正值习近平主席访英期间,英国萨里大学迎来了四十位来自中国政府和企业界人士,双方共同探讨如何实现5G全球标准化及未来的商业机会。
目前,华为正在与萨里大学5G创新中心(以下简称5GIC)进行5G的研发合作。
5GIC透露,5G定义将于2016年初正式出台。结合华为的5G推进时间表,大致可以理出5G在2020年正式商用前的脉络。今年7月,华为在上海举办的世界移动通信大会上透露,2018年底前将致力于5G标准的制定,2018年率先与合作伙伴开通5G试商用网络,2019年推动产业链完善并完成互联互通测试。预计到2020年,5G将实现商用,完整的5G网络将最早于2040年服务全球市场。
在5GIC主任RahimTafazolli教授看来,5G标准应该通过全球协作来完成,从而使全世界用户从这个单一标准中获益。在用全球视角开发新应用的同时,也需要因地制宜,考虑语言支持等差异化。
5G的想象与现实
第一代移动通信技术1G仅限于语音通话,接下来不断变革的是传输的内容和速度,但是前四代通信技术都是在人与人的通信上做文章,那么接下来30年,我们还要重复同样的事吗?
5G最想改变的是物与物之间的界限。可以想象,早上汽车会载你到公司,自己停到停车场,下班时它又会自动到门口接你。行驶在路上,每一辆汽车都是一个信息源,交管部门可以收集到实时的车况、车速数据,从而进行智能的流量管理。车辆本身能够通过车载终端收集路面车况,对自己的行驶速度和路线进行调整。同时,一旦车子出现异常状态,4S店就会收到提醒,及时进行保养或抢修。这些场景的实现就得益于5G网络,那么,用移动设备来控制卫星的疯狂想象未尝不可实现呢?
从现实来看,我国在通信技术标准领域经历了1G空白、2G跟随、3G突破、4G同步的发展历程,在5G时代要力求“弯道超车”。
毋庸置疑的是,中国就是一个需要因地制宜的巨大市场。2014年底,中国已经成为最大的蜂窝式机器与机器(M2M)市场,拥有7300万蜂窝式连接,占全球总量的30%,美国、日本分居第二、第三。预计到2020年,中国的市场份额将提升36%。
“弯道超车”的第一步就是参与5G标准制定。
2015年9月15日,英国萨里大学的5G创新中心正式成立,它就是为制定5G标准而生的学术研究中心。5GIC有170多名研究人员,还成立了5G标准工作组,华为、三星、沃达丰等公司都是它的合作伙伴。
据记者了解,目前5GIC已经研发出了一种传输速度达到1Tbps的技术,它最快能达到4G速度的1000余倍。虽然5G仍处于早期阶段,但5GIC已经申请了15项专利。举个例子来说,基站与基站之间存在射频频谱互相干扰的问题,已经困扰了运营商几十年。在5GIC的专利里,包括了对这个顽疾的攻破,现在已经能利用自干扰技术将其转化为优势,从而提高频谱效率。
现阶段,5GIC已经将针对下一代Wi-Fi以及5G在3GPP的研究成果提供给IEEE(电气和电子工程师协会)。5GIC对记者表示:“我们已经结束了对移动跟踪技术的实施和评估,在不使用GPS的情况下对用户进行定位。目前正在开发一项能量采集技术的原型,具体的研究成果将在6个月之后公布。”
此外,智能家居、智能城市、无人驾驶汽车、机器人等都需要在5G时代实现连接的可能。5GIC打算进行一系列跨学科的研究,包括正在建设中的萨里大学航天中心、新健康工程计划以及机电学院研究的自动驾驶汽车项目。
搭建5G测试平台
一个个布满最新电信设备的房间,通过4平方公里的无线信号相连,在现实环境中对5G原型技术进行开发测试,这就是5GIC的测试平台,由萨里大学和它的合作伙伴投资建成,其中华为就斥资500万英镑用于5GIC的研发,5G测试平台将向全球的企业和个人开放。
测试平台为研发人员提供了功能完整的高级4G网络。随着时间的推移,这个平台将被更新为涵盖5G技术和大规模物联网的测试平台。到2018年,这个测试平台将可以达到每单元10Gbs,比4G的最高速度还快10倍。
在5GIC成立当天,现场演示5G测试平台的潜在能力,5GIC与华为、BBC展示了一款首创的无线技术,可以实现高速传输4K视频,与4G相比,它可以为移动设备或电视提供质量更高、图像压缩更少的数据流,这也是5G功能的第一个主要研发阶段。
除了智能手机之外,5G能够在1平方公里内,支持数以千计的设备相连接。另外一个现场演示,表明5G无线电波形可以支持的物联网设备数量是4G的3倍以上。5GIC测试平台也借此证明了,自己可以用于测试真实的5G物联网应用。
要攻克四大堡垒
目前还没有关于5G的确切定义,全球范围内的普遍共识是达到约1毫秒的低时延,超过99.999%的高可靠性等要求。有人预测,在未来10年中,数据需求将增长千倍,目前现有的网络显然不能应对这些需求。
RahimTafazolli教授认为,低时延、低功耗、低成本、高可靠性是5G研发中必须要解决的问题。
目前我国工信部已经启动场景式试验,想要实现对5G的难点逐个击破,比如,在人流密集的城市试验如何铺设高容量的热点,在人口分散的农村试验如何低成本广覆盖,在物与物连接的场景下试验如何实现低功耗。
在人口分散的农村地区,因为用户之间距离远而使5G部署成本变得格外昂贵。“我们的设想是5G系统的架构将基于当前的4G网络而改进,因此当用户在城镇、农村甚至是在乘坐交通工具时,都可以提供有效的低延迟服务。”RahimTafazolli教授对记者说道。
提到5G的挑战时,高通曾经表示,如果要在2020年部署5G,全球通信行业需要投入4万亿美元的资金。就拿5GIC来说,它在全球已经获得了超过7000万英镑的投资,其中英国高等教育基金委员会为该中心拨款1200万英镑。
降低功耗是为了减少排放,最终目的也是为了减少成本。延长电池寿命,为可穿戴设备提供新能源都是他们的研究切入点。
更高的建设成本意味着最终用户需要为此支付更多的资费,5GIC表示,未来会有一个商业模式流行,就是通过家庭基站提供Wi-Fi,从而获得一定的收益。