5G：標(biāo)準(zhǔn)未行，算法等研發(fā)已開始預(yù)熱

摘要：2015年5月21日，“第一屆5G算法創(chuàng)新大賽”在西安電子科技大學(xué)啟動(dòng)，其由Altera、西安電子科技大學(xué)、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(yù)計(jì)將有百支隊(duì)伍參加。在啟動(dòng)儀式上，部分企業(yè)家談了5G的發(fā)展規(guī)劃及研發(fā)布局。

FPGA助力通信網(wǎng)絡(luò)

　　為了能夠把全世界的人類連接起來，以及在任何時(shí)間、任何地方都連接起來的這一偉大目標(biāo)，過去很多年里，無線通信行業(yè)經(jīng)歷了令人難以置信的創(chuàng)新、研發(fā)、設(shè)計(jì)和開發(fā)為代表的無限可能。目前現(xiàn)有的2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠基本完成提供高質(zhì)量、高可靠性的語音通信服務(wù)，同時(shí)也能夠滿足移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)?，F(xiàn)在5G已經(jīng)進(jìn)入了我們的視野，盡管5G一些具體技術(shù)還有待進(jìn)一步確認(rèn)，但是已經(jīng)得到大家廣泛的認(rèn)可，5G不僅要提供更高的容量、更低的延時(shí)，同時(shí)也要能創(chuàng)造新的商業(yè)模式，還能夠極大地提高網(wǎng)絡(luò)的效率，滿足各行各業(yè)各種不同的需求。

　　和過去第一代到第四代網(wǎng)絡(luò)相比，我堅(jiān)信5G網(wǎng)絡(luò)一定會(huì)提供無縫、更高效、更加靈活的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。電信領(lǐng)域有非常令人難以置信的故事，同時(shí)也讓半導(dǎo)體行業(yè)有動(dòng)力和需求去創(chuàng)造和開發(fā)。

　　作為全球領(lǐng)先的可編程邏輯器件供應(yīng)商，Altera相信，F(xiàn)PGA的靈活性、可高擴(kuò)展性能夠繼續(xù)在5G時(shí)代起到一個(gè)非常重要的角色。

　　針對此次5G算法創(chuàng)新大賽，Altera會(huì)提供Stratix 5系列芯片。大賽三個(gè)算法都希望用FPGA實(shí)現(xiàn)，但這并不排斥可以用英特爾CPU做很多工作。早期的時(shí)候，像很多算法仿真都是在英特爾CPU上的，同時(shí)因?yàn)槿齻€(gè)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(gè)固化的算法，所以為了搭建完整系統(tǒng)，我們也有一種想法，能夠把FPGA和CPU結(jié)合起來，這也是未來云的一種架構(gòu)，兩種不同的架構(gòu)以異構(gòu)的架構(gòu)結(jié)合起來，能夠把二者的優(yōu)勢發(fā)揮出來，能夠使算法在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過程中最高效、快速地實(shí)現(xiàn)，以及有最高效的性能和最好的結(jié)果，并且能夠相互平衡，為此，我們需要找到一個(gè)最好的架構(gòu)來解決這個(gè)問題。

　　5G大賽為什么首選在中國?就是因?yàn)橹袊亲钤纾瑫r(shí)是采用5G技術(shù)密度最強(qiáng)的地區(qū)之一。另外，作為一個(gè)有活力的區(qū)域，中國有非常多的優(yōu)秀學(xué)生。

華為的5G研究現(xiàn)狀

　　華為早在2009年就開始5G研究。目前已經(jīng)投入500名以上研究專家，分布在全球9個(gè)5G研究中心。公司在2018年前至少投資6億美元，用于5G技術(shù)的研究與創(chuàng)新。當(dāng)前已經(jīng)在組網(wǎng)架構(gòu)、頻譜使用、空口技術(shù)、基站實(shí)現(xiàn)等多個(gè)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。

