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引领5G技术创新,推动无线虚拟化
陈洪涛
2015-09-17  来源:T-泰尔网

 

  开启5G时代

  在未来的几年,IoT物联网应用市场将会呈现“爆发式”的增长态势,高清视频、医疗教育、智能家居、购物、导航等都可通过各种移动终端轻松实现,房子、车子、各种电子产品都可以联网,实现数字化生活。用户数、设备数以及设备类型都将比以往任何时候都要多,设备连接密度急速扩张,最终达到每平方公里200000个连接。这些“海量物联网”对移动通信网络的能力提出了许多新的需求,而4G LTE网络及其后续演进版本是无法满足这些需求的。然而,5G技术将会带来革命性的突破,5G网络可以实现千亿个海量链接,5G的应用将开启物联网的新时代,带给用户全新的体验。

  这些移动网络的新需求意味着新的5G无线空口的必要性,空口技术在5G中处于重要的地位,是未来5G技术的核心之一。业界对5G主要关键技术,如大规模天线阵列、毫米波技术、新型空口设计,vRAN无线虚拟化,SDN软件定义网络等已经展开深入研究和研发。

  贝尔实验室引领5G创新

  作为LTE、微基站以及虚拟化产品方面的领导者,阿尔卡特朗讯致力于帮助移动运营商构建一个强大的4G网络,为未来进入5G时代作好准备。阿尔卡特朗讯以及贝尔实验室于5G系统研发方面处于领先地位,在全球各个主流的5G移动通信系统研发项目(如5GPPP、NGMN、ITU、3GPP等)之中扮演着重要的角色,并在5G方面投入了巨大的研发力量,全方位地开展了针对5G的研究,项目包括:5G无线空口设计、大规模天线阵列MIMO设计、毫米波频段无线传播性能仿真、5G与4G和WLAN的融合组网方案、将NFV及SDN技术部署于移动通信网络的方案设计等。2011年贝尔实验室就提出了大规模M IM O阵列天线技术,包括3D-MIMO,可使能量效率提升10倍,有可能成为5G网络最具革命性的技术之一。

  图1: 5G技术演进路线

  近期,贝尔实验室还与全球顶级移动运营商以及一流的大学合作进行5G系统的研发,包括NTT DoCoMo、韩国电信(KT)及飞思卡尔(Freescale)等。2015年6月17日,贝尔实验室与德国德累斯顿工业大学签署协议,共同推进5G网络发展。合作协议专注于使5G网络效率最大化相关技术的开发与测试,满足人机不断增长的连通需求。2015年7月,阿尔卡特朗讯宣布与电信领域的16家领先业内机构强强联合,共同推进一款5G空中接口的研发进程。这款空中接口运行于6 GHz以下频谱,专为5G网络量身定制。这一项目名为“FANTASTIC-5G”,其专注于提升下一代移动网络的容量、灵活性及能耗效率。

  同时,阿尔卡特朗讯还积极倡导统一的5G空口技术UF-OFDM,并在业内首先实现该5G候选波形的原型验证。UF-OFDM基于通用滤波的正交频分复用技术,这种技术是现有LTE移动通信无线接入网络所采用的OFDM技术以及SC-FDMA单载波频分多址接入技术经过融合与扩展的产物,它在光发射机之中额外增加了一组状态可变的滤波器,可以改善频谱成型,并能灵活地提供符号之间的保护间隔,使得5G通信系统低频段无线接入网络可以提供比现有LTE网络更高的性能以及鲁棒性——尤其是对于以短的突发数据为特征的窄带传输业务、信息以及终端设备信令的传输,同时保证为短的传输间隔降低延迟。

  阿尔卡特朗讯在2014年和2015年的世界移动通信大会,以及2015年的NGMN会议上展示了其在UF-OFDM领域的研究。当今4G LTE网络中使用的数字多载波调制方法,正交频分复用(OFDM),只在为智能手机提供流量时才表现出最佳性能。随着物联网和机器对机器通讯使流量变得更加多样化,对新型数字无线波形的要求也随之而来。具体要求是其在此类连通中更有弹性,并能保证5G网络的性能和服务质量。从而使在5G网络中保持智能手机和大量感应流量之间UF-OFDM的最优化成为可能。

  携手合作伙伴,助力vRAN向5G迈进

  网络虚拟化是未来5G网络的关键技术,而5G 无线侧vRAN则是虚拟化在无线接入网的具体应用。vRAN的引入将极大改变现有网络架构与基站形态,网络服务将更加灵活,网络容量也将更具弹性。vRAN虚拟化基于集中化处理、协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架。vRAN技术还可以进一步地提升移动通信网络的灵活性与网络指标性能,从而使得未来的5G网络具备应对移动数据流量“海啸”的能力。

