5G条件下的智能网络如何解决移动性管理后知后觉难题?5G标准化版本有哪些基本特性?5G网络发展的最终趋势是什么?蜂窝定位的精度与北斗定位的差距有多大?如何解决卫星和5G融合难题?在4月29日召开的5G和网络发展战略研讨会上,中国信科集团大唐移动通讯设备有限公司李国庆做了《顺应发展趋势,持续创造价值》的主题报告并指出,智能网络是5G发展的最终趋势,载波相位技术将大大提升蜂窝系统定位精度,立体融合网络架构最终解决卫星和5G的融合难题。
5G赋能垂直领域
李国庆介绍,随着业务需求和技术进步的推动,5G赋能垂直领域要经历三个阶段。
第一个阶段是启动部署阶段(2019年到2020年),要完成全国主要城市的覆盖,主要以宏基站的部署为主,支撑的主要业务类型就是增强的移动宽带业务。支撑的标准和技术包括Release15里面的基础组网方案的技术还有大规模天线。
第二个阶段是完整网络阶段(2021年到2023年),要形成全覆盖,并提升热点区域容量。小基站部署的比例会逐渐增加,虽然以增强的移动宽带为主,但是垂直行业的应用会逐渐显现。这阶段主要基于的标准版本就是Release16,由于节点数量的增加,密集组网技术会变得非常重要。面向垂直行业的低时延、高可靠以及V2X的技术会成为这个阶段的支撑技术。
第三个阶段是能力提升阶段(2023年到2025年),网络性能和能力会进一步增加,垂直行业的应用会形成一定的规模。Release17包括往后的标准版本的如毫米波、高精度定位等有竞争力的特性会在这一阶段引入网络。
天地一体化是5G标准化版本的迭代方向
李国庆指出,5G标准化版本目前使用R15,今年年中将上线R16,预计明年迭代R17,迭代变化透露出5G标准化不同版本的特性差异,也明示了迭代的前进方向。
第一类就是基础特性。R15包括大规模天线、移动性、载波聚合、双连接等网络基本性能,R16引入了定位、终端节能等新的基础特性,R17,将会引入广播独播的特性。
第二类是物联网相关技术。R16针对NR完成了V2X的标准化制定,增强了低时延高可靠等工业物联网技术,R17会继续会对现有的标准化进一步进行增强。
第三类是卫星网络。卫星网络是希望通过卫星的大覆盖特点延伸5G系统的一个覆盖和部署。R16开始进入标准化,R17会推动包括让卫星和5G的融合应用于物联网的场景。
第四类是组网管理。在较低次,会采用类似于无线中继包括远端干扰控制这样底层的技术进一步拓展网络的覆盖。面对各种类型节点引入5G的网络会变得很复杂的网络管理难题,大唐借鉴了4G的sam和MDT的思路的基础上,通过采用人工智能技术对5G的网络管理或运维开展新的探索。
按照这个趋势,预测R18及以后的版本,应该在天地一体化、组网和管理等自动化IOT的物联网方面会持续增强。
智能网络是5G发展的最终趋势
李国庆指出,5G网络发展有三个趋势。第一个趋势就是继续把面向物联网的网络功能进一步地丰富和增强,真正达到一个赋能垂直行业的目标;第二个趋势就是要依赖于卫星系统和5G系统融合构建天地一体化的网络,形成全域覆盖;第三个趋势就是采用智能化技术应对不断增加的网络复杂度,从而达到更好的运维管理,会越来越向智能网络目标迈进。
高精度定位是5G系统真正赋能垂直行业非常重要的指标。面对赋能垂直行业的趋势,大唐重点开展了高精度定位方面的研究。现在基于卫星网络的高精度定位没有办法在室内使用。借鉴卫星定位系统,采用基于载波相位的高精度定位技术,地面终端不仅要接收卫星发射的定位参考信号,还要测量载波的相位,通过测量载波的相位提升精确度。
