再不了解就OUT了!讀懂5G要了解的關(guān)鍵字:大規(guī)模天線……

新財(cái)富APP(), 溝通資本與分析師的橋梁,提供有深度的見(jiàn)解

作者 中信建設(shè) 武超則

定義5G:新一代移動(dòng)通信系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)人、物全面通信

5G概念由需求確定,商業(yè)或提前宣傳

5G(FifthGeneration)是第五代移動(dòng)通信的簡(jiǎn)稱(chēng)。這里強(qiáng)調(diào)了使用場(chǎng)景“移動(dòng)通信”和發(fā)展階段“第五代”。移動(dòng)通信自上世紀(jì)70年代出現(xiàn),到目前已經(jīng)經(jīng)歷了四代更迭。

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對(duì)于移動(dòng)通信的斷代,實(shí)際并不嚴(yán)格,可以從三個(gè)角度理解:需求、技術(shù)和商業(yè)。

需求斷代:這是移動(dòng)通信斷代的主要依據(jù),也可以看為1G~4G的定義。每一次移動(dòng)通信的升級(jí),對(duì)應(yīng)了下行速率約10倍的提升。需求斷代有明確的需求指標(biāo)支撐,如4G要求下行速率1Gbps等。5G和之前幾代移動(dòng)通信的不同點(diǎn)在于,其對(duì)需求指標(biāo)除了傳統(tǒng)的峰值速率指標(biāo),還提出了包括體驗(yàn)速率、頻譜效率、空間容量、移動(dòng)性能、網(wǎng)絡(luò)能效、連接密度和時(shí)延等八個(gè)而非一個(gè)關(guān)鍵要求。

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技術(shù)斷代:1G~4G每一代通信系統(tǒng)都有一個(gè)核心技術(shù),按照技術(shù)斷代其實(shí)是選取了每一代的代表性技術(shù)作為標(biāo)簽,例如,1G時(shí)代的頻分多址(FDMA)、2G時(shí)代的時(shí)分多址(TDMA)、3G時(shí)代的碼分多址(CDMA),4G時(shí)代的正交頻分多址(OFDMA)等。隨著技術(shù)的提升,頻譜效率也相應(yīng)有了提升。

商業(yè)斷代:商品同技術(shù)一樣是持續(xù)升級(jí)的,并不會(huì)斷代,所以每當(dāng)新一代移動(dòng)系統(tǒng)落地時(shí)商品的提前宣傳屢見(jiàn)不鮮。如運(yùn)營(yíng)商之前將HSPA+(即3.75G)宣傳成4G;“4G+”等概念一定程度也是商業(yè)概念;還有LTE和4G一起宣傳,實(shí)際上LTE的早期版本是不能滿(mǎn)足4G需求斷代中的性能指標(biāo)??梢灶A(yù)料到,5G即將爆發(fā)之前,會(huì)有一系列標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品、服務(wù)以5G作為商業(yè)宣傳出現(xiàn)。

5G全面包含物聯(lián)網(wǎng),成為終端增量支撐

從從5G規(guī)定的8大指標(biāo)可以看出,5G將會(huì)是一個(gè)全面的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)ITU的5G愿景,5G將會(huì)面向三大場(chǎng)景:增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景(Enhancedmobilebroadband,eMBB)、低時(shí)延高可靠場(chǎng)景(
Ultra-reliableandlowlatencycommunications,URLLC)和大連接低功耗場(chǎng)景(
Massivemachinetypecommunications,mMTC)。從經(jīng)濟(jì)效益層面出發(fā),不適合通過(guò)一張網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足三大場(chǎng)景,于是ITU提出利用三種網(wǎng)絡(luò)覆蓋此三大場(chǎng)景。在我國(guó)的5G標(biāo)準(zhǔn)中考慮人口因素還增加了高密度覆蓋場(chǎng)景。

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如果說(shuō)4G是3G的長(zhǎng)期演進(jìn)結(jié)果,那么5G中的增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景可以看為4G的長(zhǎng)期演進(jìn)(但這種演進(jìn)因?yàn)榫幋a等技術(shù)的不同具有顛覆性)。而5G相比4G的增量在于后兩大場(chǎng)景對(duì)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的覆蓋。近年,智能手機(jī)逐漸飽和,電腦更是出現(xiàn)銷(xiāo)量下滑,物聯(lián)網(wǎng)終端成為未來(lái)通信終端的增量,成為延續(xù)通信終端數(shù)量增長(zhǎng)的支撐點(diǎn)。5G將會(huì)全面支持人與人、人與物和物與物的智能互聯(lián)。

迎接5G:甲方ITU5GG時(shí)間表已定愿景,乙方83GPP2018初步回應(yīng)

根據(jù)現(xiàn)有國(guó)際組織的時(shí)間表,5G將于2020年商用,然而實(shí)際商業(yè)環(huán)境中的5G概念產(chǎn)品很可能早已魚(yú)貫而出了。如美國(guó)通信運(yùn)營(yíng)商Verizon最近推出了Verizon“5G”標(biāo)準(zhǔn),從編碼、傳輸信號(hào)結(jié)構(gòu)等角度同全球范圍5G的標(biāo)準(zhǔn)難以融合,將其說(shuō)成是5G值得商榷。由于5G商業(yè)噱頭的宣傳難以把握,本文對(duì)5G的探討僅基于需求和技術(shù)的定義展開(kāi)。

對(duì)對(duì)4G落地過(guò)程的對(duì)比可以更深入了解5G目前的狀態(tài)。為了保證各廠家手機(jī)在世界范圍通信正常,全球范圍通信標(biāo)準(zhǔn)由聯(lián)合國(guó)專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)確立,需要經(jīng)歷“愿景確定”-“頻譜規(guī)劃”-“標(biāo)準(zhǔn)征集”-“標(biāo)準(zhǔn)制定”-“推出商用”幾個(gè)步驟;而國(guó)內(nèi)商用之前還需要工信部發(fā)放牌照。

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5G方面ITU時(shí)間表已進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)征集。2012年7月,在制定4G標(biāo)準(zhǔn)后,ITU開(kāi)始籌備啟動(dòng)5G愿景研究工作。無(wú)線通信部門(mén)主席和副主席在2014年2月會(huì)議上提出了“IMT-2020工作計(jì)劃”討論稿,并于2014年10月形成最終方案。方案明確了全球5G發(fā)展總體規(guī)劃、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)制流程等重大問(wèn)題,從而為后續(xù)的5G技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)ITU的愿景,5G的商用共分5個(gè)階段,10個(gè)步驟。ITU于2015年6月也制定了5G的時(shí)間表。5G已經(jīng)完成“愿景確定”步驟,由于5G“頻率規(guī)劃”復(fù)雜,將在“標(biāo)準(zhǔn)征集”階段同時(shí)完成“頻譜規(guī)劃”。

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其中重要的兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)是:(1)初步技術(shù)文檔的提交截止日期2019年年6月的ITU無(wú)線通信部門(mén)第32次會(huì)議和(2)詳盡技術(shù)規(guī)范文檔的提交截止日期:2020年年10月的ITU無(wú)線通信部門(mén)第36次會(huì)議。

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為了響應(yīng)ITU的號(hào)召,并在5G時(shí)代實(shí)現(xiàn)技術(shù)的主導(dǎo),全球相關(guān)組織都在積極布局5G研發(fā)。其中包括行業(yè)組織3GPP(第三代合作伙伴計(jì)劃)、IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))、NGMN(下一代通信網(wǎng)絡(luò)組織)、5GPPP(歐盟下設(shè)5G組織),以及地方組織IMT-2020(中國(guó))、5GAmericas(美國(guó))、5GForum(韓國(guó))、5GMF(日本)、5GRUS(俄羅斯)、TAICS(臺(tái)灣地區(qū))、FuTUREForum(中國(guó))等。

括其中負(fù)責(zé)技術(shù)面的組織包括3GPP和和IEEE,相當(dāng)于向ITU申請(qǐng)項(xiàng)目的乙方。而其他組織主要從需求端推動(dòng)5G發(fā)展。除此之外,很多具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的公司也都獨(dú)立對(duì)5G進(jìn)行描述,希望能夠獲得最終話(huà)語(yǔ)權(quán)。

對(duì)不同的組織的理解是有必要的,臺(tái)灣就在4G時(shí)代選擇了IEEE的WiMAX技術(shù),在4G發(fā)展中走了彎路。

3GPP:5G時(shí)代領(lǐng)跑,2018年商用第一版本,2019年第二版本

3GPP集合了全球重要的通信、IT廠商,其5G方案最為全面和完整,也是4G時(shí)代的權(quán)威。3GPP下屬RAN和SA部門(mén)負(fù)責(zé)5G項(xiàng)目,目前正在進(jìn)行5G的初步研究,2017年年3月會(huì)有階段性討論結(jié)果,以Rel-14的形式體現(xiàn)。目前各家廠商都在努力爭(zhēng)取,存在重大爭(zhēng)議的問(wèn)題通過(guò)推后討論方式處理。針對(duì)ITU的時(shí)間表,3GPP2018年年9月的Rel-15將是一個(gè)可用的商業(yè)版本,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化4G和5G混合組網(wǎng);而3GPP將于2019年年12月凍結(jié)Rel-16,于于2020年年2月月ITU舉行的第34次會(huì)議上提前提交5G最終對(duì)標(biāo)準(zhǔn),其中將對(duì)5G通信的所有細(xì)節(jié)進(jìn)行覆蓋,按照標(biāo)準(zhǔn)即可構(gòu)建完整的5G通信系統(tǒng)。

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IEEE:WiMAX時(shí)代強(qiáng)者,5G時(shí)代重要補(bǔ)充

IEEE是美國(guó)重要的通信標(biāo)準(zhǔn)化組織,曾提出WIFI、藍(lán)牙等全球通用通信標(biāo)準(zhǔn),之前提出的基于TD的WiMAX最終在同TD-LTE的競(jìng)爭(zhēng)中失敗。然而在5G時(shí)代,擁有WiMAX的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),再加上多年的積淀,IEEE在5G部分標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)制定中擁有一席之地。IEEE于2015年11月召開(kāi)多倫多5G峰會(huì),2016年1月成立了5G標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì),2016年7月形成了兩個(gè)方案:

