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永利集团高通徐晧:5G的设计初心与毫米波的关键性

高通徐晧:5G的设计初心与毫米波的关键性

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高通徐晧:5G的设计初心与毫米波的关键性

2020年4月6日 13:12:16 编辑:周雅 永利集团
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“我们一定要看5G的设计目标和指标,才能够理解为什么一定要做毫米波。”

编辑:周雅 来源:永利集团 2020年4月6日 13:12:16

关键字:5G 高通

永利集团 4月6日 特别报道(文/周雅):近期,高通举办了一场“5G的未来”媒体分享会,高通中国区研发负责人徐晧在会上的分享围绕“5G研发”展开,包括高通最近一段时间在5G研发方面做了什么,5G的商用概述如何,5G下一步的研发方向是什么,以及5G标准的新趋势又是什么。

徐晧可谓高通研发团队“老兵”,2003年加入高通,重点研究了无线通信系统的设计,他曾领导了许多基础科技研究、原型设计以及从3G到5G的无线通信技术标准化项目。与此同时,他还带领高通中国团队展开在物联网、机器人、人工智能领域的研究项目。

高通中国区研发负责人徐晧

5G设计需要合理规划

就像是勾勒一张工程图纸,5G设计之初,就需要考虑好一系列目的、要求和技术指标。

早在2015年,行业提出要求,5G在各项指标上的表现都要比4G好10倍以上,例如5G时延将降低1/10,速率将增加10倍,网络容量将增加100倍等。

虽然5G定义了三大应用场景———增强型移动宽带、关键业务型服务和海量物联网,但并非从5G第一个标准版本开始就涵盖所有应用场景。

比如,Rel-15是5G标准的第一个版本,该版本中最重要的场景是增强移动宽带网络,主要的目标是实现用于智能手机的应用。

Rel-16是5G标准的第二个版本,除了继续演进增强移动宽带以外,将进一步完善超可靠低时延通信(URLLC)的功能,URLLC对于工业物联网和一些对时延要求很严格的网络应用来说是非常重要的功能。同时,在Rel-16中,第一次引入了5G车联网技术和免许可频谱设计(NR-U)技术。

在这里可以看到,Rel-15和Rel-16版本中并没有急于推进5G海量物联网技术,这是行业认真评估了基于4G的物联网之后的结果。同样的道理,Rel-15也没有引入5G车联网技术(5G NR C-V2X技术)。

5G标准的第三个版本Rel-17目前还没有正式开始,不过徐晧现场透露了一些可能的方向,比如全新的NR-Light,即一种在现有5G的基础上做一个简单版的5G以支撑可穿戴设备的技术。

除了在标准上不断地引入新的功能以外,5G的应用也在不停地往不同垂直领域扩展,包括智能手机、电脑、固定无线接入、工业物联网、企业专网、汽车以及XR(包括VR/AR/MR)等。

徐晧总结经验:“5G在不停地往前演进,而每一个标准版本引进什么功能都有着非常好的规划。”整体规划看,行业会根据具体的时间点、市场需求以及4G提供过的服务来规划5G的发展方向。

5G要想达到最高速率,毫米波必不可少

徐晧多次谈到「毫米波」的重要性,强调“毫米波是5G设计中不可缺少的核心技术之一”,他说,“5G要想达到最高的速率要求,就必须使用毫米波频段,因为只有在毫米波频段才拥有大带宽,才能达到更快的速率。”

在毫米波商用之前,高通进行了大量的毫米波OTA测试和信道测量。从室外覆盖看,高通在旧金山进行的5G网络模拟实验,利用现有的4G基站,实现了62%的毫米波室外覆盖,网络容量提升高达5倍,小区边缘突发速率和中值突发速率都得到了很大提升;从室内部署来看,如果把地铁站中的Wi-Fi覆盖换成LTE的小基站,或者与5G毫米波进行共址的话,那么下行链路覆盖能达到96%,上行的覆盖能达到97%,而且下行链路的中值突发速率可以达到4.6Gbps。这是用4G或者用6GHz以下网络技术没办法实现的5G指标。

“我们一定要看5G的设计目标和指标,才能够理解为什么一定要做毫米波,因为必须要用到毫米波,才能够达到与4G相比十倍或百倍以上的速率提升。”徐晧说。

毫米波波长短,尽管覆盖范围小,但最大的优势在于频段很宽,且资源丰富,因此可以达到5G最高的速率要求。高通是推动毫米波研发最积极的厂商,在一些如会议室,大型体育场馆、音乐厅,以及各类交通枢纽如机场、火车站、地铁站等人流集中的地方,高通希翼把毫米波推广到各种热点覆盖区域。

徐晧还谈到了毫米波的稳定性优势。一款搭载骁龙X50 5G芯片的移动测试终端固定在无人机上,遥控无人机在企业园区内穿梭飞行,测试结果显示,毫米波能够支撑终端高速移动和身处高处时的稳健连接。

