|
摘要：2015年5月21日，“第一屆5G算法創新大賽”在西安電子科技大學啟動，其由Altera、西安電子科技大學、友晶科技主辦，華為、英特爾、展訊等公司贊助。大賽面向全國大專院校碩士和博士研究生以及高年級本科生開放，預計將有百支隊伍參加。在啟動儀式上，部分企業家談了5G的發展規劃及研發布局。 FPGA助力通信網絡 為了能夠把全世界的人類連接起來，以及在任何時間、任何地方都連接起來的這一偉大目標，過去很多年里，無線通信行業經歷了令人難以置信的創新、研發、設計和開發為代表的無限可能。目前現有的2G、3G、4G網絡已經能夠基本完成提供高質量、高可靠性的語音通信服務，同時也能夠滿足移動寬帶網絡服務。現在5G已經進入了我們的視野，盡管5G一些具體技術還有待進一步確認，但是已經得到大家廣泛的認可，5G不僅要提供更高的容量、更低的延時，同時也要能創造新的商業模式，還能夠極大地提高網絡的效率，滿足各行各業各種不同的需求。 和過去第一代到第四代網絡相比，我堅信5G網絡一定會提供無縫、更高效、更加靈活的網絡服務。電信領域有非常令人難以置信的故事，同時也讓半導體行業有動力和需求去創造和開發。 作為全球領先的可編程邏輯器件供應商，Altera相信，FPGA的靈活性、可高擴展性能夠繼續在5G時代起到一個非常重要的角色。 針對此次5G算法創新大賽，Altera會提供Stratix 5系列芯片。大賽三個算法都希望用FPGA實現，但這并不排斥可以用英特爾CPU做很多工作。早期的時候，像很多算法仿真都是在英特爾CPU上的，同時因為三個算法(注：即SCMA(稀疏碼多址接入)、F-OFDM(可變子載波帶寬的非正交波形)和Polar Code(極化碼))在目前可能并不是一個固化的算法，所以為了搭建完整系統，我們也有一種想法，能夠把FPGA和CPU結合起來，這也是未來云的一種架構，兩種不同的架構以異構的架構結合起來，能夠把二者的優勢發揮出來，能夠使算法在實際的實現過程中最高效、快速地實現，以及有最高效的性能和最好的結果，并且能夠相互平衡，為此，我們需要找到一個最好的架構來解決這個問題。 5G大賽為什么首選在中國?就是因為中國是最早，同時是采用5G技術密度最強的地區之一。另外，作為一個有活力的區域，中國有非常多的優秀學生。 華為的5G研究現狀 華為早在2009年就開始5G研究。目前已經投入500名以上研究專家，分布在全球9個5G研究中心。公司在2018年前至少投資6億美元，用于5G技術的研究與創新。當前已經在組網架構、頻譜使用、空口技術、基站實現等多個領域取得了突破性進展。 5G，不僅僅是下一代移動通信技術，更是未來全聯接世界的使能者，需要全行業的合作創新。 當前還屬于5G標準前研究階段，業界預計標準研究立項(Study Item) 將從3GPP R14(2016年)開始。華為作為定義5G全球標準的行業領袖，通過長期技術創新和積累，提出5G若干候選技術，包括此次大賽的三大算法SCMA(Sparse Code Multiple Access)稀疏碼多址接入，F-OFDM(Filtered-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)可變子載波帶寬的非正交接入，Polar Code極化碼技術。高校學者和大學生在開展理論研究和年輕人創新激情上具有獨特優勢，華為希望和高校、研究機構聯手，實現優勢互補。在5G標準化工作啟動之前，對5G關鍵技術與算法實現充分驗證，為全球5G標準化最終落地作出積極貢獻。 另外，5G的商用化預計在2020年前后，成規模可能要更晚一點。如果能讓一些頂尖的學生更早地接觸最新技術，將來就能更好地接過5G等下一代無線技術產業這一棒，這為產業培養接力人才也是非常關鍵的。 