载波相位技术在蜂窝系统里达到5.4公分以下的定位精度。采用载波相位技术提高蜂窝系统的定位精度,是当下的最优选择。一是实现较简单。在蜂窝系统里面,可以发射纯正旋的信号,基站和终端之间的信道环境也相对比较单纯,不管是发射还是接收都是比较简单的。二是定位更精确。基站和终端之间的距离短,信噪比、信号强度都会有很大的优势,在定位精确度方面也能够很轻易地做到很高。三是配置更灵活。基站和终端之间天然就是一个双向通信的关系,可以对定位载波的发送进行协商,在开销和定位性能之间取得一个很好的折中。目前评估结果表明,采用载波相位,蜂窝系统能够达到5.4公分以下的定位精度。
立体融合网络架构解决卫星和5G的融合难题
李国庆认为,5G系统和卫星的融合分为三个阶段。一是业务互通阶段。在2020年前后,实现业务互通。利用卫星网络广覆盖优势透传5G信号。二是体制融合阶段。把部分5G基站功能在卫星上实现,引入新建链路,在卫星节点和地面节点之间进行网络功能合理划分,在卫星的频谱和5G的频谱之间个建立更有机的协调复用。三是系统融合阶段。通过虚拟化的技术进行配置,卫星节点和地面节点完全成为一体,在运维上也整体考虑。
李国庆介绍,卫星和5G融合服务的三种类型。第一类是连续性服务,不管是5G还是卫星,覆盖范围总是有限的。在从一个范围进入到另外一个覆盖范围的时候,要保证服务的连续性。第二类是普遍性服务。5G网络有很多的盲区,可能受到自然灾害的影响而导致没有办法正常提供服务。卫星网络可以作为一个应急通信手段,作为备份承载相关的业务。第三类是可扩展性服务。卫星网络的特点是广覆盖,对于很多对时延不敏感的业务,能够在5G网络比较繁忙的时候转到卫星网络上传输,是一种非常经济和高效的方式。
李国庆指出,立体融合网络架构解决卫星和5G的融合难题。卫星和5G的融合比较复杂。在高处有静止卫星的轨道,下面还有中低轨的卫星,地面是陆地的网络,之间还有以飞机或者热气球等形式存在的凌空的通信平台。如何把这个多层次的节点有机地结合起来形成一张网络?大唐的做法就是:具体分析每一个节点在网络里面的角色,把网络的功能在这些角色之间做一个合理的划分,包括它们之间的通信的关系,这样就形成了一套立体融合的网络架构,这是大唐目前取得的阶段性成果。
新型的移动性管理呼唤智能化网络结构。如何解决移动性管理后知后觉的难题?经李国庆团队研究,采用预测方法,在终端移动的时首先预测它当前的位置,然后根据一些大数据的分析预测它下一阶段的位置,判断要切换的目标网络及发起切换的最好时机。预测主要依赖人工智能技术,把人工智能和5G网络有机地结合起来。这需要在接入网、核心网都引入了机器学习的功能,在系统之外也引入远端控制单元,通过现有网络、现有网元之间的沟通,形成了支持定制化移动性管理的智能化5G网络架构。
应对5G发展趋势的大唐方案
李国庆介绍,大唐提供5G全场景的部署场景,包括无线网、承载网以及核心网。在无线侧,大唐不仅能提供64TR、32TR的大覆盖的宏基站的产品,也可以提供一系列的微基站的产品。在室分系统,大唐也可以提供类似于DAS包括智慧DAS之类的产品。
面向垂直行业,大唐专门开发了边缘计算的服务器,能够和基站产品紧密地结合在一起去满足不同垂直行业应用需求下的处理能力、存储能力的个性化需求。
从业务的角度,前期大唐主要是和全国各地的运营商客户一起合作,充分发挥5G在大带宽、高速率方面的优势,在AR、VR以及高清视频、全景直播方面进行了很多的探索。在面向垂直行业方面,大唐也和相关的合作伙伴在旅游、制造、教育、医疗、智能交通等各个方面开展了非常多的尝试。
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