5G商用技術方案年內明確 中國市場引領全球商用風向

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1.凡是過往,皆為序章

MWC2018即將落下帷幕。

用一句西班牙諺語形容當下5G發展,「我愛對未來的憧憬多於過去的歷史」,並不為過。

在戊戌年的春晚,網際網路公司的無人車、無人船、無人機表演,意味著不久將來,5G+AI將走入人們生活。

中國移動通信市場牽引全球5G發展的向心力愈發明顯:5G SA突破行動加速5G核心網產業成熟;ORAN聯盟的成立將下一代無線通信網絡的開放性提升到新的水平;5G終端先行者計劃開闢終端新征程的先行之路。

驅動5G發展的因素眾多,主要來自於:

  • 個人消費市場的移動流量價格彈性殆盡,但用戶的體驗需求卻在不斷提升,需要更低成本、更低時延、更大帶寬的行動網路傳輸,多樣化的個性需求需要打造一張滿足不同指標的泛在網絡;

  • 增量市場人口紅利消失,移動終端需要升級,滿足日益增長的生活品質和工作效率從全面屏手機到全面屏筆記本電腦,大屏終端上網需要更便捷、高效的無線連接,DOU提升帶來的是用戶價值的升級;

  • 移動物聯網、工業網際網路使能傳統製造業數字化轉型,經營模式將發生顛覆性改變,以適應更激烈的競爭環境;

  • 更智慧的汽車駕駛,需要L-V2X/C-V2X,遠程查詢車位、自助停車需要NB-IoT,網絡須具備低延時高可靠及海量低功耗;

  • 邊遠山區無人機快遞,需要自動避障;農業市場無人機自動噴洒農藥,邊緣雲降低端到端的網絡時延,AI與5G結合如虎添翼;

  • AR/VR/MR對於大帶寬的需求,遠程醫療診斷、井下挖礦、觀看4K視頻需要一張大帶寬、低時延高可靠的網絡……

今明兩年,運營商、系統設備商、終端/晶片廠商需要全方位考量跨行業需求,謀求破局。

2. 5G商用正在提速

2月23日,國家發改委公布了2018年新一代信息基礎設施建設工程擬支持項目名單,三家運營商5G 規模組網建設及應用示範工程位列其中。

根據規劃:

(1)以直轄市、省會城市及珠三角、長三角、京津冀區域主要城市等為重點,開展5G規模組網建設。

(2)5G網絡應至少覆蓋複雜城區及室內環境,形成連續覆蓋,實現端到端典型應用場景的應用示範。

上述工程指標要求:

(1)明確在6GHz以下頻段,在不少於5個城市開展5G網絡建設,每個城市5G基站數量不少50個,形成密集城區連續覆蓋;

(2)全網5G終端數量不少於500個;

(3)向用戶提供不低於100Mbps、毫秒級時延5G寬頻數據業務;

(4)至少開展4K高清、增強現實、虛擬現實、無人機等2類典型5G業務及應用。

僅從第4項指標,說明eMMB、uRLCC是現階段業界關注5G發展的兩個方向。

無論是中國的主流運營商,還是華為、愛立信及相關晶片廠家均認為,全球5G的大規模應用將首先發生在增強型移動寬頻(eMMB)用例,以滿足激增的數據流量,並提供更卓越的用戶體驗。

在MWC上,愛立信預計2017至2023年,數據流量將以40%的年均複合增長率迅速增長,這意味著每個站點要處理的數據流量將增加超過八倍之多,增強型移動寬頻不僅關注速度和用戶體驗,更關注網絡效率。

3. 5G晶片業需要時間加速器

在第三階段試驗中,我國採取先NSA架構,Q3起採用SA架構,進行室內+外場測試,而第三階段試驗規範體系與3GPP標準同步制定。

從運營商層面看,SA組網是5G商用的根本目標,中國移動明確採用SA進行5G部署,中國電信優先採用SA。

從3GPP標準制定看,2018年6月,Rel-15標準(SA)凍結。

在第三階段測試中,將對核心網和5GC設備、無線網移動性、射頻和性能OTA、VoNR端到端、無線接口互操作、面向R16新功能等進行研究驗證,最終實現預商用目標。

按照此前的規劃,第三階段測試將在2018年年底前完成。

在MWC2018上,中國移動推動了「5G終端先行者計劃」,要求在2018年底前推出首批符合中國移動需求的5G晶片。

這表明, 中國移動推動5G產業商用進程與第三階段試驗也是同步的,實質激進。

但業內人士提及 IoDT直指,5G晶片和終端才是影響商用的瓶頸所在。

4. 5G商用路徑將明確

在MWC上,中國移動宣布,將在政府的指導下建設世界上規模最大的5G試驗網,並正式公布了2018年5G規模實驗計劃——將在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢五個城市開展外場測試,每個城市將建設超過100個5G基站。