据徐晧先容,Rel-16中增加了更多对于毫米波波束的增强功能,也引入了集成接入回传(IAB)的节点,这主要是为毫米波的部署提供便利;其次是增强毫米波和中频段的载波聚合。“现在全世界已经有很多6GHz以下和毫米波的部署,下一步我们考虑的就是,通过毫米波与中频波段的载波聚合,进一步提高峰值速率和数据容量。”

毫米波的商用也取得了一些最新进展。在美国,几大主流的运营商包括AT&T、T-Mobile、Verizon都已经提供了毫米波的商用服务。最近,美国FCC又再次举行了全新的毫米波频谱拍卖,所有的主流美国运营商都得到了毫米波的频谱,而且Verizon也计划于今年继续扩大毫米波的网络覆盖,实现覆盖城市数量翻倍。

从全球范围来看,除了美国以外,意大利、俄罗斯、韩国、日本、东南亚、澳大利亚、拉美也都有在2020年或2021年部署毫米波的计划。目前,中国在毫米波试验和频谱规划上也正在推进,很可能于2021年或之后进行毫米波的部署。

5G比4G更适合“垂直领域”和“行业用户”

在徐晧看来,相对于4G,5G的重要优势之一是,它的功能针对垂直领域进行了专门优化。4G主要还是面向个人用户的移动宽带用例,5G则面向了广泛的行业用户,包括汽车、XR(包括VR/AR/MR)、工业物联网等垂直领域。

比如工业互联网场景应用中,一个根据看到的零件颜色进行分拣的机械臂,需要很低时延的时间敏感网络(TSN)和增强型超可靠低时延通信(eURLLC)这两项技术支撑。如果用一般的4G网络或者不用TSN和eURLLC的话,机械臂就会来不及把这些零件分开,也做不到精准分拣。

「精准定位」也是5G的关键新技术之一。目前的大多数定位技术(无论是GPS还是通信定位)使用的是“三点定位”,比如手机需要同时收到三个基站或者三个卫星发射的信号,然后通过计算距离来画三个圆,这三个圆的交点就是手机所处的位置。而5G的定位功能更优化,只需要将一个基站发射的信号传输给手机,手机马上将信号回传,从往返时间计算出基站到手机的距离,然后通过到达角和出发角定位,定位手机所处的位置。5G这种定位方法相比4G LTE的“三点定位”更强大更灵活。从Rel-16和Rel-17的精准定位需求来说,Rel-16可以支撑在80%的时间实现室内3米和室外10米的定位精度。

当然,除了“一点定位”方式之外,5G也支撑其它定位方式。Rel-17致力于实现更精准的定位,在精度方面达到亚米级(比如0.3米以内的绝对精度要求),从而支撑精准工业制造、工业厂房设计,以开拓更多全新应用场景;在时延方面,致力于实现更低时延(比如将时延降低至10毫秒以内);在连接能力方面实现更大提升,比如支撑数百万部物联网、汽车等终端。

Rel-17还有一个新方向是「5G NR-Light技术」。5G NR-Light基于现有的5G技术,带来更低复杂度、更高能效和更低成本。所谓“更低成本”,是因为NR-Light通过采用性能提升的「半双工控制信道设计」,减少终端元器件数量,从而降低成本。这些新技术能够让5G NR芯片应用到高端可穿戴设备、智能电网、高级物流跟踪、健康监测等应用中。

“2020年是5G开始大规模商用的第一年。未来10年,5G将不断向前演进。”徐晧说道。

疫情对5G商用的影响是短暂且有限的

2020年突如其来的疫情,一定程度上阻碍了5G商用的步伐。但徐晧坚信,“从整体来看,疫情对于5G商用的影响是短暂且有限的”。

在中国,国家正在力推“新基建”,各地也加快了5G网络的建设速度。在网络侧,中国三大运营商计划在2020年建设超过50万个5G基站,足以看出运营商推进5G网络部署的速度非常快。

在终端侧,全球智能手机厂商都在积极布局5G终端。最近三个月,密集发布的5G终端也在响应全球运营商和消费市场的需求。据工信部统计,截至3月26日,我国5G手机产品类型76款,累计出货量超2600万部。

“虽然疫情会对5G商用产生一定影响,但伴随着新应用的涌现,移动连接需求在不断增加,给5G带来不少发展机遇。”徐晧援引工信部数据表示,今年1月到2月,移动互联网累计流量达到235亿GB,同比增长44.2%;2月,户均移动互联网接入流量(DOU)达到8.88GB,同比增长45.5%。因此,疫情期间,对移动互联网的需求反而比以前更高了。

疫情同时影响了5G标准的演进。按照此前的规划,5G标准的第二个版本Rel-16原定于2020年3月份结束,到6月份完成标准冻结,然而由于疫情,3GPP将提交变更请求(CR)的时间从6月推迟至9月。正因如此,5G标准的第三个版本Rel-17的讨论开始时间也将往后推迟三个月。

徐晧说,高通正在为中国的客户及合作伙伴提供及时的支撑,在研发、制造和销售等各个环节与合作伙伴紧密合作,支撑合作伙伴的5G终端发布。高通也希翼和所有合作伙伴加强合作,更好地推动5G发展。

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