案方案1:與與3GPP合作開(kāi)發(fā)。通過(guò)“LTEWIFI聚合”(LWA、eLWA等)系列技術(shù)將WIFI接入3GPP5G網(wǎng)絡(luò),提供寬帶接入服務(wù)。

方案2:獨(dú)立制定5G方案。通過(guò)沿用802.1OmniRAN的設(shè)計(jì)思路,兼容IEEE802.1的各種接入技術(shù)(如P802.1CF),提供靈活的寬帶接入方案。

兩種5G方案都不是完整的5G系統(tǒng),也并沒(méi)有完整的時(shí)間表。由于方案1的工作量較小,成為IEEE的首選5G方案。5G標(biāo)準(zhǔn)如果考慮集成IEEE的方案,可能同時(shí)使用WIFI和傳統(tǒng)移動(dòng)通信。

其他組織:5GPPP和和NGMN各有側(cè)重,同3GPP協(xié)同歐洲5GPPP發(fā)布了一系列白皮書(shū),涵蓋未來(lái)健康、工業(yè)、能源、汽車(chē)、網(wǎng)絡(luò)管理、教育娛樂(lè)等相關(guān)課題,同時(shí)資助了一系列5G相關(guān)項(xiàng)目,從項(xiàng)目中也可以了解到5G的一些重點(diǎn)研究領(lǐng)域。

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NGMN2006年成立,其主導(dǎo)發(fā)起人是包括中國(guó)移動(dòng)、DoCoMo、沃達(dá)豐、Orange、Sprint、KPN的7大運(yùn)營(yíng)商。作為運(yùn)營(yíng)商組織,發(fā)表了5G白皮書(shū)。NGMN在5G中扮演的角色是協(xié)調(diào)者,推動(dòng)5G的普及。而從其時(shí)間表中可以看出NGMN同3GPP的協(xié)同性,體現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)商對(duì)技術(shù)的支持。

地方組織:我國(guó)IMT-2020異軍突起,擁有重要話(huà)語(yǔ)權(quán)

全球還有若干地方組織對(duì)5G進(jìn)行研究,代表了全球各個(gè)區(qū)域?qū)τ?G的態(tài)度。日本明確表示,2020東京奧運(yùn)會(huì)上提供5G服務(wù);歐洲目標(biāo)掌握20%5G核心專(zhuān)利,獲得全球35%市場(chǎng)。然而近期Turbo編碼退出歷史舞臺(tái)一事將會(huì)減弱歐洲的影響力。

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我國(guó)IMT-2020(ITU項(xiàng)目選擇了相同的項(xiàng)目名)負(fù)責(zé)舉辦了全球第一屆5G研討會(huì)。其提出的5G需求“5G之花”被ITU幾乎全部接納。

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最后,很多公司也推出自己的時(shí)間表、標(biāo)準(zhǔn)和白皮書(shū),甚至開(kāi)發(fā)了相應(yīng)產(chǎn)品,試圖推進(jìn)5G標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)度。

·日本第一大移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商N(yùn)TTDOCOMO正研發(fā)高容量、低延遲、小能耗、低成本的5G網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng),包括5G核心網(wǎng)、大規(guī)模MIMO技術(shù)、高頻段5G小基站等。NTT預(yù)計(jì)會(huì)在2020年之前部署5G,并實(shí)現(xiàn)其與4GLTE系統(tǒng)的互通;2020年之后將部署60GHz以上的“5G+”,并能確保5G終端在“海量”小小區(qū)、微小區(qū)之間平滑、“無(wú)縫”的網(wǎng)絡(luò)切換。日本運(yùn)營(yíng)商軟銀還在9月9日啟動(dòng)了“5GProject”計(jì)劃。

·韓國(guó)SKTelecom曾表示將于2017年正式試用5G,并規(guī)劃部署5張5G試驗(yàn)網(wǎng);2020年正式商用5G;同時(shí)希望能在6GHz頻點(diǎn)以上的頻段部署5G,將優(yōu)先采取28GHz頻段。

·美國(guó)第一大移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商Verizon于8月聯(lián)合思科、愛(ài)立信、英特爾、LG、諾基亞、高通、三星,發(fā)布了4份5G無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范。

·高通近期甚至推出了首款應(yīng)用于5G網(wǎng)絡(luò)的芯片驍龍X50。該芯片基于28GHz毫米波段設(shè)計(jì),同時(shí)兼容4G和5G網(wǎng)絡(luò)。在編碼方案中,高通也十分積極,支持的LDPC碼成為了5G長(zhǎng)碼編碼標(biāo)準(zhǔn)。

·華為也發(fā)布了《5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)頂層設(shè)計(jì)理念》、《5G行業(yè)引用白皮書(shū)》等助力5G的發(fā)展。另外,華為也提出了一系列5G方案,在3GPP中努力爭(zhēng)奪話(huà)語(yǔ)權(quán)。近期的Polar碼入選控制編碼標(biāo)準(zhǔn)就由華為主推。我國(guó)運(yùn)營(yíng)商:三大運(yùn)營(yíng)商計(jì)劃明確,2018年最早試用我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商也紛紛對(duì)5G的落地時(shí)間進(jìn)行了表態(tài),表示2018年后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)。

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落地時(shí)間總結(jié):國(guó)內(nèi)2018年開(kāi)始初步商用,全球球3GPP搶跑者或撕裂標(biāo)準(zhǔn)

目前,全球3GPP成為實(shí)際5G的主導(dǎo)方。而所謂3GPP、IEEE、NGMN等組織背后是各大通信公司。相比4G時(shí)代,隨著通信公司的整合,5G時(shí)代大公司的發(fā)言權(quán)加重。所以這些組織的競(jìng)爭(zhēng)更深層次是公司的競(jìng)爭(zhēng)和公司所代表的國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)。5G的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全球標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,為了爭(zhēng)奪5G時(shí)代的話(huà)語(yǔ)權(quán),各方競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。3GPP中的標(biāo)準(zhǔn)制定環(huán)節(jié)存在一票否決方法,為了獲得最終的平衡,3GPP的結(jié)果往往“讓各家同樣不開(kāi)心”而非“讓某方開(kāi)心”。為了在討論中獲得優(yōu)勢(shì),最強(qiáng)勢(shì)的公司很可能推出早期產(chǎn)品以圖通過(guò)搶占市場(chǎng)獲得“事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)”的主動(dòng)權(quán)。

綜上,5G將在多個(gè)組織和廠商的討論后,在3GPP的主導(dǎo)下于2018年年9月確定早期標(biāo)準(zhǔn),2019年末~2020年初確定最終標(biāo)準(zhǔn),ITU將于2020年將此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行小幅修訂后宣布其為全球標(biāo)準(zhǔn)。

而其中高通等公司由于擁有技術(shù)話(huà)語(yǔ)權(quán),很可能提早發(fā)布相應(yīng)產(chǎn)品搶占市場(chǎng),而此舉也受到了美國(guó)、日本、韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商的支持。預(yù)計(jì)以上三國(guó)將有搶跑5G,可能。需要強(qiáng)調(diào)的是,4G時(shí)代三國(guó)就已經(jīng)有類(lèi)似布局,搶跑ITU并不奇怪。然而美國(guó)Verizon近期搶跑3GPP則略有不同,甚至可能破壞5G的統(tǒng)一性。

我國(guó)在5G各個(gè)組織之中的話(huà)語(yǔ)權(quán)相比4G時(shí)代又有提高,預(yù)計(jì)2018年開(kāi)始5G的預(yù)商用。

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剖析5G:接入和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完美結(jié)合,基站、終端、網(wǎng)絡(luò)全面升級(jí)

5G可行關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)成功,重要技術(shù)一覽無(wú)余

5G概念似乎特別抽象,然而其落地是以一系列技術(shù)的落地來(lái)體現(xiàn)。我國(guó)工信部于今年1月7日正式啟動(dòng)了5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn),分關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證、技術(shù)方案驗(yàn)證和系統(tǒng)方案驗(yàn)證三個(gè)階段推進(jìn)實(shí)施。

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9月22日,第一階段試驗(yàn)宣布成功。試驗(yàn)充分驗(yàn)證了大規(guī)模天線、新型多址、新型多載波、高頻段通信、先進(jìn)編碼(極化碼)調(diào)制、超密集組網(wǎng)、全雙工等7個(gè)無(wú)線關(guān)鍵技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)切片、移動(dòng)邊緣計(jì)算、控制和承載分離、網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)等4個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)在5G場(chǎng)景需求的技術(shù)可行性。一階段試驗(yàn)參與的公司包括華為、愛(ài)立信、中興、三星、上海貝爾、大唐電信和英特爾。

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在完成了一階段試驗(yàn)后,后續(xù)試驗(yàn)預(yù)計(jì)將會(huì)更加順利地展開(kāi)。論圍繞這些技術(shù)討論5G前瞻性的投資機(jī)會(huì)似乎更加有意義。其中無(wú)線關(guān)鍵技術(shù)指手機(jī)等終端和基站之間的關(guān)鍵通信技術(shù),用術(shù)語(yǔ)“NewRadio”(NR)代表新的通信技術(shù)方式,NR可是以看成是LTE的的5G版本;網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)指基站組網(wǎng)和基站與城域網(wǎng)之間通信的關(guān)鍵技術(shù)。

無(wú)線關(guān)鍵技術(shù):為提升傳輸效率全面升級(jí)終端

對(duì)5G無(wú)線技術(shù)理解,最直觀地是掌握通信最核心的原理——香農(nóng)公式。公式指導(dǎo)了歷代無(wú)線通信的設(shè)計(jì),成為最經(jīng)典的通信原理。

通信系統(tǒng)理論傳輸最大信息量=收發(fā)其中一端最少天線流數(shù)×帶寬×信號(hào)質(zhì)量函數(shù)