在5G規模實驗中,通過覆蓋城區、密集城區、高速、湖面、城中村等,及20平方公里車聯網區域等26類場景,中國移動將進一步驗證技術的成熟度、產業的成熟度,以及為中國移動在5G技術路徑、組網方案做出最終選擇。

此前,中國移動曾呼籲希望在2018年年底前業界能夠提供供測試的5G手機和CPE等終端……從正式披露的5G終端先行者計劃看,中國移動2019年上半年將發布首批5G預商用終端,包括數據類終端和手機。

可以看出,中國移動對待5G測試終端要求的時間表非常緊迫。

從語音方案看,業內人士指出,在 Rel-16版本的5G標準中,將包含完整的VoNR方案。

而3GPP Rel-16版本將在2019年年底凍結。

在第三階段試驗中,對於語音方案明確要求端到端支持VoNR,這也就意味著,2019年上半年,中國移動版預商用的5G手機在語音方案上將實質引領終端行業發展。

2018年下半年,中國移動還將在北京、成都、深圳等12個城市進行5G業務和應用示範,向商用邁出新的一步。

此前,在2017年9月,中國電信公布了5G創新示範網試驗啟動城市包括雄安、蘇州、上海、深圳、成都、蘭州6個城市。

同時,中國聯通向工信部提交了在北京、天津、上海、深圳、杭州、南京、雄安7城市進行5G試驗的申請,已完成上海和深圳的外場建設。

5. 5G產業鏈競合:和而不同

愛立信的《5G行業影響報告》指出,從戰略角度來看,向5G邁進的主要推動因素包括打造先發優勢(占比73%)、使自己成為行業創新者(54%)、充分利用數字化轉型支持技術(53%),以及為物聯網奠定堅實的基礎(46%)。

就像多年來引領4G終端產業的發展一樣,中國移動希望與業界合力推動5G產業成熟,加快構建晶片、終端、網絡、儀表等端到端產業鏈,特別是儘快完善5G標準,推出同步支持獨立組網(SA)與非獨立組網(NSA)的晶片。

在5G終端先行者計劃中,初期參與企業達到20家,其中包括高通、華為、聯發科技、紫光展銳、英特爾、三星等6家主流晶片企業;華為、OPPO、vivo、小米、三星、中興、聯想、HTC、海信、TCL等10家主流終端企業;Qorvo、Skyworks、Taiyo Yuden及飛驤科技等4家元器件企業。

在MWC上,華為發布了5G商用晶片Balong 5G01和5G商用終端CPE,Balong 5G01同時支持Sub 6GHz和毫米波,理論上可實現最高2.3Gbps的數據下載速率,支持NSA和SA組網。

華為在其官方微信中稱,華為是首個具備5G晶片-終端-網絡能力的企業。

在2018年初的公開場合,高通重點提到了其與愛立信等多方的合作,與包括AT&T、Verizon、Sprint、DOCOMO、SKT、Telstra、沃達豐和Orange等運營商完成了多頻5G新空口互通。

2017年,推出支持28GHz X50數據機的高通,近期和三星計劃將雙方長達十年的代工合作關係擴展至EUV光刻製程工藝,包括採用三星7nm LPP EUV製程工藝製造驍龍5G移動晶片組。

高通指出,4G時期射頻前端產品支持大概50個不同頻段,隨著載波聚合、5G發展,包括6GHz以下頻段及毫米波頻段將帶來高達上萬種頻段組合,需要創新解決方案。

不過,相對高通與三星的合作,紫光展銳與英特爾在5G上的合作關係堅不可摧。

在MWC前夕,紫光展銳與英特爾達成戰略合作,將面向中國市場推出搭載英特爾數據機+展銳應用處理器技術的安卓高端5G智慧型手機解決方案,並計劃於2019年下半年商用首款5G手機平台。

