展望一下未来万物互联的全联接世界，车联网、自动驾驶、远程机械控制、VR(虚拟现实)等原本看似不可能的事情，都将有望从梦想照进现实。而实现这一切联接的一个重要基础，就是面向2020年及未来商用的第五代移动通信技术5G。
毫秒级的时延、高于10Gbps甚至超过100Gbps的用户速率、提升100倍的联网设备数量、大幅提升频谱效率、实现1毫秒时延等等，是人们对于5G网络性能的期待。而在这些美好愿景真正实现之前，全球移动通信产业界还将面临诸多巨大挑战——5G标准如何制定?潜在的关键技术会有哪些?目前业界在5G研发方面有哪些突破性进展?对此，华为Fellow、华为5G首席科学家童文博士在接受专访时为我们进行了详细解读。
华为Fellow、华为5G首席科学家 童文
业界共识：统一标准意义重大
随着5G研发大幕已经在全球开启，包括欧盟5GPPP、中国IMT-2020(5G)推进组、韩国5G论坛、日本5GMF等5G研究组织已经开始在5G愿景、需求、目标、能力、关键技术、标准化和频谱等方面进行了大量前瞻性研究。而在5G研发的众多维度中，标准制定无疑是重中之重。
对于5G的商用时间表，业界普遍认为5G将有望在2020年左右投入商用。据了解，5G标准将在3GPP的框架下来进行定义，根据3GPP路标：5G标准的第一个阶段将在2018年冻结，第二阶段将在2019年底冻结，2020年5G将开始商用。
目前，业界在5G标准制定方面已经达成普遍共识，希望最终能够形成一个全球统一的5G标准。回顾移动通信技术更新迭代的历史，2G时代有两个技术标准：GSM和CDMA;3G时代有四个技术标准：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、Wimax;4G时代逐步归一到LTE一个标准，其2种制式FDD和TDD在技术上90%都是一样的，并且随着MBB产业的蓬勃发展，FDD和TDD将进一步融合在一起，为消费者提供更高的上网速率和用户体验。
全球统一标准的意义不仅仅在于技术本身，更重要的是在于对有效降低成本、提高广泛应用的可行性以及整个产业链的推动将起到巨大作用。“5G统一标准意味着在全球范围只要构筑一个产业链，能够快速降低产业成本，可以全球漫游，实现全球化的规模经济效益，使全社会各个行业都受益。”童文认为，无论从技术发展，还是从全球规模经济效益而言，一个全球统一的5G技术标准符合全世界共同利益，已经成为全球共识。
当然在5G标准制定过程中，不同的5G研究组织、运营商、设备厂商之间在具体的技术上可能也会存在一些分歧。“无论是私有的技术标准还是一家独大的产业格局，都不能带动市场的成熟和规模经济效应，最后成功的必然是最大的、全球统一标准的产业链。”童文呼吁，产业界应该“开放合作”，持续加大投入和创新，把精力更多地放到共同推进形成5G全球统一标准和产业发展上来，共同推动5G时代早日到来。
架构创新：网络切片满足各行业差异化需求
未来，5G究竟能做什么?在2015年的ITU会议上，已经定义了5G的三类典型应用场景：一是增强型的移动宽带eMBB，这种应用场景下的智能终端用户上网峰值速率要达到10Gbps甚至20Gbps，从而使能虚拟现实、无处不在的视频直播和分享、随时随地的云接入等大带宽应用;二是大连接物联网mMTC，要求5G网络支撑的人和物的联接数量达到100万/平方公里;三是低时延超可靠通信uRLLC，要求5G网络的时延达到1毫秒，从而使能垂直行业的应用，如智能制造、远程机械控制、辅助驾驶和自动驾驶等低时延业务。
