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大唐移动总工程师王映民:基于场景的5G技术和业

发布时间: 2019-06-12

  在传统移动通信收入进入“收入增长越来越低于业务量规模增长”的当下,对于运营商们而言,至关重要的是重新认识5G本质,构建价值网络、培育新的收入增长点、实现服务及品牌增值。

  中国信科集团副总工程师,大唐移动副总经理、总工程师王映民博士在“517电信日大会”上,作了独到、全面且深刻的分析。

  他指出,1G到4G,都是面向少数单个业务的1980年代的1G承载语音;1990年代的2G承载语音和文本;2000年代的3G承载多媒体;2010年代的4G承载移动互联网。

  在移动通信从1G到5G进行跨代演进的同时,计算技术也在进行跨代演进:小型计算机时代(始于1970年代)、个人电脑时代(始于1980年代)、桌面互联网时代(始于1990年代)、移动互联网时代(始于2000年代)、可穿戴计算时代(始于2014年)。

  移动通信的跨代演进、计算技术的跨代演进,共同推动着2020年代(5G时代)的基本特征将是“大数据”“众连接”“场景体验”,这使得5G时代将是“场景连接”的时代。5G将提供相应场景的联合多维度信息通信业务服务,“5G将是面向场景的。”王映民指出。

  一方面,从互联网的发展史、移动通信业务的发展来看:1990年代是个人电脑盛行、移动通信业务主要是语音;2000年代是PC互联网盛行、移动通信业务主要是数据;到了2010年代,互联网、语音、数据融合发展,造就了移动互联网的盛行。到了2020年代(5G时代),增强型的移动互联网将会盛行特征是“身临其境”、“虚实结合”。

  另一方面,从物体通信的发展看来:1990年代是独立设备;2000年代以及2010年代的早期是机器间通信;2010年代后期是物联网。到了2020年代(5G时代),物联网将会进一步发展特征是“开始走向万物互联”。

  综上, 5G发展的驱动力是:移动互联网和物联网。由此,王映民指出,作为场景连接的5G,相对于已有的移动通信系统的概念,有着3大方面拓展:

  一是5G的网络空间(社会形态)方面既有增强移动宽带(eMBB),也有物联网(IoT)。网络空间与人类社会及物理世界有着更为紧密的相互作用和耦合关系。

  二是5G的商业模式(使能技术)方面既有公众消费应用,也有垂直行业应用,包括公共安全、交通运输、汽车、电力、农业、制造、教育、健康等。从公众消费到垂直行业,需要有创新的商业模式来支持。

  三是5G的研发模式(产业生态)方面移动通信技术+信息技术,特征是“电信IT化,通信技术与信息技术深度融合”,趋势有“平台化”“软件化”和“智能化”。

  在上述3大方面的拓展下,5G将成为大数据/云计算/人工智能的基础支撑技术、垂直行业创新发展的使能技术,必将广泛而深刻地影响人类社会的发展。

  由此,王映民进一步分析,移动通信系统提供的服务,从少数单个业务发展到丰富的多业务;新一代移动通信系统(5G)将会提供“场景连接”服务,即提供相应场景的联合多维度(用户、环境、活动等)信息通信业务服务。

  比如,下一代移动通信网络联盟(NGMN)提出了5G的7大垂直行业应用场景汽车、运输与物流、健康与保健、智能城市与公用事业、农业、媒体和娱乐、工业物联网。

  基于场景的业务和应用,将把人类社会带入到一个新的时代。这需要以移动通信、物联网、大数据、社交网络、定位系统以及人工智能和信息安全的发展为支撑。

  NGMN给出了上述5G七大应用场景在多个维度的技术需求实际体验到的数据率;端到端时延;其他挑战,包括终端密度、电池、覆盖、移动性、定位、适应性、迁移性、成本、货币化等等。

  也即,为了适应不同应用场景需求,需要5G提供多维技术能力。王映民对此也作了详细分析:

  “场景”的英译为“Context”,包括用户情景(标识、与其他用户的关系等);物理情景(噪声电平、温度、湿度等);网络情景(连接、带宽、协议等);活动情景(发生了什么、何时发生的?);设备情景(设备的标识、定位、电量等);服务情景(文件格式、显示等)。

  总之,5G的Context包含三大方面:用户;环境和资源;业务和应用。这些场景信息,广泛涉及活动信息、质量要求、地理信息、网络状态、终端等级、电池电量、社交网络情况、能源消耗、环境参数、信噪比,等等。