5G無(wú)線關(guān)鍵技術(shù)大多數(shù)圍繞上面原理展開(kāi),還有部分目標(biāo)是提高用戶(hù)數(shù)量和降低時(shí)延。

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大規(guī)模天線(MassiveMIMO):信號(hào)傳輸?shù)摹案呒芄歉蓸颉?/p>

多天線(MIMO)技術(shù)由貝爾實(shí)驗(yàn)室在20世紀(jì)90年代提出,早在3G時(shí)代就被引入無(wú)線通信領(lǐng)域,4G中也是關(guān)鍵技術(shù)之一。經(jīng)歷多年發(fā)展,多天線技術(shù)已經(jīng)演進(jìn)為大規(guī)模天線技術(shù),擁有更多的收發(fā)終端。根據(jù)香農(nóng)公式,通過(guò)MIMO技術(shù)可以獲得兩個(gè)好處:

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(1)提高效率:將天線分組,通過(guò)提高天線信道流數(shù)提高香農(nóng)公式的第一項(xiàng),,可以比喻為通過(guò)建立高架橋?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的并行傳輸;

(2)提高信號(hào)質(zhì)量:每組天線利用波束形成(定向發(fā)射)技術(shù)提高信號(hào)強(qiáng)度,從而提高香農(nóng)公式第三項(xiàng)。在高頻段的信號(hào)增強(qiáng)、高頻信號(hào)的覆蓋能力方面應(yīng)用更加必要,相當(dāng)于確定了直連通道高架橋的方向。

大規(guī)模MIMO技術(shù)是3GPP中研究的最重要的議題之一,大規(guī)模MIMO技術(shù)可以支持百根量級(jí)天線和十?dāng)?shù)天線流數(shù);而現(xiàn)有的LTE一般為20根天線以?xún)?nèi),形成兩組天線。大規(guī)模MIMO相比傳統(tǒng)MIMO技術(shù)進(jìn)一步挖掘空間資源,充分地利用了頻譜效率。

雖然標(biāo)準(zhǔn)仍在爭(zhēng)論,但是多天線技術(shù)目前已經(jīng)可以應(yīng)用。軟銀已于9月16日在全國(guó)43城市的100個(gè)基站中使用相關(guān)技術(shù)。東京城區(qū)4個(gè)位置的測(cè)試表明多天線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)約6.7倍的通信速度提升。據(jù)估計(jì),軟銀的多天線供貨商為我國(guó)中興通訊和華為。而中興通訊的MassiveMIMO產(chǎn)品已在國(guó)際屢屢獲獎(jiǎng),而大唐電信的MassiveMIMO也已集成了256個(gè)天線。上海也已經(jīng)有了大規(guī)模MIMO的試點(diǎn)。我國(guó)運(yùn)營(yíng)商中,中國(guó)移動(dòng)近期曾公開(kāi)表示將會(huì)在4G網(wǎng)絡(luò)中率先部署大規(guī)模天線技術(shù),提升用戶(hù)體驗(yàn)。

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我國(guó)本次5G試驗(yàn)中,大唐大規(guī)模天線采用256個(gè)天線,128個(gè)射頻通道;采用10個(gè)終端,每個(gè)終端可以支持雙流傳輸。根據(jù)測(cè)試結(jié)果,在用戶(hù)分散情況下,以100MHz帶寬傳輸,峰值速率可以達(dá)到4Gbp/s,是單用戶(hù)場(chǎng)景的8倍。可見(jiàn)MIMO技術(shù)在提高并發(fā)性中的作用。另外需要注意的是,MIMO技術(shù)的性能同用戶(hù)的分布有很大關(guān)系,對(duì)于高密度場(chǎng)景性能會(huì)有下降。

新型多址:搭建更多專(zhuān)線,送貨不顧冗余,拆除減速帶

多址技術(shù)指基站區(qū)分用戶(hù)的技術(shù),其中的“址”代表“用戶(hù)端”。3G時(shí)代的CDMA、4G時(shí)代的OFDMA作為多址技術(shù)都是移動(dòng)通信中最重要的技術(shù)之一。

多址技術(shù)主要目的在于提高基站接入用戶(hù)的數(shù)量。為達(dá)到此目的,5G使用的多址技術(shù)將會(huì)在原有多址技術(shù)的基礎(chǔ)上繼續(xù)增加用戶(hù)。然而用戶(hù)的增加會(huì)造成用戶(hù)之間信號(hào)的干擾。華為、中興、大唐等廠商通過(guò)精心設(shè)計(jì)提出的SCMA(基于多維調(diào)制和稀疏碼擴(kuò)頻的稀疏碼分多址技術(shù),華為提出),MUSA(基于復(fù)數(shù)多元碼及增強(qiáng)疊加編碼的多用戶(hù)共享接入技術(shù),中興提出),PDMA(基于非正交特征圖樣的圖樣分割多址技術(shù),大唐提出)算法,基于用戶(hù)信號(hào)的特點(diǎn)(如稀疏性),實(shí)現(xiàn)了在接收端通過(guò)計(jì)算抑制干擾的多址技術(shù)。如果將信息傳遞過(guò)程比喻為運(yùn)送拼圖,4G時(shí)代送達(dá)的拼圖不存在錯(cuò)誤,而5G時(shí)代送達(dá)的拼圖可能出現(xiàn)多余拼圖,需要用戶(hù)在終端處處理實(shí)現(xiàn)最終信息的正確接收。

同時(shí),新型多址技術(shù)還將集成免調(diào)度傳輸,有效簡(jiǎn)化信令流程,降低時(shí)延。這可以比喻為高速路上拆除了減速帶,提升了傳輸效率。

在我國(guó)的5G試驗(yàn)中,相比LTE華為、中興下行吞吐量性能增益超過(guò)86%,華為、中興、大唐上行用戶(hù)連接能力均可提升3倍。

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新型多載波:高速公路動(dòng)態(tài)劃線,實(shí)現(xiàn)不同“車(chē)流”分流

OFDM技術(shù)存在子載波的頻譜外泄,對(duì)同步性要求較高。濾波器組多載波調(diào)制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,可以更靈活地進(jìn)行業(yè)務(wù)配置,是5G時(shí)代最重要的底層技術(shù)之一。

濾波器組多載波調(diào)制技術(shù)是OFDM的改進(jìn)。濾波器組多載波調(diào)制技術(shù)可以針對(duì)子帶進(jìn)行濾波,為不同業(yè)務(wù)配置不同的時(shí)延、帶寬等參數(shù),自適應(yīng)地應(yīng)對(duì)高速移動(dòng)、物聯(lián)網(wǎng)、語(yǔ)音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等各類(lèi)5G業(yè)務(wù)。同時(shí)對(duì)保護(hù)帶的要求較低,進(jìn)一步提升了頻譜效率?,F(xiàn)有的技術(shù)包括F-OFDM(華為提出)、FB-OFDM(中興提出)和UFOFDM(上海貝爾提出)等。

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可以將多載波技術(shù)比喻為車(chē)流的分流。通過(guò)配置不同的參數(shù),信息的傳遞更加更加靈活,業(yè)務(wù)之間干擾減少。

全頻譜接入:增加超寬快車(chē)道,不同頻率路面坑洼成議題

根據(jù)香農(nóng)公式,5G時(shí)代超高的通信速率需要頻率上大帶寬的支持。4G時(shí)代的載波聚合技術(shù)已經(jīng)試圖高效利用低頻資源。5G時(shí)代更需要開(kāi)發(fā)未利用的頻率資源。

5G的無(wú)線技術(shù)可由5G新空口(包括6GHz以下低頻技術(shù)和6GHz以上高頻技術(shù))和4G演進(jìn)空口兩部分組成。其中5G低頻新技術(shù)用于增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景,高頻新技術(shù)聯(lián)合低頻技術(shù)組網(wǎng)用于熱點(diǎn)地區(qū);4G演進(jìn)技術(shù)作為補(bǔ)充。所以高頻技術(shù)僅用于人與人之間的高速通信;低頻技術(shù)用于人與人的通信和物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。

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不同于4G時(shí)代,5G頻譜并沒(méi)有提前確定,這也是由于5G面臨高頻段通信技術(shù)的加入,而此技術(shù)尚未在全球達(dá)成共識(shí)。為了統(tǒng)一全球的毫米波頻率標(biāo)準(zhǔn),ITU在WRC-15會(huì)上通過(guò)了2019年WRC-191.13議題:審議國(guó)際移動(dòng)通信未來(lái)發(fā)展的頻譜需求和候選頻段。同時(shí)公布了24GHz到86GHz之間的全球可用頻率的建議列表:24.25–27.5GHz,31.8–33.4GHz,37–40.5GHz,40.5–42.5GHz,45.5–50.2GHz,50.4–52.6GHz,66–76GHz,81–86GHz。

美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)已于2015年10月21日發(fā)布了擬議規(guī)范公告(NPRM),針對(duì)28GHz(27.5-28.35GHz)、37GHz(37-38.6GHz)、39GHz(38.6-40GHz)和64-71GHz頻帶提出全新且靈活的服務(wù)規(guī)則。今年7月,F(xiàn)CC又立法確定了這些頻率的應(yīng)用。而日本NTT也已提議將3.5GHz、4.5GHz和28GHz頻段作為5G服務(wù)的潛在備選頻段,并已將3.5GHz用于4G服務(wù)。

頻率的選擇對(duì)于通信系統(tǒng)的建設(shè)成本至關(guān)重要。根據(jù)Friis傳輸公式,無(wú)線電波在空氣中傳播的能量衰減正比于頻率的平方。因此現(xiàn)有的無(wú)線通信系統(tǒng)一般基于低頻實(shí)施,也有800MHz左右的頻段被稱(chēng)為“黃金頻段”的說(shuō)法。同時(shí)在更高頻率上,空氣中的水蒸汽等因素阻礙電磁波的傳播因素更加明顯,因此需要找到這類(lèi)干擾最小的“大氣窗口”進(jìn)行電信服務(wù)的開(kāi)展,而美日提到的這些頻點(diǎn)正是大氣窗口所在頻點(diǎn)。