5G在萬物互聯中的應用展望以及形成的技術需求和框架 5G不僅僅為通信服務， 5G將提供使能移動互聯網和物聯網Internet of Things (IoT)的平臺，以用戶為中心構建全方位信息生態系統，提供各種可能和跨界整合。 5G的影響將遠遠超出ICT的行業范疇，華為提出了三個everything的未來發展趨勢，即Everything on Mobile，Everything connected，Every function virtualized，獲得業界廣泛認可。 5G技術的應用，將帶來更加豐富的溝通方式和更加真實的體驗，智能連接的新境界將從多個層面對提升生活質量產生影響。 ● 華為定義了超業務HyperService Cube， 甄選和日常工作生活緊密相關的15個典型應用場景，如海量鏈接的物聯網、垂直產業場景(汽車，醫療，工業自動化機器人)、終端用戶的自組網等，具體如自動駕駛、超高清視頻、虛擬現實、醫療保健、智能家居、全聯接的智能傳感器等場景。 ● 此外，HyperService Cube還從三個維度明確了未來通信最關鍵的三個需求：時延、吞吐率及連接數，分別對應1、10、100，即1ms的時延，10Gbps的用戶速率，以及100個billion也就是1000億的連接。具體為： (1)1ms零延時和零等待：低于1ms的時延，支持實時移動控制、車聯網應用和通信。 (2)10Gbit/s身臨其境、類光纖速率的體驗：10Gbit/s的數據速率，能夠支持超高清視頻和虛擬現實應用以及移動云服務。 (3)千億級超大容量和永遠在線：需要同時支持數十億的應用和千億級的互聯設備。 實現全聯接世界的美好藍圖面臨許多技術挑戰，華為在研究創新上一直堅持投入，當前已經在組網架構、頻譜使用、空口技術、基站實現等多個領域取得了突破性進展。 ● 5G頻譜 (1)全頻譜——華為5G系統支持6GHz以下核心頻段, 也將支持高于6GHz的擴展頻段。 (2)高頻可用于接入和回傳Backhaul，通過高低頻混合組網獲得最佳頻譜利用。 ● 5G新空口 (1)在華為提出的一系列5G新空口技術中，最受關注的是自適應軟件定義的空口設計：基于SCMA和F-OFDM，以及Polar Code技術。當前華為研發團隊已完成了概念原型驗證，能有效提升頻譜效率、增加連接數和降低業務時延來滿足物聯網(Internet of Things)業務的部署以及虛擬現實等高帶寬的業務需求。 (2)SCMA在相同資源下復用更多用戶，增益相對于OFDMA提升300%。另外華為在抗多徑全雙工技術、大規模天線MIMO技術、全數字化射頻技術等領域也取得了創新突破，在提高頻譜效率、能源效率的同時，降低全網成本。 ● 5G網絡 (1)業務定義的網絡 (Service oriented network)：未來5G網絡架構將集連接管理、移動性管理、安全性管理和路由管理于一體，以用戶為中心，支撐海量垂直行業應用。 (2)核心網功能虛擬化： 核心網將實現更靈活的網絡開放和應用創新，核心網基于云架構，按需實現分片(slice)資源分配。 (3)No Cell：無線接入網的創新架構，以用戶為中心，突破用戶與Cell綁定的傳統架構，聯合優選多個物理小區鏈路隨時隨地適配用戶體驗，有效提升有用信號、降低信號衰落和干擾。同時因上層邏輯小區唯一識別，可成功規避小區間切換，為實現5G超密度網路架構奠定了基礎。 ● 5G基站原型 (1)華為推出全球首款100Gbps無線傳輸系統原型機，實驗室測試速率達業界最高115Gbps，未來總容量可按需在任意方向動態分配。 (2)Micro 50G：接入和無線回傳一體化架構;單站支持200多個用戶同時高清4K視頻通信; 單站支持百萬傳感器的鏈接。 (3)100G on Demand小站，內置高低頻模塊，語音數據接入以低頻為核心頻段(小于6GHz)，高頻作為擴展頻譜，支持更大的數據接入，高頻可同時按需作回傳Backhaul。 