于提升下一代移動網(wǎng)絡的容量、靈活性及能耗效率。
同時，阿爾卡特朗訊還積極倡導統(tǒng)一的5G空口技術(shù)UF-OFDM，并在業(yè)內(nèi)首先實現(xiàn)該5G候選波形的原型驗證。UF-OFDM基于通用濾波的正交頻分復用技術(shù)，這種技術(shù)是現(xiàn)有LTE移動通信無線接入網(wǎng)絡所采用的OFDM技術(shù)以及SC-FDMA單載波頻分多址接入技術(shù)經(jīng)過融合與擴展的產(chǎn)物，它在光發(fā)射機之中額外增加了一組狀態(tài)可變的濾波器，可以改善頻譜成型，并能靈活地提供符號之間的保護間隔，使得5G通信系統(tǒng)低頻段無線接入網(wǎng)絡可以提供比現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡更高的性能以及魯棒性——尤其是對于以短的突發(fā)數(shù)據(jù)為特征的窄帶傳輸業(yè)務、信息以及終端設備信令的傳輸，同時保證為短的傳輸間隔降低延遲。
阿爾卡特朗訊在2014年和2015年的世界移動通信大會，以及2015年的NGMN會議上展示了其在UF-OFDM領(lǐng)域的研究。當今4GLTE網(wǎng)絡中使用的數(shù)字多載波調(diào)制方法，正交頻分復用（OFDM），只在為智能手機提供流量時才表現(xiàn)出最佳性能。隨著物聯(lián)網(wǎng)和機器對機器通訊使流量變得更加多樣化，對新型數(shù)字無線波形的要求也隨之而來。具體要求是其在此類連通中更有彈性，并能保證5G網(wǎng)絡的性能和服務質(zhì)量。從而使在5G網(wǎng)絡中保持智能手機和大量感應流量之間UF-OFDM的最優(yōu)化成為可能。
攜手合作伙伴，助力vRAN向5G邁進
網(wǎng)絡虛擬化是未來5G網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)，而5G無線側(cè)vRAN則是虛擬化在無線接入網(wǎng)的具體應用。vRAN的引入將極大改變現(xiàn)有網(wǎng)絡架構(gòu)與基站形態(tài)，網(wǎng)絡服務將更加靈活，網(wǎng)絡容量也將更具彈性。vRAN虛擬化基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實時云計算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。vRAN技術(shù)還可以進一步地提升移動通信網(wǎng)絡的靈活性與網(wǎng)絡指標性能，從而使得未來的5G網(wǎng)絡具備應對移動數(shù)據(jù)流量“海嘯”的能力。
2015年5月19日，阿爾卡特朗訊與韓國最大的通信服務運營商KT簽署了諒解備忘錄，致力于共同開發(fā)、設計未來的5G網(wǎng)絡架構(gòu)。此次為其承建未來的5G網(wǎng)絡，主要的技術(shù)關(guān)注點在于上海貝爾研發(fā)的vRAN虛擬化無線接入網(wǎng)。上海貝爾的vRAN虛擬化方案基于通用虛擬化處理平臺，可實現(xiàn)資源共享、具有高性價比、高可靠性、部署容易等特點。韓國電信負責人表示，雙方都很重視虛擬化以及云架構(gòu)服務模式的戰(zhàn)略意義，期待此次合作能夠通過vRAN創(chuàng)造全新一代5G網(wǎng)絡，實現(xiàn)更快的速率，更低延遲以及更高的靈活度。這一技術(shù)可以幫助運營商實現(xiàn)：
- 無線資源共享，動態(tài)地滿足客戶、市場和環(huán)境不斷變化的需求
- 減少機房占地，降低能源消耗，減少建網(wǎng)成本和運營支出
- 同時提升網(wǎng)絡容量和可靠性，向未來網(wǎng)絡平滑演進
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圖2：vRAN端到端系統(tǒng)架構(gòu)