必須要指出的是,高頻除了覆蓋能力的下降,傳輸中的多徑等效應(yīng)進(jìn)一步提升。信號(hào)處理的難度也進(jìn)一步提升。高頻信號(hào)波長(zhǎng)更短,對(duì)其相位的控制精度和工藝密切相關(guān),對(duì)于噪聲更加敏感。同時(shí)高頻信號(hào)在放大等處理時(shí),非線性更加明顯。另外,高頻信號(hào)的處理同材料密切相關(guān),新的半導(dǎo)體材料工程也成為高頻半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究課題之一。

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面對(duì)世界各國(guó)的5G頻率布局,我國(guó)也采取了一系列行動(dòng)。(1)我國(guó)5G推進(jìn)組已完成2020年我國(guó)移動(dòng)通信頻譜需求預(yù)測(cè),結(jié)果顯示:到2020年,我國(guó)移動(dòng)通信頻譜需求總量為1350~1810MHz,目前我國(guó)已規(guī)劃了687Mz移動(dòng)通信頻譜,因此還需要新增663~1178MHz頻譜。(2))而8月印發(fā)的《國(guó)家無(wú)線電管理規(guī)劃(2016-2020年)》中闡述了我國(guó)“十三五”期間無(wú)線電管理的主要任務(wù),其中,在“創(chuàng)新頻譜管理,提高資源利用效率”方面提到,我國(guó)將完善陸地移動(dòng)通信頻率規(guī)劃,適時(shí)開(kāi)展公眾移動(dòng)通信頻率調(diào)整重耕,為IMT-2020(5G)儲(chǔ)備不低于500MHz的頻譜資源。(3)新的無(wú)線電管理?xiàng)l例將建立動(dòng)態(tài)頻譜共享機(jī)制和頻譜審計(jì)制度。(4)中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)無(wú)線通信技術(shù)工作委員會(huì)頻率工作組召開(kāi)會(huì)議已經(jīng)通過(guò)了《移動(dòng)通信頻譜重耕關(guān)鍵技術(shù)研究》報(bào)告。報(bào)告分析了移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜重耕需求,并對(duì)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的支持程度(面向“頻譜重耕”)作了研究,而且研究了頻譜重耕過(guò)程中包括頻點(diǎn)規(guī)劃、同頻干擾、鄰頻干擾等在內(nèi)的關(guān)鍵問(wèn)題。隨著VoLTE技術(shù)的開(kāi)展和3G的退網(wǎng),5G將在高頻率的同時(shí)重耕低頻資源。(5)現(xiàn)有2G、3G網(wǎng)絡(luò)通過(guò)VoLTE等技術(shù)替代逐步退網(wǎng),用于新無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

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事實(shí)上,正因?yàn)閹拰?duì)于5G的重要性,各個(gè)廠商早已瞄準(zhǔn)了高頻通信這一重點(diǎn)技術(shù)。在我國(guó)的5G試驗(yàn)中,愛(ài)立信(15GHz)、中興(15GHz)、三星(28GHz)、諾基亞和上海貝爾(28GHz)、華為(73GHz)都完成了高頻段測(cè)試。諾基亞利用射線追蹤電腦仿真證明72GHz頻段適合移動(dòng)業(yè)務(wù);三星主要關(guān)注28GHz和39GHz兩個(gè)頻段,并與NTTDoCoMo共同開(kāi)展28GHz頻段測(cè)試,研究潛在的超寬帶混合波束成形和波束追蹤技術(shù);三星和愛(ài)立信已經(jīng)通過(guò)合并多徑反射信號(hào)證實(shí)了在28GHz頻段建立可靠無(wú)線鏈路的可能性;愛(ài)立信同NTTDoCoMo及SK電信的試驗(yàn)將主要關(guān)注15GHz頻段的潛在可能性,并將探索新的天線技術(shù)以支持大規(guī)模MIMO;英特爾正在研究能夠支持在39GHz頻段實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接入和在60GHz實(shí)現(xiàn)Wi-Fi類(lèi)似的WiGig(2016年10月末剛剛獲得WIFI聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證)操作的芯片集。

我國(guó)此次5G試驗(yàn),第一階段主要圍繞關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證,由各廠家自己決定頻段。從第二階段開(kāi)始,要有統(tǒng)一的頻段,目前確定的是3400~3600MHz。第三階段之后,在3400~3600MHz基礎(chǔ)上,考慮增加低頻頻段,同時(shí)考慮引入6~100GHz的高頻段(28G、40G和70G等)。

除了利用高頻頻率,5G為了提高傳輸效率,提出更靈活地利用頻譜。(1)加速2、3G的退網(wǎng)實(shí)現(xiàn)頻譜共享;同時(shí)試點(diǎn)高頻頻譜的運(yùn)營(yíng)商之間的共享;(2)將WIFI用于5G組網(wǎng),拓展可用頻譜。WIFI相比傳統(tǒng)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)除了覆蓋范圍的變化,還有服務(wù)質(zhì)量(QoS)的保證。WIFI在非定義頻段實(shí)行搶占式接入,對(duì)于最低服務(wù)質(zhì)量不能保證。Verizon的5G版本對(duì)于WIFI十分重視,在QoS問(wèn)題也需要做出相應(yīng)解決方案。

信道編碼方式:改造汽車(chē),提高運(yùn)送質(zhì)量

最近信道編碼方式受到了矚目。信道編碼類(lèi)似于運(yùn)送貨物前將貨物重新打包固定,防止貨物在運(yùn)送過(guò)程中損壞或丟失。經(jīng)典的方法有漢明(Hamming)、格雷碼(Golay)、維特比碼(Viterbi)、Turbo、LDPC等,華為主推的Polar碼在3GPP的會(huì)議中成為了控制通道的編碼方式,在我國(guó)的5G試驗(yàn)中也進(jìn)行了展示。

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就在10月中旬的3GPP會(huì)議上,3GPP決定將LDPC確定為5G時(shí)代的長(zhǎng)碼編碼方式。Turbo最終退出歷史舞臺(tái),而Polar仍需要一段時(shí)間的積累。LDPC對(duì)于終端的計(jì)算能力要求進(jìn)一步提高,但是對(duì)于5G的低延時(shí)傳輸支持更好。LDPC的推動(dòng)方高通因此有潛在受益。而短碼編碼方面,Polar勝出。

此次勝出是我國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)核心通信標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)。Polar碼背水一戰(zhàn),力壓LDPC和Turbo成為控制通道編碼方式。這是我國(guó)通信行業(yè)廠商集體努力的結(jié)果,除了技術(shù)上的積累,各個(gè)廠商對(duì)于我國(guó)通信也的貢獻(xiàn)也令人敬佩。此次勝利是我國(guó)通信行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的勝利,體現(xiàn)了我國(guó)在全通通信業(yè)的話(huà)語(yǔ)權(quán)。

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對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)是CT、IT領(lǐng)域最核心的無(wú)形資產(chǎn)。這種資產(chǎn)可以通過(guò)表層的專(zhuān)利等有形方式和更深遠(yuǎn)的影響力等無(wú)形方式釋放。ErdalArikan教授已在美國(guó)對(duì)Polar碼專(zhuān)利進(jìn)行注冊(cè),而對(duì)于此專(zhuān)利的引用專(zhuān)利共有11個(gè),其中的四個(gè)都由華為公司提出,而四個(gè)專(zhuān)利中更有兩個(gè)全球?qū)@?,體現(xiàn)了其在Polar方面的影響力。而三星作為通信廠商名列第二。TI和希捷也有相關(guān)專(zhuān)利。

3G時(shí)代,CDMA在我國(guó)的發(fā)展速度不快,就是由于高通把持了大多數(shù)CDMA的通信標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái),Polar編碼會(huì)以軟件算法或者專(zhuān)用硬件單元的形式集成在基站和手機(jī)端的處理器中。果如果5G的標(biāo)準(zhǔn)在編碼方式上不出現(xiàn)割裂,每部手機(jī)都會(huì)在通信中應(yīng)用Polar碼。

超密集組網(wǎng):大流量地區(qū)的支撐柱,現(xiàn)有基站的有效補(bǔ)充

隨著終端數(shù)量的增多,現(xiàn)有的基站在辦公室、住宅、校園、大型集會(huì)、體育場(chǎng)、地鐵等場(chǎng)景中將會(huì)面臨流量的進(jìn)一步提升。同時(shí),通信頻率的升高也暗示出新建站對(duì)應(yīng)蜂窩尺寸的降低和密度的提升。目前的蜂窩基站覆蓋半徑約為2km,稱(chēng)為宏蜂窩(Macrocell)。未來(lái)可能出現(xiàn)皮蜂窩(Picocell)(半徑200米)和飛蜂窩(Femtocell)(半徑10米)。宏蜂窩基站的傳輸功率約為40W,而皮蜂窩和飛蜂窩甚至只需要瓦級(jí)和毫瓦級(jí)功率,皮蜂窩適合于戶(hù)外,飛蜂窩適合于室內(nèi)。小蜂窩的總體硬件成本可以大大低于宏蜂窩,而且更適合實(shí)現(xiàn)室內(nèi)等熱點(diǎn)區(qū)域的覆蓋。如果從天線密度角度理解超密集組網(wǎng),可以將大規(guī)模MIMO和超密集組網(wǎng)技術(shù)比較來(lái)理解。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì),在1950-2000年的50年間,語(yǔ)音編碼和調(diào)制等物理層技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)不到10倍的頻譜效率提升;

