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面向2020年及未来,5G之花如何绽放?

2019-10-09 17:45:34来源:励志吧0次阅读

“信息随心至,万物触手及”是5G技术发展的愿景。那么,如何才能实现这一目标呢?千里之行,积于跬步;5G愿景的实现也来自于网络建设与运营维护领域的不断进步,来自于对性能需求和效率需求的不断满足。客观来看,5G必须满足未来超千倍的移动数据增长需求,为用户提供光纤般的接入速率、“零”时延的使用体验,同时具备连接千亿设备的能力,并为网络带来超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低等。目前,伴随着5G研究工作在全球范围内的启动,“5G之花”距离绽放的那一刻越来越近了。

移动互联网+物联网

激发5G活力

移动互联网颠覆了传统移动通信业务模式,其进一步发展将带来移动流量的超千倍增长,推动技术和产业的新一轮变革。物联网则扩展了移动通信的服务范围,从人与人通信延伸到物与物、人与物智能互联,使移动通信技术渗透至更加广阔的行业和领域。面向2020年及未来,移动互联网将推动人类社会信息交互方式的进一步升级,物联网应用将呈现爆发式增长。与此相应,移动通信必然要面对新挑战,而5G正是应对“利器”。

一方面,面向2020年及未来,移动数据流量将出现爆炸式增长。预计2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍,2010年到2030年将增长近2万倍;中国的移动数据流量增速高于全球平均水平,预计2010年到2020年将增长300倍以上,2010年到2030年将增长超4万倍。发达城市及热点地区的移动数据流量增速更快,2010年到2020年上海的增长率可达600倍,北京热点区域的增长率可达1000倍。

另一方面,全球移动通信网络连接的设备总量将达到千亿规模。预计到2020年,全球移动终端(不含物联网设备)数量将超过100亿,其中中国将超过20亿。全球物联网设备连接数也将快速增长,2020年将接近全球人口规模而达到70亿,其中中国将接近15亿。到2030年,全球物联网设备连接数将接近1000亿,其中中国超过200亿。在各类终端中,智能手机对流量贡献最大。

无论是对于移动互联网还是物联网,用户在不断追求高质量业务体验的同时也在期望成本的下降。与此同时,5G需要提供更高和更多层次的安全机制,不仅能够满足互联网金融、安防监控、安全驾驶、移动医疗等的极高安全要求,也能够为大量低成本物联网业务提供安全解决方案。此外,5G应能够支持更低功耗,以实现更加绿色环保的移动通信网络,并大幅提升终端电池续航时间,尤其对于一些物联网设备而言。

5G将应用于未来人们居住、工作、休闲和交通等各种区域,用户希望能在密集住宅区、办公室、体育场、露天集会、地铁、快速路、高铁和广域覆盖等场景获得一致的业务体验。这些场景具有超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性等特征,可能对5G系统构成更加严峻的挑战。

面向可持续发展

网建与运维并举

现有移动通信网络在应对未来移动互联网和物联网爆发式发展时,可能会面临一系列问题。例如,能耗、每比特综合成本、部署和维护的复杂度难以高效应对未来千倍业务流量增长和海量设备连接;多制式网络共存造成了复杂度的增长和用户体验下降;现网在精确监控网络资源和有效感知业务特性方面的能力不足,无法智能地满足未来用户和业务需求多样化的趋势;无线频谱从低频到高频跨度很大,且分布碎片化,干扰复杂……

为应对这些问题,需从前期的网络建设和后期的网络运维两方面提升5G系统能力,以实现可持续发展。

在网络建设和部署方面,5G需要提供更高网络容量和更好覆盖,同时降低网络部署尤其是超密集网络部署的复杂度和成本;5G需要具备灵活可扩展的网络架构以适应用户和业务的多样化需求;5G需要灵活高效地利用各类频谱,包括对称和非对称频段、重用频谱和新频谱、低频段和高频段、授权和非授权频段等;另外,5G需要具备更强的设备连接能力来应对海量物联网设备的接入。

在运营维护方面,5G需要改善网络能效和比特运维成本,以应对未来数据迅猛增长和各类业务应用的多样化需求;5G需要降低多制式共存、网络升级以及新功能引入等带来的复杂度,以提升用户体验;5G需要支持网络对用户行为和业务内容的智能感知并作出智能优化;同时,5G需要能提供多样化的网络安全解决方案,以满足各类移动互联网和物联网设备及业务的需求。

构筑关键能力

满足性能与效率需求

5G关键性能指标主要包括用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、移动性和用户峰值速率。其中,用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的三个性能指标。

在5G典型场景中,考虑增强现实、虚拟现实、超高清视频、云存储、车联网、智能家居、OTT消息等5G典型业务,并结合各场景未来可能的用户分布、各类业务占比及对速率、时延等的要求,可以得出5G的性能需求。例如,用户体验速率为0.1~1Gbps,连接数密度达到100万个连接/平方公里,端到端时延控制在毫秒级等。

为了实现可持续发展,5G还需要大幅提高网络部署和运营的效率,特别是在频谱效率、能源效率和成本效率方面需要比4G有显著提升。从未来最具挑战性的流量需求出发,结合5G可用的频谱资源和可能的部署方式,经测算可得出5G系统的频谱效率大约需要提高5~15倍。从我国移动数据流量的增长趋势出发,综合考虑国家节能减排规划和运营商预期投资额增长情况,预计5G系统的能源效率和成本效率也需要有百倍以上的提升。

综合来看,性能和效率需求共同定义了5G的关键能力,犹如一株绽放的鲜花。红花与绿叶相辅相成,其中花瓣代表了5G的六大性能指标,体现了5G满足未来多样化业务与场景需求的能力,而花瓣顶点代表了相应指标的最大值;绿叶则代表了三个效率指标,是实现5G可持续发展的基本保障。

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