2015年5月21日,“第一屆5G算法創新大賽”在西安電子科技大學啟動。其由Altera、西安電子科技大學、友晶科技主辦,華為、英特爾、展訊等公司贊助。大賽面向全國大專院校碩士和博士研究生以及高年級本科生開放。在6月11日報名截止之際,大賽組委會稱共計184支隊伍參賽。從此,在中國的高校拉開了5G算法研究的大幕,各路英雄豪杰紛紛摩拳擦掌試比高低。
在啟動儀式上,華為無線網絡產品線首席戰略官余泉等企業家談了5G的發展規劃及研發布局。以下是余泉先生的講演部分(注:根據速記整理,未經講演者確認)。
華為的5G研究現狀
華為早在2009年就開始5G研究。目前已經投入500名以上研究專家,分布在全球9個5G研究中心。華為在2018年前至少投資6億美元,用于5G技術的研究與創新。當前已經在組網架構、頻譜使用、空口技術、基站實現等多個領域取得了突破性進展。
華為一直堅持開放式創新,與產業界、學術界等同行一起為價值而創新。5G,不僅僅是下一代移動通信技術,更是未來全聯接世界的使能者,需要全行業的合作創新。
1) 華為是歐盟框架計劃METIS項目和5GPPP的董事會成員,是英國5GIC(5G創新中心,專注于MBB)的創始人之一,是5GVIA(專注于垂直行業)的創始人之一。華為是中國IMT-2020 5G推進組的項目組長,是日本5G移動通信推進論壇的研發合作伙伴。
2) 華為與日本NTT DOCOMO、韓國LGU+、德國電信、新加坡電信、俄羅斯Megafon,中東Etisalat等運營商簽署了5G合作,開展5G技術驗證和試用。
3) 除了華為自身投入巨資研究5G之外,華為同樣與全球頂級20多所大學開展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。
4) 同時,華為呼吁制定全球統一的5G標準。
為什么要參與此次校園活動,并開展5G算法競賽?
華為在集合業界特別是高校的資源合作是有傳統的。華為早在1999年就設立了“華為高校基金”,目前已經發展成完善的華為創新研究計劃(Huawei Innovation Research Program,簡稱HIRP)。HIRP通過每年面向全球的優秀科研人員和團隊征集創新研究思想,并提供研究資金的方式,鼓勵與激發學術屆對技術創新的大膽嘗試,并代表華為對他們在新技術、新業務領域、以及用創新思路解決傳統問題的工作的支持。通過HIRP這個平臺華為也將尋找長期聯合研究合作伙伴,實現協同創新,合作共贏,共建更加美好的全聯接世界!截止到2014年,涉及無線通信、光通信、工程技術、網絡與安全、軟硬件等多個技術領域的上千名學者已經參與到華為創新研究計劃中。HIRP是本屆5G算法創新大賽的重要贊助者。
當前還屬于5G標準前研究階段,業界預計標準研究立項(Study Item) 將從3GPP R14(2016年)開始。華為作為定義5G全球標準的行業領袖,通過長期技術創新和積累,提出5G若干候選技術,包括此次大賽的三大算法SCMA(Sparse Code Multiple Access)稀疏碼多址接入,F-OFDM(Filtered-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)可變子載波帶寬的非正交接入,Polar Code極化碼技術。高校學者和大學生在開展理論研究和年輕人創新激情上具有獨特優勢,華為希望和高校和研究機構聯手,實現優勢互補。在5G標準化工作啟動之前,對5G關鍵技術與算法實現充分驗證,為全球5G標準化最終落地作出積極貢獻。
另外,5G的商用化預計在2020年前后,成規模可能要更晚一點。如果能讓一些頂尖的學生更早地接觸最新技術,將來就能更好地接5G等下一代無線技術產業這一棒,這為產業培養接力人才也是非常關鍵的。
5G在萬物互聯中的應用展望以及形成的技術需求和框架
移動寬帶將滲透到未來社會的各個領域,未來充滿無限可能,人們對全聯接美好藍圖的期待越來越迫切:
- 用戶期望溝通和分享的方式產生革命性的改變;
- 用戶期望實現萬物連接(人與人、物與物、人與物)帶來的互聯互通的便利,即Internet of Things (IoT);
- 用戶期望真正的網絡互聯帶來的體驗提升。