采用更大的頻譜帶寬帶來(lái)的幾十倍的傳輸速率提升;而通過(guò)縮小小區(qū)半徑帶來(lái)的頻譜效率可以提升2700倍以上。

隨著基站密度的提升,縱向來(lái)看基站將會(huì)出現(xiàn)層次分化。很多基站(如小蜂窩)的回傳可能通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行,多跳回到光纖網(wǎng)絡(luò)。橫向來(lái)看為避免基站間干擾,基站的頻率和開(kāi)關(guān)時(shí)間等也可能出現(xiàn)區(qū)分。另外超密集組網(wǎng)也提出了虛擬層、軟扇區(qū)等小區(qū)虛擬化概念,主要滿(mǎn)足用戶(hù)在小區(qū)之間切換時(shí)連續(xù)通信的要求。

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小基站不同于室分(DAS)方案,更強(qiáng)調(diào)架構(gòu)簡(jiǎn)化和基站可控。

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靈活雙工&全雙工:建立雙層車(chē)道,復(fù)用頻譜資源

目前的LTETDD和LTEFDD技術(shù)雖然可以讓用戶(hù)感到同時(shí)收發(fā)信息,然而實(shí)際上收發(fā)時(shí)間或者頻率是不同的,是一種半雙工系統(tǒng),即通信一方發(fā)送和接收不能通過(guò)同一個(gè)頻譜同時(shí)進(jìn)行。視頻業(yè)務(wù)這類(lèi)下行速率要求高;直播業(yè)務(wù)上行速率要求高;FaceTime業(yè)務(wù)上下行要求相同。面對(duì)不同的業(yè)務(wù),靈活的雙工方式變得更加有必要。由于目前TDD模式相比FDD模式在上下行資源配置方面更加靈活,未來(lái)雙工技術(shù)的發(fā)展主要基于TDD。

更進(jìn)一步地,通信雙方同時(shí)收發(fā)理論上可以將信道利用率提升一倍。但是全雙工需要解決收發(fā)信號(hào)的隔離。

全雙工模式下,如果發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)不正交,發(fā)射端產(chǎn)生的干擾信號(hào)比接收到的有用信號(hào)強(qiáng)數(shù)十億倍。正像會(huì)議對(duì)話(huà)的兩個(gè)人邊聽(tīng)邊說(shuō)又能聽(tīng)懂對(duì)方的意思一樣,對(duì)終端的處理能力和檢測(cè)能力都有要求。華為在我國(guó)的的5G試驗(yàn)中利用全雙工技術(shù)可以獲得90%以上的吞吐率增益。

終端直連:鄰里之間不需快遞,直接上門(mén)

終端直連技術(shù)主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的V2X,減少終端與網(wǎng)絡(luò)的交互,技術(shù)上可以結(jié)合LTE-D2D、WIFI、藍(lán)牙等方法實(shí)現(xiàn)終端的文件互傳。

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網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù):網(wǎng)絡(luò)面向物聯(lián)網(wǎng)更加專(zhuān)業(yè)化,IT化趨勢(shì)明顯

5G雖然是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),然而其對(duì)上層網(wǎng)絡(luò)也有一定優(yōu)化。2015年3GPP的SA2已經(jīng)開(kāi)啟了NextGen項(xiàng)目,而Rel-14不但會(huì)確定無(wú)線技術(shù),5G的幾大網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)也會(huì)被包含。從趨勢(shì)上觀察,隨著CT服務(wù)的逐步豐滿(mǎn),CT網(wǎng)絡(luò)會(huì)向IT網(wǎng)絡(luò)逐步演進(jìn)。

網(wǎng)絡(luò)切片:網(wǎng)絡(luò)側(cè)的分流,云技術(shù)、SDN、NFV的集合體

傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)采用“一刀切”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)明確面向移動(dòng)手機(jī)用戶(hù)。5G時(shí)代單一物理網(wǎng)絡(luò)似乎難以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的要求,除了上文提到的信號(hào)域多載波技術(shù),網(wǎng)絡(luò)側(cè)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將不同業(yè)務(wù)劃分在不同通道,優(yōu)化了任務(wù)的開(kāi)展實(shí)施,為典型的業(yè)務(wù)場(chǎng)景分配獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)切片。網(wǎng)絡(luò)切片基于NFV展開(kāi),面向不同的業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)。通過(guò)切片技術(shù),云端和終端形成了分業(yè)務(wù)的直連通路,業(yè)務(wù)效率實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化。不同分片的網(wǎng)絡(luò)功能、擁塞、過(guò)載、配置調(diào)整都不對(duì)其他分片形成影響。

當(dāng)前ETSINFV、ITU、3GPP、CCSA等標(biāo)準(zhǔn)組織正在制定或即將開(kāi)始相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作,產(chǎn)業(yè)界也在積極投入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)切片的研究和試驗(yàn)。愛(ài)立信作為概念的提出者,與SK電訊于2015年10月23日成功演示了5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)。該演示在韓國(guó)Bundang的SK電訊企業(yè)研發(fā)中心進(jìn)行,演示創(chuàng)建了專(zhuān)為超多視點(diǎn)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)以及企業(yè)解決方案等業(yè)務(wù)優(yōu)化的虛擬網(wǎng)絡(luò)切片。而今年二月,華為也分別聯(lián)合中國(guó)移動(dòng)、德國(guó)電信等演示了5G端到端網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)。

VPN是網(wǎng)絡(luò)切片的基本版本,而云技術(shù)、SDN和NFV等技術(shù)提供了一系列的工具,使架構(gòu)師能更抽象地打造系統(tǒng),從而提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性。SDN通過(guò)對(duì)流量的頂層設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)5G復(fù)雜場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)側(cè)的整體接入性能;基于NFV按需編排網(wǎng)絡(luò)資源,可以滿(mǎn)足端到端的業(yè)務(wù)體驗(yàn)和高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)需求。預(yù)計(jì)5G的的NFV將從核心網(wǎng)向無(wú)線接入網(wǎng)推進(jìn)。

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移動(dòng)邊緣計(jì)算:用戶(hù)家門(mén)口建立工廠、倉(cāng)庫(kù),實(shí)現(xiàn)“霧”計(jì)算

對(duì)于高速業(yè)務(wù),除了無(wú)線側(cè)的加速,資源由骨干網(wǎng)下沉成為一大趨勢(shì),移動(dòng)邊緣計(jì)算(Mobile Edge Computing,MEC)應(yīng)運(yùn)而生。移動(dòng)邊緣使得網(wǎng)絡(luò)扁平化、智能化、本地化,是“云”的進(jìn)一步升級(jí)。MEC相當(dāng)于在離用戶(hù)更近的地方建立了工廠、倉(cāng)庫(kù),實(shí)現(xiàn)了資源的快速調(diào)度。中國(guó)移動(dòng)在上海F1賽事中曾試用MEC部署,內(nèi)容直接同無(wú)線網(wǎng)連接,直播延時(shí)僅有0.5秒。大唐電信也提出了利用接入網(wǎng)小型服務(wù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)MEC的產(chǎn)品。另外,移動(dòng)邊緣計(jì)算還要滿(mǎn)足高速移動(dòng)時(shí),終端的邊緣切換要求。

MEC技術(shù)上比較成熟,但在資源下沉的位置方面仍有爭(zhēng)議,實(shí)現(xiàn)方案有四種:

1.資源下沉到基站,在現(xiàn)有4G的eNodeB加裝MEC服務(wù)器,資源最貼近用戶(hù);

2.資源下沉到P-GW,在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)加裝MEC服務(wù)器。計(jì)費(fèi)清晰方便;

3.CDN下沉成為MEC服務(wù)器;

4.重新建設(shè)基站架構(gòu),通過(guò)NFV方式實(shí)現(xiàn)資源下沉。

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MEC的思想是網(wǎng)絡(luò)扁平化的體現(xiàn),總體來(lái)講通過(guò)NFV方式實(shí)現(xiàn)是最終目標(biāo),然而實(shí)現(xiàn)中還要考慮計(jì)費(fèi)、成本、移動(dòng)性、安全性等多種問(wèn)題。中國(guó)移動(dòng)近期C-RAN云化也將MEC作為重點(diǎn),而中國(guó)移動(dòng)作為5G網(wǎng)絡(luò)3GPP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)牽頭單位,對(duì)MEC的推動(dòng)力度預(yù)計(jì)較強(qiáng)。

潛在應(yīng)用技術(shù):SDN/NFV和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

雖然很多技術(shù)并沒(méi)有在我國(guó)5G初步試驗(yàn)中被包含,但以下技術(shù)必將會(huì)在5G時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮更大的效用。

SDN/NFV技術(shù):5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在的蔓延

從上文可以看出,雖然SDN和NFV技術(shù)并沒(méi)有獨(dú)立成為關(guān)鍵技術(shù),但是此技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算等應(yīng)用落地的核心。SDN架構(gòu)將控制面和數(shù)據(jù)面分離,高效控制網(wǎng)絡(luò),而NFV可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商解綁。對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延、高效能都有重要意義,可以作為5G最底層的技術(shù)看待。

物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù):NB-IoT作為先鋒,投資機(jī)會(huì)最先來(lái)臨

5G對(duì)物聯(lián)網(wǎng)提出了確定性的支持。3GPP的R12版本的Cat1同現(xiàn)有LTE相容,但卻傳輸率較高、較為耗電、成本較高,Cat0同現(xiàn)有LTE又不相容。R13的CatM與NB-IoT則更加成熟,分別面向1.4MHz和200kHz組網(wǎng)。3GPP為了快速布局物聯(lián)網(wǎng),僅使用9個(gè)月就完成NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)訂立,可見(jiàn)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。3GPP也的R13中也同時(shí)提出了補(bǔ)充技術(shù)eMTC和EC-GSM作為備選。

未來(lái)5G也將有物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議落地,然而NB-IoT預(yù)計(jì)會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)成為5G的近期標(biāo)準(zhǔn)。2016年11月18日,我國(guó)第一家NB-IoT商用局已經(jīng)于福州啟用。預(yù)計(jì)2017年將迎來(lái)NB-IoT的大規(guī)模商用。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù):LTE-V2X明年落地,成為車(chē)聯(lián)網(wǎng)重要標(biāo)準(zhǔn)