在此之前，我們已經(jīng)與中國移動展開了緊密合作，在業(yè)界率先推出下一代綠色無線接入網(wǎng)絡vRAN產(chǎn)品方案。早在2011年雙方簽署協(xié)議，采用Co-Creation（聯(lián)合創(chuàng)新）合作模式，共同研究基于通用處理平臺的C-RAN技術(shù)和產(chǎn)品。雙方共同創(chuàng)立了聯(lián)合研究、共同開發(fā)、同步測試的全新合作模式，實現(xiàn)優(yōu)勢互補和強強聯(lián)合。僅用了短短2年多的時間，基于通用平臺的無線接入網(wǎng)方案在2014世界無線電大會上首次亮相，實現(xiàn)了完美演示。
近年來，上海貝爾在移動云化領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，不斷推進移動網(wǎng)絡虛擬化進程：通過實驗室搭建的5G測試平臺，設立了面向5G技術(shù)的測試評估機制，加速5G研究和產(chǎn)業(yè)化進程，為5G技術(shù)的發(fā)展搭建橋梁。此外，上海貝爾還牽頭了國家重大專項vRAN項目，此項目研究重點是采用通用硬件來統(tǒng)一不同移動技術(shù)產(chǎn)品，并采用軟件來實現(xiàn)不同網(wǎng)絡功能虛擬化，以期降低管道設備成本，提高網(wǎng)絡運用效率。該項目還承載著核心技術(shù)突破、資源集成和推動中國科技發(fā)展的重任，為了保證vRAN項目的順利實施，上海貝爾與合作伙伴中國移動展開了聯(lián)合研究、共同開發(fā)、能力測試等合作。2014年12月，中國移動通信研究院會同英特爾技術(shù)的專家來到上海貝爾創(chuàng)科園實驗室，就國家重大專項vRAN項目的完成情況進行了初步驗證測試。各方技術(shù)專家就技術(shù)實現(xiàn)細節(jié)和測試結(jié)果進行了深入探討，認為我們的技術(shù)實現(xiàn)已完全滿足了國家重大專項的合同要求，充分論證了vRAN商用部署的技術(shù)可行性，可繼續(xù)后續(xù)現(xiàn)場驗證計劃。
2015年6月，上海貝爾攜手中國移動，在北京清華大學開展了針對vRAN虛擬無線接入網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場應用試驗。本次現(xiàn)場試驗中，上海貝爾部署的vRAN網(wǎng)絡覆蓋了清華大學內(nèi)約0.8平方公里的工作、生活和學習區(qū)域，校內(nèi)近5萬7千名學生和教師，橫跨整個校園，不同區(qū)域和人群表現(xiàn)出了不同的流量需求。而vRAN的這種跨越全網(wǎng)資源的靈活擴展、負載均衡調(diào)節(jié)及實時遷移能力始終能夠讓校內(nèi)用戶獲得流暢的網(wǎng)絡體驗，并且成本和能耗也嚴格控制在相關(guān)指標范圍內(nèi)。憑借著vRAN網(wǎng)絡的高度靈活性、可擴展性和低能耗特點，順利通過了工信部電信研究院相關(guān)測試專家驗收�，F(xiàn)場專家受國家科技重大專項委托，細致全面了解了vRAN技術(shù)發(fā)展方向，當場對vRAN測試結(jié)果給予了高度評價。本次vRAN試驗成功，進一步樹立了上海貝爾網(wǎng)絡功能虛擬化領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，也為今后的vRAN商業(yè)發(fā)展打下了堅實基礎。
上海貝爾與中國移動緊密合作，推出了基于通用平臺的無線LTEvRAN虛擬化解決方案，并在近兩年國際通信展會上進行了一系列聯(lián)合展示，包括2014巴塞羅那世界移動通信大會，2014亞洲移動通信展，2015上海世界移動通信大會。基于阿爾卡特朗訊vRAN商用設備原型，展示了在線高清視頻播放，實時視頻監(jiān)控，設備故障快速切換、虛擬處理資源在線遷移等應用，幫助運營商提升了用戶體驗。vRAN平臺和業(yè)務演示的成功亮相，充分展示了阿爾卡特朗訊在引領(lǐng)下一代RAN架構(gòu)演進方面的研發(fā)實力。
阿爾卡特朗訊在5G領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，不斷推進面向5G的下一代vRAN網(wǎng)絡架構(gòu)，推動新技術(shù)和新應用，讓用戶將能體驗到更高速的數(shù)據(jù)傳輸和視頻應用，萬物將互聯(lián)互通，實現(xiàn)信息隨心至，萬物觸手可及。5G將揭開未來移動通信技術(shù)的嶄新一頁，構(gòu)筑起未來網(wǎng)絡的新起點。
上海貝爾：陳洪濤