从ITU定义的5G需求来看，无论是对上网速率、联接数还是端到端时延的要求，4G网络及其演进都无法满足。而在业界希望5G早日实现商用的同时，现阶段还有很多关键技术亟待突破。“5G需要革命性技术创新!”童文认为，“革命性技术创新才是5G，可以看到3GPP标准里最大创新的技术点就是新编码技术、新的多址接入技术和新的波形调制技术，这是移动通信技术断代的最核心的标志。因此，华为聚焦的5G技术将包括三大关键：新架构、新空口、全频谱。”
5G时代，网络需要满足各行各业的各种需求，但传统的蜂窝网和“一刀切”的模式已经不能满足各行各业对移动通信网络的不同需求，网络架构必须要创新。“新架构需要一个物理网络承载千百行业，商业驱动的端到端网络切片应运而生，以此来实现自适应空口、云化架构、自助式敏捷运营。”童文指出，通过SDN/NFV的云化架构，基于同一个物理网络实现虚拟化的网络切片来满足5G各个行业的差异化需求，已经成为业界共识。
在世界移动通信大会(MWC16)期间，华为联合德国电信发布了全球首个5G端到端网络切片样机，并现场展示了两种典型场景下的能力：1ms低时延业务和体验速率达1.5Gbps的eMBB业务，实现了机械实时控制和虚拟现实两个应用场景，它们对网络的能力要求并不一样：机械实时控制要求低时延，虚拟现实要求大带宽，但它们都是在一个物理网络上、一个数据中心、一个基站、一个频谱上实现。
一套空口：适配各类业务场景
与此同时，空口技术能否在5G时代有突破性创新，一直被业界寄予厚望，也是未来5G众多应用和美好愿景能否实现的关键。
“华为提出的新空口技术，能够实现无线空口的切片。”童文介绍说，“华为主导的5G统一空口技术能够适配各类差异化业务场景，即一套空口灵活适配各类业务需求，使频谱效率提升三倍以上。比如，传感器要求大联接，我们的空口技术就能灵活适配提供3倍以上的联接数;虚拟现实要求大带宽，我们就尽量提升频谱的效率使上网更快;做自动驾驶，我们的空口就能提升可靠性并降低时延。”
2015年3月，华为向业界发布了5G新空口关键技术，同年4月面向全球分析师发布5G空口技术白皮书，新空口关键技术及网络架构核心观点被IMT-2020(5G)推进组采纳并作为主导技术写入其发布的中国《5G无线技术架构》和《5G网络技术架构》白皮书;华为原创技术和观点包括新的波形Filtered-OFDM、稀疏码分多址SCMA、信道编码Polar Code及切片式的网络架构、控制面和用户面分离等。
华为还联合NTTDOCOMO、德国电信、沃达丰、中国移动等全球领先运营商在成都部署了世界最大的5G低频技术验证外场，用于验证5G空口技术和网络架构。华为与NTT DOCOMO最新测试结果显示，在现有低频频段上的平均吞吐量达到3.6Gbit/秒，同时验证了华为提出的全套新空口技术，在不增加天线和站址的情况下，相比LTE可以使频谱效率和联接数提升3倍以上;利用高频频谱开放的样机，华为与德国电信在毫米波频段测试速率达到70Gbit/秒，再一次刷新世界纪录。
频谱选择：C波段将成潜在最大连续低频段
频谱资源是移动通信发展的核心资源，也将在很大程度上决定着产业未来发展前景，5G时代亦是如此。根据预测，未来10年频谱缺口达1000MHz以上，下一代移动通信技术发展在频谱资源方面仍然面临较大压力。5G网络对于更多更宽的频谱资源的需求与全球能够统一的频段越来越少的现状也是业界普遍担心的问题，如果频谱过于分散，将不利于产业链降低成本和持续发展。
对于5G时代的频段选择题，童文指出，从最基本原理来说，高频不可能单独组网，无法在任何时间任何地点都提供优质上网功能，所以高频将只是很多局部热点的补充，特别是在室内场景将有很多使用;蜂窝网络的无缝覆盖，无论是联接人还是联接物还是需要6GHz以下的低频段。因此，未来5G网络的频段将以6GHz以下低频为主、高频为辅。