同時,紫光展銳也與愛立信展開了5G合作。

此前,英特爾曾推出基於5G NR的多模商用數據機8000系列。

目前,英特爾正推動摩爾定律繼續前進,微縮技術進一步降低電晶體成本,提高性能功耗比,並與兩年前展開了對於5nm 的研究。

展訊「運氣比較好」才有英特爾這樣的夥伴進行合作,英特爾有很多智慧財產權,而半導體製造是英特爾的強項,「跟最強人在一起總有一點好處」,展銳前高層曾如此評價雙方的合作和對英特爾的看好。

展訊通過與Intel的緊密合作,有效提升了展訊在中高端CPU晶片設計的關鍵能力,也賦予了雙方產品在合作中實現更多差異化的優勢。

6. 5G:首要提升室內用戶體驗

2017年,我國明確sub 6GHz的頻率使用規劃,在3000-5000MHz頻段(中頻段)內,3300-3400MHz(原則上限室內使用)、3400-3600MHz和4800-5000MHz頻段作為5G系統的工作頻段。

同時,2.1GHz中分配10Mbps用於NSA測試。

此外,2017年7月3日,工信部還新增24.75-27.5GHz和37-42.5GHz頻段共8.25GHz用於5G技術研發試驗。

5G商用頻率的明確、5G規模組網建設及應用示範工程的推進均將加速國內5G商用進程。

在全球,5G核心頻段聚焦於3.4-3.8GHz,高頻26GHz、28GHz、39GHz趨向共識。

在北美,毫米波的普及在於光纖資源的昂貴,但在中國,光釺資源的豐富,促成5G網絡首先採用中頻兼顧容量與覆蓋。

此外,中國的電信運營商也正在主導5G承載技術的選擇。

以往,用戶的移動通信業務使用頻度及滿意度低下大部分均發生室內,導致用戶投訴或離網,華為和愛立信均在5G時代到來前優先考慮保障室內用戶的體驗提升。

不久前,愛立信推出了全新的無線點系統,支持5G中頻頻段(3-5GHz),速率達到2Gbps,支持NSA,未來支持SA。

通過網線,在相同的網絡架構和部署位置,即4G室分旁可部署5G無線點系統,面向不同的室內環境,如辦公樓、商場、醫院、機場和礦井等場所。

根據點系統在5G 3.5GHz和4G 2.3GHz的室內覆蓋對比測試,兩者達到的覆蓋效果相同,但提供了高於4G 4~5倍的速率,並保護現有的投資。

同時,從中間單元到點系統之間支持200米乙太網線超長部署,可以覆蓋國內幾乎所有場景建築物的各個樓層,且各點之間無干擾,同時提升了增益。

因此,不難理解為何5G點系統能夠在GTI上榮獲「移動技術創新突破獎」。

在5G多年耕耘的愛立信,競爭更多來自友商華為貼地氣的打法,而今年愛立信更看重中國5G市場的發展,研發紮根中國市場是愛立信在5G決勝千里之外的關鍵。

在MWC2018上,華為推出了5G CPE,分為低頻 CPE和高頻CPE兩種,其中,低頻CPE實測峰值下行速率可達2Gbps;高頻CPE包含室外ODU(Outdoor Unit,即室外收發信機,相當於無線寬頻入戶)和室內IDU (Indoor Unit,即室內數據單元)。

同時,華為還推出了5G LampSite小基站,支持Sub3GHz+C-Band,採用5GNR+LTE多模一體化設計,支持CAT6A+光纖多種傳輸一體化,在業務層面支持eMMB+IoT+室內導航。

無論是華為5G LampSite小基站,還是愛立信的5G點系統均支持可視化運維,但5G網絡設備之間的競爭曠日持久,愛立信預計5G無線點系統在2018年底進行試商用,2019年進行規模商用。