5G也將會(huì)對(duì)URLLC場(chǎng)景設(shè)立標(biāo)準(zhǔn),然而作為URLLC場(chǎng)景的代表,車(chē)聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景會(huì)首先使用LTE-V。我國(guó)大唐電信在其中做了大量工作。

量化5G:未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)鏈和投資分析

4G時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)相比3G時(shí)代取消了電路域并引入了新技術(shù),實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的突破。5G時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)又會(huì)出現(xiàn)一系列變化。

未來(lái)5G變化暢想:終端側(cè)、網(wǎng)絡(luò)側(cè)并行成長(zhǎng)的時(shí)代將至

終端側(cè):強(qiáng)調(diào)芯片、天線的能力提升,多種終端接踵而來(lái)

1、5G時(shí)代將會(huì)出現(xiàn)三種不同的終端。車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、低功耗物聯(lián)網(wǎng)終端等會(huì)成為手機(jī)之后移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端的第一增量貢獻(xiàn)。5G時(shí)代,物聯(lián)網(wǎng)終端密度可能比現(xiàn)有手機(jī)密度高出10倍,也即人均擁有10個(gè)聯(lián)網(wǎng)終端,汽車(chē)、自行車(chē)、空調(diào)、燈具、窗簾、門(mén)鎖、電表、手表、衣帽、音響、行李箱都可能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng),快遞也會(huì)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查看,工業(yè)機(jī)器人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置......而很大一部分終端將是通過(guò)NB-IoT、eMTC等技術(shù)連接的低功耗物聯(lián)網(wǎng)終端。5G時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)將成為改變?nèi)藗兩畹淖畲罅咙c(diǎn)。

2、手機(jī)基帶芯片計(jì)算能力更強(qiáng)。目前的手機(jī)CPU和基帶整合基本完成,基帶的提升也即手機(jī)核心處理器的提升?;鶐酒–PU處理器、信道編碼器、數(shù)字信號(hào)處理器、調(diào)制解調(diào)器和接口模塊。先進(jìn)編碼調(diào)制對(duì)信道編碼器提出了要求;新型多址、新型多載波對(duì)調(diào)制解調(diào)器提出了要求;大規(guī)模MIMO、全雙工、高頻段通信、超密集組網(wǎng)由于提升了數(shù)據(jù)量,對(duì)整個(gè)芯片都提出了要求。

3、天線更加多元。除了目前的雙天線,多天線技術(shù)會(huì)出現(xiàn)。同時(shí),高頻段小尺寸天線也會(huì)集成在手機(jī)之中。由于受到手握原因影響,高頻天線很可能首先布放在手機(jī)上端和下端小截面以防觸摸或者通過(guò)集成在芯片中的方式實(shí)現(xiàn)芯片化;低頻天線主要布放于手機(jī)后蓋,手機(jī)外殼制造難度進(jìn)一步提升。手機(jī)為了追求全向的接收,多天線的設(shè)計(jì)主要增強(qiáng)其接收通道數(shù),與基站測(cè)MIMO天線同時(shí)提升定向能力有一定區(qū)別。

4、基于以上影響屏幕會(huì)拋棄LCD節(jié)省電能,大屏幕移動(dòng)終端設(shè)備出現(xiàn)。電池容量進(jìn)一步提升。手機(jī)發(fā)熱現(xiàn)象成為未來(lái)重要研究問(wèn)題。

5、車(chē)聯(lián)網(wǎng)成為輔助駕駛的前奏曲。汽車(chē)上的終端除了多媒體應(yīng)用,添加了V2X功能,可以查看汽車(chē)周?chē)?00米左右范圍的加油站、紅綠燈、監(jiān)控?cái)z像頭、垃圾桶、減速帶、基站、收費(fèi)站等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和路上的其他汽車(chē);也可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的遠(yuǎn)程控制,包括遠(yuǎn)程暖車(chē)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

6、其他新設(shè)備成為手機(jī)后新的終端形式。從簡(jiǎn)單的手機(jī)Goggle到輕便的專(zhuān)業(yè)VR設(shè)備將會(huì)逐步落地。長(zhǎng)期來(lái)看,無(wú)線VR設(shè)備、無(wú)人機(jī)、可能作為新的聯(lián)網(wǎng)終端成為人同外部世界溝通的橋梁。

網(wǎng)絡(luò)側(cè):C-RAN、D-RAN、宏基站組網(wǎng)方式更加多樣,核心層更加扁平

4G時(shí)代的基站包括天線、RRU、BBU三個(gè)部分,功能主要包括無(wú)線電磁波的接收發(fā)送、電磁波到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換和處理和同核心網(wǎng)的連接。5G時(shí)代基站已被3GPP定名為gNB,未來(lái)將會(huì)呈現(xiàn)以下變化。

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1、組網(wǎng)方式更靈活,出現(xiàn)更多樣的蜂窩架構(gòu)方式,C-RAN、D-RAN、網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)(Mesh)、D2D接入將會(huì)共存。

C-RAN是將多個(gè)基帶處理單元集中,通過(guò)大規(guī)?;鶐幚沓卦黾蝇F(xiàn)有射頻拉遠(yuǎn)演規(guī)模,為成百上千個(gè)遠(yuǎn)端服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。中國(guó)移動(dòng)4G時(shí)代C-RAN已經(jīng)在近20個(gè)城市布設(shè)。5G時(shí)代BBU的設(shè)置會(huì)更加集中,RRU與BBU之間的距離也會(huì)相應(yīng)變遠(yuǎn),從現(xiàn)有市區(qū)1公里間隔量級(jí)提升至10公里量級(jí)。5G時(shí)代,C-RAN將大范圍鋪開(kāi),BBU之間的協(xié)作更加方便、迅速,三大運(yùn)營(yíng)商C-RAN數(shù)量可能達(dá)到30萬(wàn)個(gè)。BBU還進(jìn)一步地可以通過(guò)軟件無(wú)線電、NFV技術(shù)實(shí)現(xiàn)靈活設(shè)置,形成更大型、計(jì)算能力更強(qiáng)的BBU,甚至通過(guò)虛擬化技術(shù)形成本地內(nèi)容、計(jì)算資源池。C-RAN減少了基站機(jī)房的數(shù)量,同時(shí)降低了能耗。然而其時(shí)延性能不足,同時(shí)對(duì)光纖等的要求較高(LTE三扇區(qū)單小區(qū)對(duì)應(yīng)的RRU帶寬為16Gbps)。C-RAN對(duì)于光通信網(wǎng)絡(luò)也提出了更大容量、更高速率要求。D-RAN面向超密集組網(wǎng)場(chǎng)景,相應(yīng)用戶(hù)較強(qiáng)的通信需求,通過(guò)更多的小基站布放實(shí)現(xiàn)通信能力的提升。和C-RAN不同的是,C-RAN強(qiáng)調(diào)覆蓋區(qū)域大小,D-RAN強(qiáng)調(diào)覆蓋速率。而D-RAN中,小基站很可能同時(shí)集成RRU和BBU,以提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù);也可能僅有RRU,實(shí)現(xiàn)分層次的基站設(shè)置。D-RAN對(duì)“蜂窩”概念進(jìn)行了顛覆,未來(lái)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)不再同構(gòu)。

Mesh網(wǎng)絡(luò)相比現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò),BBU之間的互聯(lián)會(huì)加強(qiáng),從現(xiàn)有的X2接口進(jìn)一步提升至更深層的互聯(lián),提升BBU之間的協(xié)作能力。Mesh網(wǎng)絡(luò)也能連接各類(lèi)不同的RAN,如小基站、傳統(tǒng)宏基站、D2D站等。同時(shí)Mesh網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)基站的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)性,基站之間的配合更加自主而智能。小區(qū)甚至不再有固定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以快速重構(gòu)。

D2D面向臨時(shí)自組織的終端網(wǎng)絡(luò),作為通信補(bǔ)充。

2、基站層次更加明顯,組網(wǎng)架構(gòu)對(duì)應(yīng)場(chǎng)景更加專(zhuān)業(yè)。

宏基站重點(diǎn)采用6G以下頻段,為室外環(huán)境和寬闊室內(nèi)環(huán)境提供覆蓋能力。在應(yīng)用密集區(qū)域,部分宏基站采用高頻段布設(shè),由于頻率提升,尺寸變小,基站覆蓋區(qū)域變?。ò倜琢考?jí))。

再不了解就OUT了!讀懂5G要了解的關(guān)鍵字:大規(guī)模天線……

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微基站類(lèi)似于現(xiàn)有WIFI的接入點(diǎn),部分微基站采用高頻,作為補(bǔ)充選擇性密集布放,對(duì)商業(yè)樓盤(pán)、火車(chē)站、地鐵站等高耗流地區(qū)或者居民樓等室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行小范圍(百米以?xún)?nèi)量級(jí))的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,采用D-RAN技術(shù)靈活部署。

C-RAN服務(wù)在汽車(chē)、高鐵領(lǐng)域,方便高速移動(dòng)場(chǎng)景下的站點(diǎn)切換。

D2D一方面用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域方便終端迅速溝通,另一方面用于個(gè)人通信領(lǐng)域,作為通信補(bǔ)充。

3、大規(guī)模MIMO逐步采用,天線、RRU集成化更明顯,RRU價(jià)值提升。

大規(guī)模MIMO技術(shù)會(huì)在宏基站上面選擇使用,重點(diǎn)覆蓋商業(yè)區(qū)、體育場(chǎng)等高耗流地區(qū)和摩天大樓等垂直分布需求較高的地區(qū)。較目前的天線通道數(shù)和振子數(shù)都有提升。同時(shí)在布設(shè)中不一定通過(guò)機(jī)械調(diào)節(jié)向下覆蓋,可能會(huì)通過(guò)電子方法調(diào)整朝向,覆蓋摩天大樓等(也稱(chēng)為3D-MIMO)。微基站天線方面采用多根天線布設(shè),由于部分采用高頻布設(shè),天線設(shè)計(jì)會(huì)更加小型、精密。