　　5G，不僅僅是下一代移動(dòng)通信技術(shù)，更是未來全聯(lián)接世界的使能者，需要全行業(yè)的合作創(chuàng)新。

　　當(dāng)前還屬于5G標(biāo)準(zhǔn)前研究階段，業(yè)界預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究立項(xiàng)(Study Item) 將從3GPP R14(2016年)開始。華為作為定義5G全球標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)領(lǐng)袖，通過長期技術(shù)創(chuàng)新和積累，提出5G若干候選技術(shù)，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(shù)。高校學(xué)者和大學(xué)生在開展理論研究和年輕人創(chuàng)新激情上具有獨(dú)特優(yōu)勢，華為希望和高校、研究機(jī)構(gòu)聯(lián)手，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。在5G標(biāo)準(zhǔn)化工作啟動(dòng)之前，對5G關(guān)鍵技術(shù)與算法實(shí)現(xiàn)充分驗(yàn)證，為全球5G標(biāo)準(zhǔn)化最終落地作出積極貢獻(xiàn)。

　　另外，5G的商用化預(yù)計(jì)在2020年前后，成規(guī)?？赡芤硪稽c(diǎn)。如果能讓一些頂尖的學(xué)生更早地接觸最新技術(shù)，將來就能更好地接過5G等下一代無線技術(shù)產(chǎn)業(yè)這一棒，這為產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)接力人才也是非常關(guān)鍵的。

5G在萬物互聯(lián)中的應(yīng)用展望以及形成的技術(shù)需求和框架

　　5G不僅僅為通信服務(wù)， 5G將提供使能移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)Internet of Things (IoT)的平臺(tái)，以用戶為中心構(gòu)建全方位信息生態(tài)系統(tǒng)，提供各種可能和跨界整合。

　　5G的影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出ICT的行業(yè)范疇，華為提出了三個(gè)everything的未來發(fā)展趨勢，即Everything on Mobile，Everything connected，Every function virtualized，獲得業(yè)界廣泛認(rèn)可。

　　5G技術(shù)的應(yīng)用，將帶來更加豐富的溝通方式和更加真實(shí)的體驗(yàn)，智能連接的新境界將從多個(gè)層面對提升生活質(zhì)量產(chǎn)生影響。

　　● 華為定義了超業(yè)務(wù)HyperService Cube， 甄選和日常工作生活緊密相關(guān)的15個(gè)典型應(yīng)用場景，如海量鏈接的物聯(lián)網(wǎng)、垂直產(chǎn)業(yè)場景(汽車，醫(yī)療，工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人)、終端用戶的自組網(wǎng)等，具體如自動(dòng)駕駛、超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、醫(yī)療保健、智能家居、全聯(lián)接的智能傳感器等場景。

　　● 此外，HyperService Cube還從三個(gè)維度明確了未來通信最關(guān)鍵的三個(gè)需求：時(shí)延、吞吐率及連接數(shù)，分別對應(yīng)1、10、100，即1ms的時(shí)延，10Gbps的用戶速率，以及100個(gè)billion也就是1000億的連接。具體為：

　　(1)1ms零延時(shí)和零等待：低于1ms的時(shí)延，支持實(shí)時(shí)移動(dòng)控制、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和通信。

　　(2)10Gbit/s身臨其境、類光纖速率的體驗(yàn)：10Gbit/s的數(shù)據(jù)速率，能夠支持超高清視頻和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用以及移動(dòng)云服務(wù)。

　　(3)千億級超大容量和永遠(yuǎn)在線：需要同時(shí)支持?jǐn)?shù)十億的應(yīng)用和千億級的互聯(lián)設(shè)備。

　　實(shí)現(xiàn)全聯(lián)接世界的美好藍(lán)圖面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)，華為在研究創(chuàng)新上一直堅(jiān)持投入，當(dāng)前已經(jīng)在組網(wǎng)架構(gòu)、頻譜使用、空口技術(shù)、基站實(shí)現(xiàn)等多個(gè)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。

　　● 5G頻譜

　　(1)全頻譜——華為5G系統(tǒng)支持6GHz以下核心頻段, 也將支持高于6GHz的擴(kuò)展頻段。

　　(2)高頻可用于接入和回傳Backhaul，通過高低頻混合組網(wǎng)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(shù)中，最受關(guān)注的是自適應(yīng)軟件定義的空口設(shè)計(jì)：基于SCMA和F-OFDM，以及Polar Code技術(shù)。當(dāng)前華為研發(fā)團(tuán)隊(duì)已完成了概念原型驗(yàn)證，能有效提升頻譜效率、增加連接數(shù)和降低業(yè)務(wù)時(shí)延來滿足物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)業(yè)務(wù)的部署以及虛擬現(xiàn)實(shí)等高帶寬的業(yè)務(wù)需求。