7. 5G:複雜網絡+AI=智能運營

在MWC2018上,中國移動演示了基於3GPP標準的最大規模端到端互通,涉及基站、終端晶片和測試儀表等環節的9個廠商。

同時,中國移動與AT&T、德國電信、NTT、Orange聯合成立ORAN(5G開放智能無線網絡)產業聯盟。

在中國移動發布的5G核心網預商用產品樣機及測試成果中,中國移動與愛立信首次實現5G核心網硬體層、虛擬層、應用層的「三層解耦」,5G網元基於虛擬化方式部署,並實驗了5G核心網的不同部署方式。

5G預商用核心網與3GPP標準基本同步,驗證了5GC的主要特徵,包括在控制面引入基於服務的構架,支持各種行業應用引入的網絡切片以及為優化性能而引入的邊緣計算等。

服務化SBA框架的異廠家互通,將核心網從技術標準到原型產品的開發時間由4G時代的半年降低到一個月。

在虛擬化移動核心網(vMME)中應用自學習模塊之後,基於愛立信深度強化學習技術實施的VNF自動擴展,使系統性能在預設閾值基礎上提升了25%;應用機器智能技術預防網絡出現故障之後,後台可向網絡運營中心的工作人員提供可付諸實施的建議,從而將技術人員派遣率降低了30%;在機器智能模式識別中應用「專家分析」之後,愛立信所具備的深度學習功能使系統能夠進行檢測和優化,使客服人員接到的網絡質量問題諮詢電話減少了20%。

此外,機器學習算法還可以預測數據傳輸情況,並在不影響用戶體驗的情況下讓網絡單元進入「睡眠模式」,從而將能源效率提升10%。

當今的通信系統已變得極為複雜,機器智能學習算法和人工智慧技術,有助於高效地應對複雜的通信系統。

目前,愛立信研發中心在機器學習和人工智慧技術等領域擁有數百項相關專利。

8. 5G:跨界跨域加速產業重構

在MWC2018上,中國移動物聯網連接數量預計在2020年將達到50億,物聯網收入規模將達1000億元。

據最新一期的《愛立信移動市場報告》預測,全球聯網終端到2023年將突破300億大關,其中,約200億是物聯網終端。

2017到2023年間,隨著行業新用例不斷湧現以及成本價格不斷下調,連接網際網路的物聯網終端預計將實現19%的年複合增長率。

在mMTC發展方面,2018年華為正在推進NB-IoT向著更低功耗、更深覆蓋、更大容量的能力提升;中興與聯發科近期完成了NB-IoT R14數據速率增強驗證,以滿足NB-IoT適應更多場景需求;中國移動、遠傳電信與愛立信就全球物聯網連接管理服務平台(DCP)達成合作,促進自身物聯網業務的國際拓展……

隨著NB-IoT的全球規模商用,M-IoT使能傳統行業轉型,持續演進將進一步完善mMTC對5G支持。

在工業網際網路時代,傳統製造業的轉型升級需要與先進的信息技術緊密結合,將5G、M-IoT、雲計算、大數據及人工智慧等應用於生產製造流程中,將有力地推動傳統製造向智能製造演進。

在MWC現場,基於網絡切片技術的5G智能工廠原型演示,模擬智能工廠環境下產品組裝工序,即RRU組裝工序,支撐產線產品的定製化組裝能力,對產線上的配件信息實時採集,藉助雲端人工智慧進行識別和匹配;並根據識別結果,驅動機械臂完成產品組裝,展示了5G網絡在智能製造領域的潛在應用。

愛立信作為5G燈塔,網絡切片技術的引入和5G網絡靈活的擴展性使產線升級和產品換型變得很容易;更低的通信延遲和對邊緣計算的支持,確保對工廠產線實時和精確控制的通信支撐;配合5G網絡更大的吞吐能力,實現大量生產數據的即時處理,利用雲端的人工智慧技術,可快速應對不斷變化的客戶需求,對產線進行實時調整。

未來的智能製造將基於以5G為代表的新一代信息技術,與生產自動化緊密結合,未來的生產將更柔性、智能,滿足人們對於多品種、小批量、定製化等更加豐富智能的生產需求。

愛立信預測,從2016年至2026年,ICT行業參與者的數字化收入預計每年將增長13.6%,而現有運營商服務收入增長預計為1.5%。

5G對各行各業的重要性與日俱增,運營商的5G收入有望隨之增加。

註:本文系comobs關於5G觀察系列文章之一,轉載須保留本段文字。


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