5G應運而生,5G不僅僅為通信服務, 5G將提供使能移動互聯網和物聯網Internet of Things (IoT)的平臺,以用戶為中心構建全方位信息生態系統,提供各種可能和跨界整合。
5G的影響將遠遠超出ICT的行業范疇,華為提出了三個everything的未來發展趨勢,即Everything on Mobile,Everything connected,Every function virtualized,獲得業界廣泛認可。
5G技術的應用,將帶來更加豐富的溝通方式和更加真實的體驗,智能連接的新境界將從多個層面對提升生活質量產生影響。人們通過5G技術可以實現虛擬現實對話、觀看3D投影,通過5G的終端設備,隨時隨地通信交流,而無論在家里、公共場所,還是交通工具上。
華為定義了超業務HyperService Cube, 甄選和日常工作生活緊密相關的15個典型應用場景,如海量鏈接的物聯網、垂直產業場景(汽車,醫療,工業自動化機器人)、終端用戶的自組網等,具體如自動駕駛、超高清視頻、虛擬現實、醫療保健、智能家居、全聯接的智能傳感器等場景。
此外,HyperService Cube還從三個維度明確了未來通信最關鍵的三個需求:時延、吞吐率及連接數,分別對應1、10、100,即1ms的時延,10Gbps的用戶速率,以及100個billion也就是1000億的連接。具體為:
- 1毫秒零延時和零等待:低于1毫秒的時延,支持實時移動控制、車聯網應用和通信。
- 10Gbit/s身臨其境、類光纖速率的體驗:10Gbit/s的數據速率,能夠支持超高清視頻和虛擬現實應用以及移動云服務。
- 千億級超大容量和永遠在線:需要同時支持數十億的應用和千億級的互聯設備。
實現全聯接世界的美好藍圖面臨許多技術挑戰,華為在研究創新上一直堅持投入,當前已經在組網架構、頻譜使用、空口技術、基站實現等多個領域取得了突破性進展。
5G頻譜
- 全頻譜——華為5G系統支持6GHz以下核心頻段, 也將支持高于6GHz的擴展頻段。
- 高頻可用于接入和回傳Backhaul,通過高低頻混合組網獲得最佳頻譜利用。
5G新空口
- 在華為提出的一系列5G新空口技術中,最受關注的是自適應軟件定義的空口設計:基于SCMA(Sparse Code Multiple Access)稀疏碼多址和F-OFDM(Filtered-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)可變子載波帶寬的非正交接入,以及Polar Code極化碼技術。當前華為研發團隊已完成了概念原型驗證,能有效提升頻譜效率、增加連接數和降低業務時延來滿足物聯網(Internet of Things)業務的部署以及虛擬現實等高帶寬的業務需求。
- SCMA在相同資源下復用更多用戶,增益相對于OFDMA提升300%。另外華為在抗多徑全雙工技術、大規模天線MIMO技術、全數字化射頻技術等領域也取得了創新突破,在提高頻譜效率、能源效率的同時,降低全網成本。
5G網絡
- 業務定義的網絡 (Service oriented network):未來5G網絡架構將集連接管理、移動性管理、安全性管理和路由管理于一體,以用戶為中心,支撐海量垂直行業應用。
- 核心網功能虛擬化:核心網將實現更靈活的網絡開放和應用創新,核心網基于云架構,按需實現分片(slice)資源分配。
- No Cell:無線接入網的創新架構,以用戶為中心,突破用戶與Cell綁定的傳統架構,聯合優選多個物理小區鏈路隨時隨地適配用戶體驗,有效提升有用信號、降低信號衰落和干擾。同時因上層邏輯小區唯一識別,可成功規避小區間切換,為實現5G超密度網路架構奠定了基礎。
5G基站原型
- 華為推出全球首款100Gbps無線傳輸系統原型機,實驗室測試速率達業界最高115Gbps,未來總容量可按需在任意方向動態分配。
- Micro 50G:接入和無線回傳一體化架構;單站支持200多個用戶同時高清4K視頻通信; 單站支持百萬傳感器的鏈接。
- 100G on Demand小站, 內置高低頻模塊,語音數據接入以低頻為核心頻段(小于6GHz),高頻作為擴展頻譜,支持更大的數據接入,高頻可同時按需作回傳Backhaul。