由于全雙工技術(shù)的出現(xiàn),RRU系統(tǒng)中雙工器取消,再加上頻率的升高,將高頻信號(hào)解調(diào)至低頻變得更加困難,RRU難度提升。同時(shí)由于高頻信號(hào)的引入,高頻微基站的RRU變得更加小型化,同天線集成存在可能。高頻RRU中的濾波器、模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換(A/D)、數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片(D/A)由于處理高頻信號(hào),難度會(huì)進(jìn)一步提升。

4、NFV降低硬件成本,硬件支持網(wǎng)絡(luò)切片,物理層協(xié)同組網(wǎng)架構(gòu)。

短期,NB-IoT模塊會(huì)集成在基站中,采用低頻譜節(jié)約傳輸成本。

長(zhǎng)期,NFV技術(shù)會(huì)從核心網(wǎng)逐漸引入基站中,BBU會(huì)通過(guò)通用硬件替代。從而通過(guò)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片,設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)通信的專(zhuān)用通路。網(wǎng)絡(luò)更加扁平化。核心網(wǎng)控制功能SGW、PGW、MME等也將被通用硬件實(shí)現(xiàn)成為其中的模塊,部署在接入網(wǎng)邊緣,或者與基站融合部署。

5、資源下沉,基站或下沉式CDN成為MEC候選資源池。

NFV使得邊緣計(jì)算成為了可能?;緜?cè)通過(guò)NFV引入通用硬件,虛擬化出的資源可以作為池承載網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容資源,提供最近距離的內(nèi)容供給。NFV技術(shù)同時(shí)可以在MEC前實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的模塊化,實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的落地。CDN也可能從業(yè)務(wù)層下沉,成為MEC的承載基礎(chǔ)。

6、鐵塔資源進(jìn)一步整合,過(guò)剩資源部分得到應(yīng)用。

目前我國(guó)的鐵塔存在結(jié)構(gòu)性不平衡,鐵塔平均租用率不高。未來(lái),部分鐵塔將有可能拆除,部分過(guò)剩鐵塔搭載宏基站。另外,路燈、井蓋等公共設(shè)施也有可能成為復(fù)用的鐵塔,進(jìn)一步節(jié)省鐵塔資源。

內(nèi)容側(cè):VR、4K、物聯(lián)網(wǎng)等成為殺手應(yīng)用

1、流量?jī)r(jià)格進(jìn)一步下降,移動(dòng)高清視頻爆發(fā)。移動(dòng)手機(jī)視頻更加普及??梢曤娫?huà)應(yīng)用逐漸興起。

2、VR內(nèi)容、4K內(nèi)容更加普遍,高清付費(fèi)模式更加成熟。

3、物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)和網(wǎng)站會(huì)逐步出現(xiàn),通過(guò)數(shù)據(jù)提升效率成為物聯(lián)網(wǎng)更核心的意義。

4、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)級(jí)服務(wù)更加成熟。

投資機(jī)會(huì)量化分析:終端、基站、核心層全面升級(jí)

由于5G的方案仍然沒(méi)有完全確定,這里僅作一個(gè)前瞻性的投資機(jī)會(huì)分析,并且基于現(xiàn)有4G基站分析,沒(méi)有考慮2G、3G基站。定量分析同未來(lái)的實(shí)際可能存在一定差距。

終端:手機(jī)天線市場(chǎng)規(guī)?;蛱嵘?75%,CPU芯片保持穩(wěn)定

手機(jī)端天線為實(shí)現(xiàn)低頻和高頻的支持,數(shù)量提升。同時(shí),高頻天線相比低頻天線制作難度和工藝都有更高的要求。另外,隨著物聯(lián)網(wǎng)終端的加入,天線數(shù)量將有進(jìn)一步提升。我們假設(shè)全球手機(jī)出貨量為20億臺(tái),每臺(tái)手機(jī)的天線價(jià)格從10元提升至30元,則手機(jī)天線市場(chǎng)將達(dá)600億元人民幣規(guī)模。物聯(lián)網(wǎng)終端低端天線價(jià)格3元,按照每年50億終端估計(jì),則市場(chǎng)規(guī)模在150億元人民幣??傮w看來(lái),終端天線相比現(xiàn)有市場(chǎng)規(guī)?;蛱岣?75%。

CPU大幅提升,或因摩爾定律保持穩(wěn)定。手機(jī)終端CPU因5G對(duì)計(jì)算能力的要求,性能需要大幅提升。然而由于摩爾定律預(yù)測(cè)了芯片價(jià)格的迅速下降,雖然目前廠商已經(jīng)不再按照摩爾定律的速度設(shè)計(jì)芯片,預(yù)計(jì)未來(lái)手機(jī)CPU價(jià)格或繼續(xù)保持穩(wěn)定或小幅上漲。按照每片平均價(jià)100元價(jià)格測(cè)算,則市場(chǎng)空間在2000億元/年。

基站設(shè)備:接入層基站側(cè)5G整體投資規(guī)?;蚩蛇_(dá)6500億元

5G時(shí)代基站將分層,出現(xiàn)C-RAN大型基站、宏基站和小微基站等主流基站模式。對(duì)接入層基站側(cè)4G基站升級(jí)整體投資規(guī)?;蛟?500億元規(guī)模。

2014-2016年,三大運(yùn)營(yíng)商4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)投資總規(guī)模約為4000億元。我們對(duì)現(xiàn)有4G宏基站升級(jí)進(jìn)行測(cè)算?,F(xiàn)有4G宏基站約300萬(wàn)(中國(guó)移動(dòng)143萬(wàn),中國(guó)電信84萬(wàn),其中30萬(wàn)在建,中國(guó)聯(lián)通70萬(wàn),年內(nèi)建設(shè)60萬(wàn))。未來(lái)5G宏基站數(shù)量預(yù)計(jì)也將達(dá)到400萬(wàn)規(guī)模。同時(shí)隨著高頻設(shè)備基站建站難度提升,價(jià)格將會(huì)有一定上升。我們預(yù)計(jì),三大運(yùn)營(yíng)商5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)投資總規(guī)模約為6500億元,其中:宏基站總數(shù)約為400萬(wàn)個(gè),小微基站約600萬(wàn)個(gè)。

1、BBU處理設(shè)備級(jí)升級(jí)3000億元?;居?jì)算處理芯片的升級(jí)成為未來(lái)的重要投資內(nèi)容。而隨著NFV的落地,專(zhuān)用的通信設(shè)備將會(huì)被NFV設(shè)備逐步替代,未來(lái)設(shè)備升級(jí)成本有望降低。而MEC的部署有可能從宏基站展開(kāi)。整體基站板卡的投資費(fèi)用估計(jì)為7.5萬(wàn)元,總計(jì)3000億元。

2、天線整體600億元,約150億/年。第一,天線陣子數(shù)量因?yàn)榇笠?guī)模MIMO技術(shù)顯著提升?,F(xiàn)有天線一般擁有10~20個(gè)振子,5G時(shí)代將出現(xiàn)擁有128~256個(gè)振子的大規(guī)模天線陣。第二,新建基站帶來(lái)天線數(shù)量的進(jìn)一步擴(kuò)容。第三,高頻天線難度增大。相比終端天線,高頻天線要實(shí)現(xiàn)更大功率的高頻信號(hào)發(fā)射,天線實(shí)現(xiàn)難度和價(jià)格相應(yīng)提升。第四,天線新技術(shù)增加附加值。天線的遠(yuǎn)程電調(diào)、熱插拔、劈裂天線等技術(shù)趨勢(shì)都提升了天線的附加值。對(duì)于高頻天線,為減小信號(hào)衰減,振子和RRU的距離將進(jìn)一步拉近,甚至實(shí)現(xiàn)集成,即有源天線。用第五,宏基站將采用C-RAN技術(shù)布設(shè)。即繼續(xù)通過(guò)光纖拉遠(yuǎn)天線,未來(lái)一個(gè)基站可能對(duì)應(yīng)多副天線?;谶@些升級(jí),每個(gè)宏基站天線價(jià)格有望因?yàn)镸IMO技術(shù)等新技術(shù)從現(xiàn)在的均價(jià)4000元提升至均價(jià)6000~8000元??紤]進(jìn)一步的天下拉遠(yuǎn),則天線設(shè)備市場(chǎng)規(guī)??蛇_(dá)600億元,按照四年建設(shè)期計(jì)算,年均市場(chǎng)規(guī)模在150億/年。

3、濾波器、功放100億元/年。隨著天線通道數(shù)量的增加,后端的基站配套設(shè)備(濾波器、功放、天饋等)規(guī)模也相應(yīng)的提升。加之頻率提升,配套器件的附加值進(jìn)一步提升。濾波器方面,美國(guó)擁有高頻寬帶濾波器技術(shù)全球領(lǐng)先的公司,如LINEAR、Analog等,其模擬濾波器產(chǎn)品一般為IC芯片,我國(guó)在此方面處于追趕態(tài)勢(shì)。

我國(guó)在高頻方面的發(fā)展相對(duì)低頻成熟度不夠,大帶寬的產(chǎn)品只在軍用雷達(dá)中采用,未來(lái)或逐步民用。濾波器、功放市場(chǎng)規(guī)模約為在60億元/年。未來(lái),隨著頻率提升,兩個(gè)市場(chǎng)都有翻倍可能,市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到100億元/年。由于全雙工技術(shù)的引入,雙工器可能會(huì)逐步取消。

4、光模塊。5G時(shí)代C-RAN中的光模塊使用更加高頻,同時(shí)光模塊的性能進(jìn)一步提升。假設(shè)每個(gè)基站光模塊升級(jí)費(fèi)用為3000元,則在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的投資也在120億量級(jí)。

微基站投資思路高類(lèi)似于宏基站。小基站的建設(shè)落地會(huì)進(jìn)一步推高5G投資規(guī)模。假設(shè)微基站密度為現(xiàn)有宏基站的二倍。對(duì)于600萬(wàn)個(gè)微基站的投入,假設(shè)基站價(jià)格為5000元,則資本開(kāi)支在300億元規(guī)模。