  王映民认为,“5G基于场景”具有两方面含义:一是基于场景去设计、实现和应用5G系统;二是5G系统具有感知并适应场景的能力。

  ② 多元异构的感知终端、应用数据和网络通信进行融合,满足多维的场景体验需求;

  ③ 通信与计算(及存储)的结合,是突破传统通信系统的性能极限的重要方法。

  从而,对于5G系统而言,网络要“可编程”、空口要灵活、终端要智慧。由此,王映民进一步指出,基于场景的5G技术,包括NFV&SDN、智慧终端、端到端网络切片、先进的多天线技术、灵活的空口设计、场景感知技术、资源管理和调度、高精度定位技术、可定制的边缘计算、基于场景的安全、SiIP+SoIP模式等。

  ① 基于场景的5G安全。5G时代,现实空间与网络空间交织发展,“安全”成为支撑5G健康发展的关键要素。一是要建立“可信身份”,以在网络空间中准确识别网络行为主体;二是用“可信实体”构建网络,实体内建“可信免疫机制”;三是以“可信网络”满足5G多样化应用的场景需求,不同用户可获得不同安全保证等级的网络服务。

  ② 端到端5G端到端网络切片。针对基本移动宽带、媒体、蜂窝车联网、机器通信、无线G垂直行业应用,新的网络和架构可以用软件来“定义和制造”定制的切片,以服务各行各业的不同需求。

  ③ 基于无线接入网的高精度定位技术。高精度定位技术将成为5G拓展应用的使能技术,可在智慧物流、智慧农业、智慧交通等5G场景适配多种终端,实现基于5G蜂窝系统的厘米级定位能力。王映民进一步介绍,具体地,应用“分级定位”策略,引入主/辅定位参考信号P-PRS和S-PRS,P-PRS信号以周期性方式进行发送,获得“时间差TOA估计值”;而S-PRS以超低功率持续发送,获得“连续相位估计值”;TOA估计值与相位估计值进行联合运算,实现精准定位。

  ④ 边缘计算MEC。5G标准制定了UPF(用户面功能)下沉方案,为边缘计算提供了统一灵活的网络架构。基于标准MEC架构,可实现10ms以内的端到端网络时延,实现本地缓存、本地应用、业务优化、数据服务(如定位服务/车联网)等MEC应用。

  ⑤ SiIP(硬件IP)+SoIP(软件IP)模式。王映民指出,基于应用的系统级设计,采用“SiIP+SoIP”模式,是复杂的芯片和软件系统的创新研发模式,满足规模化和定制化需求。可应对SoC设计所面临复杂度、低成本、同质化、低功耗、产品上市时间等5大挑战。

  在上述技术的支撑下,对于5G的3大应用场景,王映民认为,需要有差异化的5G组网部署eMBB覆盖热点区域,并向全网覆盖扩展;uRLLC从热点和线状覆盖启动,培育垂直应用;mMTC依托低频段NB-IoT升级,实现深度覆盖。

  他介绍,大唐移动全力布局与5G结合点很强的行业领域,包括赛事/大型活动、教学培训、景点导览、视频监控、网联智能汽车、智能制造、智慧电力、无线医疗、智慧城市和产业园区等10个领域,探索并形成各具特色的业务解决方案,联合产业链积极推动5G产业的快速发展和广泛应用。

  很值得一提的是,在车联网这一早期5G典型应用领域,大唐移动目前可提供业界领先的车联网系统解决方案大唐移动“5G+网联智能汽车”解决方案,提供车-路协同、编队行驶、远程驾驶等三大类业务服务;在C-V2X商业模式方面,提出包括运营商、车企、行业业主、交通管理、应用服务商的网联智能汽车产业生态“共赢之轮”;已具备完善的车联网产业链,可在车载V2X终端、5G网络建设、安全/高效交通管理、智能车辆感知、应用大数据等方面提供支撑,具有领先优势。

  编后语:每一代的移动通信技术到来时,运营商都面临很大的变革机遇。1G到4G都是面向单个业务,而5G的“场景驱动”特征明显,将给人类信息社会的进一步大发展提供动力在这种前所未有的大机遇之下,运营商须及早充分利用基于场景的5G系统,针对各个垂直领域的不同应用诉求、指标要求各异的5G应用场景、多类服务对象提供更为定制化的服务,迎接“场景连接时代”早日全面到来。

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