  2015年5月19日,阿尔卡特朗讯与韩国最大的通信服务运营商KT签署了谅解备忘录,致力于共同开发、设计未来的5G网络架构。此次为其承建未来的5G网络,主要的技术关注点在于上海贝尔研发的vRAN虚拟化无线接入网。上海贝尔的vRAN虚拟化方案基于通用虚拟化处理平台,可实现资源共享、具有高性价比、高可靠性、部署容易等特点。韩国电信负责人表示,双方都很重视虚拟化以及云架构服务模式的战略意义,期待此次合作能够通过vRAN创造全新一代5G网络,实现更快的速率,更低延迟以及更高的灵活度。这一技术可以帮助运营商实现:

  l 无线资源共享,动态地满足客户、市场和环境不断变化的需求

  l 减少机房占地,降低能源消耗,减少建网成本和运营支出

  l 同时提升网络容量和可靠性,向未来网络平滑演进

  图2:vRAN端到端系统架构

  在此之前,我们已经与中国移动展开了紧密合作,在业界率先推出下一代绿色无线接入网络vRAN产品方案。早在2011年双方签署协议,采用Co-Creation(联合创新)合作模式,共同研究基于通用处理平台的C-RAN技术和产品。双方共同创立了联合研究、共同开发、同步测试的全新合作模式,实现优势互补和强强联合。仅用了短短2年多的时间,基于通用平台的无线接入网方案在2014世界无线电大会上首次亮相,实现了完美演示。

  近年来,上海贝尔在移动云化领域持续创新,不断推进移动网络虚拟化进程:通过实验室搭建的5G测试平台,设立了面向5G技术的测试评估机制,加速5G研究和产业化进程,为5G技术的发展搭建桥梁。此外,上海贝尔还牵头了国家重大专项vRAN项目,此项目研究重点是采用通用硬件来统一不同移动技术产品,并采用软件来实现不同网络功能虚拟化,以期降低管道设备成本,提高网络运用效率。该项目还承载着核心技术突破、资源集成和推动中国科技发展的重任,为了保证vRAN项目的顺利实施,上海贝尔与合作伙伴中国移动展开了联合研究、共同开发、能力测试等合作。2014年12月,中国移动通信研究院会同英特尔技术的专家来到上海贝尔创科园实验室,就国家重大专项vRAN项目的完成情况进行了初步验证测试。各方技术专家就技术实现细节和测试结果进行了深入探讨,认为我们的技术实现已完全满足了国家重大专项的合同要求,充分论证了vRAN商用部署的技术可行性,可继续后续现场验证计划。

  2015年6月,上海贝尔携手中国移动,在北京清华大学开展了针对vRAN虚拟无线接入网技术的现场应用试验。本次现场试验中,上海贝尔部署的vRAN网络覆盖了清华大学内约0.8平方公里的工作、生活和学习区域,校内近5万7千名学生和教师,横跨整个校园,不同区域和人群表现出了不同的流量需求。而vRAN的这种跨越全网资源的灵活扩展、负载均衡调节及实时迁移能力始终能够让校内用户获得流畅的网络体验,并且成本和能耗也严格控制在相关指标范围内。凭借着vRAN网络的高度灵活性、可扩展性和低能耗特点,顺利通过了工信部电信研究院相关测试专家验收。现场专家受国家科技重大专项委托,细致全面了解了vRAN技术发展方向,当场对vRAN测试结果给予了高度评价。本次vRAN试验成功,进一步树立了上海贝尔网络功能虚拟化领域的领先地位,也为今后的vRAN商业发展打下了坚实基础。

  上海贝尔与中国移动紧密合作,推出了基于通用平台的无线LTE vRAN虚拟化解决方案,并在近两年国际通信展会上进行了一系列联合展示,包括2014巴塞罗那世界移动通信大会,2014亚洲移动通信展,2015上海世界移动通信大会。基于阿尔卡特朗讯vRAN商用设备原型,展示了在线高清视频播放,实时视频监控,设备故障快速切换、虚拟处理资源在线迁移等应用,帮助运营商提升了用户体验。vRAN平台和业务演示的成功亮相,充分展示了阿尔卡特朗讯在引领下一代RAN架构演进方面的研发实力。

  阿尔卡特朗讯在5G领域持续创新,不断推进面向5G的下一代vRAN网络架构,推动新技术和新应用,让用户将能体验到更高速的数据传输和视频应用,万物将互联互通,实现信息随心至,万物触手可及。5G将揭开未来移动通信技术的崭新一页,构筑起未来网络的新起点。




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