計算與通信的融合 我在大學學的是計算機系統結構，記得當時跟學通信的人在一個大班里，都是屬于計算機系的。90年代后期的時候，很多學校把通信系獨立出來了，我一直想不明白為什么?直到幾年以后我才意識到，我們的信息時代前40年是以計算為中心，而最近20年是以連接為中心的。而連接的基礎就是通信。 從TCP/IP、互聯網，到移動互聯網、無線傳感網、物聯網，到LTE、開始融合，直到現在，剛才余泉總裁也講了5G到2020年就是一張網，這一張網用四個字來形容的話就是“多、快、好、省”。“多”就是接入數據多，連接的終端多，密度高。“快”就是帶寬非常快，延時好的話不但能夠支持傳統的這些網絡需求，還能夠直接物聯網實時的，能夠支持關鍵任務的需求。“省”就是省電、環保，電池時間更長。實現這樣一個宏大的愿景需要很多技術的投入，英特爾這樣一家以技術見長的公司，5G時代會有什么作為?其實英特爾很早以前就開始進入通信領域，做過物流企業芯片、手機芯片，做過WiFi，現在看到了一個非常好的趨勢就是軟件定義網絡。 在這些過程中我們有成功的地方，也有值得學習的地方。成功的地方就是兩個例子，一個例子就是本世紀初，我們把處理器和WiFi集成到一起了。所以現在大家拿著筆記本、平板不用拖著無線網卡了。第二就是軟件定義網絡，把網絡基礎設施定義在開放的架構上。 這兩個例子后面都有一個成功所在，就是把計算和通信更好的融合起來了。我前段時間跟一個朋友說這個計算與通信融合的時候，他們很容易理解。說現在大學又把計算系和通信系結合到一起了，這就是融合了。這確實是一種融合，但是現在談的IT和CT的融合是一種更深刻的、更寬廣的融合。我們具體的主要是做幾個方面。 第一個融合的方面在于：原來我們的接入網是基于私有的、非開放架構的。現在的趨勢是轉向開放的架構。從分立的、不相配合的走向相互配合，然后能夠虛擬化，能夠介入云計算，這樣一種切換會為生態系統的人帶來改變。 在技術上，服務器需要滿足基站的需求。比如空口這邊的信號處理的實時性能滿足嗎?我們花了很長時間做優化，我們把延遲從400多微秒一直降到10微秒。 第二個大的融合，5G接入網擴張了1000倍的容量，而從終端的角度可能會到1萬倍。但是核心網、主干網這邊只有100倍、10倍的提升，可以想象，通向云的這條路一定會堵塞。那么就把云從中央拉到邊緣，拉到接入網。這個邊緣的云一定會極大地改變生態。原來我們在無線通信里可能就是設備制造商、運營商，現在很多互聯網的服務提供商會有邊緣的形態，所以這又是一個融合。 第三個融合就是我們現在要把設備、接入網放到一起來，做一體化的虛擬化。我們要把設備，把我們的接入網基站和微基站、宏基站看做一個整體，在這樣一個整體里面通過虛擬化技術，使得數據和計算能力可以隨意的遷移，這樣能夠最大化5G效率，實現很高的帶寬、很低的延遲。所以這又是一個計算和通信的融合。 為了實現這一融合，我們投入了很多技術的研發。包括空口怎么演進?網絡怎么改良和設計?從建模到基站到整個接入網平臺的架構。從技術到商業模式，到新的合作模式我們都在探討，當然這個探討不是我們一個人在戰斗，5G是一個開放的系統，一定需要開放、協同的創新。所以我們跟華為、Altera、展訊有很多合作。在我們的研究院，在世界各地也是參與了很多5G方面的研究，跟世界各地頂級的科研機構合作。 你必須得投資未來 最后回到我們這個競賽。英特爾一直是學生頂級研究的支持者，從摩爾定律我們學到的是，在今天這個以指數方式快速變化的世界里，看過去是沒有任何意義的，你必須得投資未來。學生就是我們的未來，所以希望今天我們的競賽很多學生會參與到對現在的這一場顛覆技術中去。他們是真正去改造并且創建未來的主力軍。所以希望他們真正能夠去享受這個競賽，能夠真正的去冒險，去敢于做下去，把他們學到的知識能夠利用起來，能夠創造5G的非常美好的未來。 |