其中,微基站中的高頻天線由于集成RRU,價(jià)格或在1000元左右;低頻微基站天線價(jià)格也在400元左右,如果按照800元均價(jià)分析,微基站的天線設(shè)備投入成本約50億元。

匯聚、核心網(wǎng):NFV逐步落地,通用硬件逐步替代規(guī)模千億

匯聚網(wǎng)和核心網(wǎng)中,SDN、NFV逐步落地。將進(jìn)一步拉動(dòng)無(wú)線側(cè)投資,預(yù)計(jì)規(guī)模也在千億量級(jí)。

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投資節(jié)奏:物聯(lián)網(wǎng)先行,終端、基站接力爆發(fā)

本文開(kāi)始就回答了5G落地的問(wèn)題。然而已經(jīng)看到,5G相比4G擁有更多復(fù)雜的技術(shù),5G時(shí)代的投資節(jié)奏同4G相比將會(huì)有較大差別。如果將前一段時(shí)間NB-IoT帶來(lái)的投資機(jī)會(huì)作為5G投資的前奏,則未來(lái)一段時(shí)間這樣的前奏會(huì)越來(lái)越密集,會(huì)在不同的模塊爆發(fā),最終形成一曲協(xié)奏曲!相比4G大風(fēng)大浪的投資節(jié)奏,5G的節(jié)奏會(huì)更加平穩(wěn),所以在5G投資中更要注意節(jié)奏把握。

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我國(guó)優(yōu)勢(shì):5G全球領(lǐng)跑,產(chǎn)業(yè)鏈逐步健全,關(guān)注全球市場(chǎng)投資

經(jīng)歷了2G的落后、3G的追趕和4G的同步后,在5G的發(fā)展中,我國(guó)承擔(dān)了更加重要的角色,甚至實(shí)現(xiàn)了國(guó)際領(lǐng)先。

我國(guó)4G中提出的LTETDD制式在4G中作為補(bǔ)充,然而在5G中的意義更加突出。。(1)大規(guī)模MIMO應(yīng)用的重要假設(shè)是上傳下傳模型的一致性。FDD頻點(diǎn)不同,信道互易性差;TDD更適合大規(guī)模天線陣的部署。(2)TDD更易于滿(mǎn)足超密集組網(wǎng)對(duì)應(yīng)的上下行業(yè)務(wù)不對(duì)稱(chēng)需求,更易于小蜂窩覆蓋和靈活組網(wǎng);(3)D2D場(chǎng)景因?yàn)椴淮嬖谥醒牍?jié)點(diǎn),可以通過(guò)更靈活的時(shí)隙配比實(shí)現(xiàn)多方的D2D業(yè)務(wù),而不是兩方的FDD業(yè)務(wù)。

我國(guó)在全球的話(huà)語(yǔ)權(quán)也不斷提升。我國(guó)科學(xué)家趙厚麟現(xiàn)任ITU秘書(shū)長(zhǎng)。中國(guó)移動(dòng)在48個(gè)國(guó)家的支持下成為5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究組組長(zhǎng)單位,最近又成功牽頭3GPPSA工作組5G系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我國(guó)華為、中興等主設(shè)備廠商在全球的技術(shù)也十分領(lǐng)先,市場(chǎng)份額逐步提升。

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我國(guó)在專(zhuān)利方面也有了大幅提升。經(jīng)歷了2G的落后、3G的追趕和4G的同步后,在5G的發(fā)展中承擔(dān)了更加重要的角色,甚至實(shí)現(xiàn)了國(guó)際領(lǐng)先。終端芯片方面結(jié)束了3G時(shí)代美國(guó)獨(dú)大的局面。高通持有大量CDMA、GSM、WCDMA、TDS-CDMA和LTE的必要專(zhuān)利(SEP)。數(shù)據(jù)顯示,高通2016財(cái)年?duì)I收235.5億美元,其中許可和特許權(quán)使用費(fèi)占比34.33%。而在大陸地區(qū)收入占全公司收入的57%。

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5G時(shí)代,華為、展訊、大唐、中興加入未來(lái)TD產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)全球規(guī)模的芯片銷(xiāo)售。在投資5G方面,不但應(yīng)該關(guān)注國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)球長(zhǎng)期還應(yīng)該關(guān)注全球5G的建設(shè)跑和普及,一旦美日等國(guó)搶跑5G,對(duì)我國(guó)擁有SEP的廠商也存在利好。我國(guó)工信部近日發(fā)布的《關(guān)于組織“新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)”國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)2017年度課題申報(bào)的通知》的5G24個(gè)研發(fā)項(xiàng)目中,也對(duì)我國(guó)的技術(shù)短板進(jìn)行了布局。

投資5G:重點(diǎn)標(biāo)的提前鎖定,關(guān)注設(shè)備、天線、射頻、應(yīng)用投資機(jī)會(huì)

網(wǎng)絡(luò)側(cè)

中興通訊:5G投資龍頭標(biāo)的,掌握關(guān)鍵技術(shù)專(zhuān)利

作為全球5大移動(dòng)通信設(shè)備商,中興通訊在5G研發(fā)中不惜研發(fā)經(jīng)費(fèi),近年平均超過(guò)收入體量的10%。在今年2016世界移動(dòng)通信大會(huì)也憑借Pre5GMassiveMIMO榮獲“最佳移動(dòng)技術(shù)突破獎(jiǎng)”以及“CTO選擇獎(jiǎng)”,其產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于日本部分地區(qū)的基站。在5G技術(shù)中擁有超密集網(wǎng)絡(luò)、集成軟件定義網(wǎng)絡(luò)、正交頻分復(fù)用波形、多用戶(hù)共享接入等多項(xiàng)5G的關(guān)鍵技術(shù)專(zhuān)利。同時(shí),中興通訊全程參與我國(guó)5G建設(shè),公司同三大運(yùn)營(yíng)商合作5G,同中國(guó)移動(dòng)簽署了備忘錄,依托5G聯(lián)合創(chuàng)新中心開(kāi)展5G研究;同中國(guó)電信成了聯(lián)合項(xiàng)目組,進(jìn)行5G的預(yù)研;同中國(guó)聯(lián)通建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)展外場(chǎng)試驗(yàn)。公司面向運(yùn)營(yíng)商擁有無(wú)線、接入、核心、承載四大產(chǎn)品線,提供從芯片到整機(jī)的解決方案。公司作為5G市場(chǎng)排頭兵,必將享受5G建設(shè)紅利。

同時(shí),由于公司海外營(yíng)收比重高,匯兌彈性較大。我們預(yù)計(jì)公司16-18年凈利潤(rùn)分別為38億元、43億元、51億元,對(duì)應(yīng)PE分別為18倍、16倍、13倍,給予“買(mǎi)入”評(píng)級(jí),繼續(xù)重點(diǎn)推薦!

通宇通訊:基站天線龍頭,5G投資業(yè)績(jī)彈性大

基站天線龍頭,2015年基站天線實(shí)現(xiàn)營(yíng)收10.15億元,占總營(yíng)收的76.43%,實(shí)現(xiàn)毛利4.5億元,占總毛利的85.88%。同時(shí)擁有射頻器件、微波天線生產(chǎn)能力。公司收購(gòu)濾波器廠商芬蘭prismMicrowave資產(chǎn)及相關(guān)業(yè)務(wù),未來(lái)在有源天線方面有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著4.5G的落地,天線會(huì)逐步面向5G升級(jí),成為最先受益標(biāo)的。

公司公告五年戰(zhàn)略目標(biāo):(1)2020年銷(xiāo)售收入較2015年翻一番以上,其中新產(chǎn)業(yè)收入貢獻(xiàn)比達(dá)到30%以上;(2)未來(lái)五年年均凈利潤(rùn)增速不低于兩位數(shù);(3)人均產(chǎn)值、員工收入至少翻一番。此外,公司內(nèi)生外延并重,將尋求并購(gòu)優(yōu)質(zhì)企業(yè),拓展新的增長(zhǎng)點(diǎn),力爭(zhēng)通信基站天線業(yè)務(wù)進(jìn)入全球前三。司我們預(yù)測(cè)公司16-18年EPS為為1.15、1.37、1.79元,對(duì)應(yīng)PE分別為51、43、33倍,給予“買(mǎi)入”評(píng)級(jí),重點(diǎn)推薦!同時(shí)建議關(guān)注港股基站天線企業(yè):】【京信通信】、】【摩比發(fā)展】。

同時(shí)建議積極關(guān)注:

大唐電信:公司2011年起布局5G技術(shù)預(yù)研,將其作為戰(zhàn)略重點(diǎn),是國(guó)家5G科技項(xiàng)目的主要承擔(dān)單位。

公司2013年就發(fā)布了《5G白皮書(shū)》,2015年又發(fā)布了5G網(wǎng)絡(luò)安全白皮書(shū)。大唐電信在我國(guó)IMT-2020推進(jìn)組中負(fù)責(zé)牽頭大規(guī)模天線等多個(gè)技術(shù)專(zhuān)題研究,在ITU擔(dān)任5G評(píng)估組主席并在3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織擔(dān)任多項(xiàng)重要職務(wù)。公司深入研究TDD優(yōu)勢(shì)技術(shù),在大規(guī)模天線、非正交多址接入、超密集組網(wǎng)、低時(shí)延高可靠4個(gè)方向取得重要技術(shù)突破,在MassiveMIMO技術(shù)、非正交多址接入技術(shù)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面全球領(lǐng)先。

烽火通信:傳輸網(wǎng)和接入網(wǎng)的龍頭公司。其光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品在未來(lái)5G傳輸網(wǎng)領(lǐng)域的更新升級(jí)中應(yīng)用廣泛。同時(shí)公司2010年起布局SDN硬件設(shè)備,擁有交換機(jī)芯片級(jí)生產(chǎn)能力。設(shè)備已經(jīng)在北京、江蘇、廣東等國(guó)內(nèi)多個(gè)省市試點(diǎn),同時(shí)同國(guó)際電信巨頭有項(xiàng)目合作。SDN是成為5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的必然技術(shù)