其实，从国际电联的WRC-15频谱大会已经可以基本看出未来5G可用的大致频谱范围。据童文介绍，国际电联WRC-15对于频谱的最新观点认为，C波段将成为5G潜在的最大连续低频频段，以现有的3400-3600MHz为核心，向上拓展到3300-3400MHz，形成连续300MHz频谱，作为IMT未来发展的重点频段，包括应用于4.5G和5G。
当然，移动通信技术的更新换代和优质频谱资源的日益稀缺，是整个MBB产业必须要长期面对的巨大挑战。童文呼吁政府和产业界能够共同努力，继续推动释放更多频谱用于移动通信产业发展;积极推动全球统一的低频(6GHz以下)和高频(6GHz以上)频段，以利于构建新的产业链，满足下一代移动通信系统高速率、大容量的业务需求。
开放合作：健壮生态链共赢MBB产业未来
当前，包括全球众多5G研发组织、运营商、设备商、学术界等在内的产业链各方都在5G研发和关键技术创新方面持续加大投入，全力助推5G在2020年能够商用。“从华为来说，对于关键技术，啃最难啃的骨头一直是华为公司的传统。”童文表示，华为从2009年第一个LTE网络商用之际就开始5G研究，目前在国内外有11个与5G相关的研究中心，华为在5G研究和标准两个阶段的投入就将达到6亿美金，未来在产品开发和部署阶段还会有更多投入。
目前，华为与产业界、学术界、全球主流运营商以及垂直行业合作伙伴展开了广泛的对话和合作，共同推进5G技术创新、5G统一标准和产业进程。华为是欧盟框架计划METIS项目和5GPPP的董事会成员，5GPPP研究项目群已在2015年7月正式启动，华为重点领衔参与了其中5个;此外，华为是英国5GIC的创始人之一，英国所有的主流运营商都参与其中，2015年9月5GIC在英国开通了欧洲最大的5G空口验证外场。
在中国，华为全面参与了中国IMT-2020 5G推进组的各项工作，引领5G技术创新，推动全球5G统一标准制定;在日本，华为是5G移动通信推进论坛(5GMF)的重要研发合作伙伴;在韩国，华为是5G Forum的重要研发合作伙伴。除了华为自身投入巨资研究5G之外，华为同样与全球50多所顶级大学开展5G研究，包括美国的哈佛大学、纽约大学、欧洲慕尼黑工业大学、瑞典皇家工学院以及中国的清华、北大等，已发布超过250篇论文。
与大T的合作，自然必不可少。华为与全球移动运营商联盟组织NGMN的成员进行了密切合作，探讨5G需求、定义5G场景。据童文介绍，目前，华为与运营商正式签署的5G合作备忘录包括中国移动、日本NTT DOCOMO、韩国LGU+、KT、欧洲沃达丰、德国电信、Telefonica、TeliaSonera、新加坡电信、俄罗斯Megafon、中东Etisalat等超过20家全球主流运营商。其中，华为将与俄罗斯Megafon合作为2018世界杯场馆提供5G试验网络覆盖，与中东Etisalat合作为2020世博会提供5G商用网络覆盖。
5G的研发，已经不再只是移动通信产业自己的事情，同时需要与更多垂直行业的合作。华为是欧洲5GVIA(5G垂直行业使能器)的创始人之一，联合行业组织、标准组织、欧洲主流运营商和设备商共同推进5G垂直行业应用，包括5G技术在辅助驾驶和自动驾驶、智慧医疗、智能制造、智能电网等领域的应用;华为与国际四大知名车企签订5G技术研究合作协议，并在德国已经启动外场测试;2016年3月，华为与世界四大工业机器人公司之一的KUKA签署战略合作协议，共同推进5G技术在工业4.0和智能制造领域的应用。
说在最后，童文再次强调，“如果仅凭一个公司单打独斗，不可能带动技术和市场的充分成熟以及规模效应，也不可能获得真正的成功。只有商业成功技术才能成功，只有生态链成功产业才能成功。所以，华为呼吁产业界开放合作，持续加大投入，通过革命性的技术创新来做大做强下一代移动通信技术，共同推进5G统一标准、技术创新和产业发展，使能万物互联的全联接世界。
