在高校熊熊燃燒起5G研究的熱情

　　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(zhuān)院校碩士和博士研究生以及高年級本科生開(kāi)放。在6月11日報名截止之際，大賽組委會(huì )稱(chēng)共計184支隊伍參賽。從此，在中國的高校拉開(kāi)了5G算法研究的大幕，各路英雄豪杰紛紛摩拳擦掌試比高低。

　　在啟動(dòng)儀式上，華為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品線(xiàn)首席戰略官余泉等企業(yè)家談了5G的發(fā)展規劃及研發(fā)布局。以下是余泉先生的講演部分(注：根據速記整理，未經(jīng)講演者確認)。

　　華為的5G研究現狀　

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

　　華為一直堅持開(kāi)放式創(chuàng )新，與產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界等同行一起為價(jià)值而創(chuàng )新。5G，不僅僅是下一代移動(dòng)通信技術(shù)，更是未來(lái)全聯(lián)接世界的使能者，需要全行業(yè)的合作創(chuàng )新。

　　1) 華為是歐盟框架計劃M(mǎn)ETIS項目和5GPPP的董事會(huì )成員，是英國5GIC(5G創(chuàng )新中心，專(zhuān)注于MBB)的創(chuàng )始人之一，是5GVIA(專(zhuān)注于垂直行業(yè))的創(chuàng )始人之一。華為是中國IMT-2020 5G推進(jìn)組的項目組長(cháng)，是日本5G移動(dòng)通信推進(jìn)論壇的研發(fā)合作伙伴。

　　2) 華為與日本NTT DOCOMO、韓國LGU+、德國電信、新加坡電信、俄羅斯Megafon，中東Etisalat等運營(yíng)商簽署了5G合作，開(kāi)展5G技術(shù)驗證和試用。

　　3) 除了華為自身投入巨資研究5G之外，華為同樣與全球頂級20多所大學(xué)開(kāi)展5G研究，包括美國的哈佛大學(xué)、紐約大學(xué)、歐洲慕尼黑工業(yè)大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院。

　　4) 同時(shí)，華為呼吁制定全球統一的5G標準。

　　為什么要參與此次校園活動(dòng)，并開(kāi)展5G算法競賽?

　　華為在集合業(yè)界特別是高校的資源合作是有傳統的。華為早在1999年就設立了“華為高?；?rdquo;，目前已經(jīng)發(fā)展成完善的華為創(chuàng )新研究計劃(Huawei Innovation Research Program，簡(jiǎn)稱(chēng)HIRP)。HIRP通過(guò)每年面向全球的優(yōu)秀科研人員和團隊征集創(chuàng )新研究思想，并提供研究資金的方式，鼓勵與激發(fā)學(xué)術(shù)屆對技術(shù)創(chuàng )新的大膽嘗試，并代表華為對他們在新技術(shù)、新業(yè)務(wù)領(lǐng)域、以及用創(chuàng )新思路解決傳統問(wèn)題的工作的支持。通過(guò)HIRP這個(gè)平臺華為也將尋找長(cháng)期聯(lián)合研究合作伙伴，實(shí)現協(xié)同創(chuàng )新，合作共贏(yíng)，共建更加美好的全聯(lián)接世界!截止到2014年，涉及無(wú)線(xiàn)通信、光通信、工程技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )與安全、軟硬件等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的上千名學(xué)者已經(jīng)參與到華為創(chuàng )新研究計劃中。HIRP是本屆5G算法創(chuàng )新大賽的重要贊助者。

　　當前還屬于5G標準前研究階段，業(yè)界預計標準研究立項(Study Item) 將從3GPP R14(2016年)開(kāi)始。華為作為定義5G全球標準的行業(yè)領(lǐng)袖，通過(guò)長(cháng)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(kāi)展理論研究和年輕人創(chuàng )新激情上具有獨特優(yōu)勢，華為希望和高校和研究機構聯(lián)手，實(shí)現優(yōu)勢互補。在5G標準化工作啟動(dòng)之前，對5G關(guān)鍵技術(shù)與算法實(shí)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?？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(lái)就能更好地接5G等下一代無(wú)線(xiàn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)這一棒，這為產(chǎn)業(yè)培養接力人才也是非常關(guān)鍵的。

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

• 　　移動(dòng)寬帶將滲透到未來(lái)社會(huì )的各個(gè)領(lǐng)域，未來(lái)充滿(mǎn)無(wú)限可能，人們對全聯(lián)接美好藍圖的期待越來(lái)越迫切：

　　- 用戶(hù)期望溝通和分享的方式產(chǎn)生革命性的改變;

　　- 用戶(hù)期望實(shí)現萬(wàn)物連接(人與人、物與物、人與物)帶來(lái)的互聯(lián)互通的便利，即Internet of Things (IoT);

　　- 用戶(hù)期望真正的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)帶來(lái)的體驗提升。

• 　　 5G應運而生，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，以用戶(hù)為中心構建全方位信息生態(tài)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(yè)范疇，華為提出了三個(gè)everything的未來(lái)發(fā)展趨勢，即Everything on Mobile，Everything connected，Every function virtualized，獲得業(yè)界廣泛認可。
  

　　5G技術(shù)的應用，將帶來(lái)更加豐富的溝通方式和更加真實(shí)的體驗，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。人們通過(guò)5G技術(shù)可以實(shí)現虛擬現實(shí)對話(huà)、觀(guān)看3D投影，通過(guò)5G的終端設備，隨時(shí)隨地通信交流，而無(wú)論在家里、公共場(chǎng)所，還是交通工具上。

• 　　 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)典型應用場(chǎng)景，如海量鏈接的物聯(lián)網(wǎng)、垂直產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景(汽車(chē)，醫療，工業(yè)自動(dòng)化機器人)、終端用戶(hù)的自組網(wǎng)等，具體如自動(dòng)駕駛、超高清視頻、虛擬現實(shí)、醫療保健、智能家居、全聯(lián)接的智能傳感器等場(chǎng)景。
  
• 　　 此外，HyperService Cube還從三個(gè)維度明確了未來(lái)通信最關(guān)鍵的三個(gè)需求：時(shí)延、吞吐率及連接數，分別對應1、10、100，即1ms的時(shí)延，10Gbps的用戶(hù)速率，以及100個(gè)billion也就是1000億的連接。具體為：

　　- 1毫秒零延時(shí)和零等待：低于1毫秒的時(shí)延，支持實(shí)時(shí)移動(dòng)控制、車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用和通信。

　　- 10Gbit/s身臨其境、類(lèi)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(shí)應用以及移動(dòng)云服務(wù)。

　　- 千億級超大容量和永遠在線(xiàn)：需要同時(shí)支持數十億的應用和千億級的互聯(lián)設備。

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

• 　　 5G頻譜

　　- 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。

　　- 高頻可用于接入和回傳Backhaul，通過(guò)高低頻混合組網(wǎng)獲得最佳頻譜利用。

• 　　 5G新空口

　　- 在華為提出的一系列5G新空口技術(shù)中，最受關(guān)注的是自適應軟件定義的空口設計：基于SCMA(Sparse Code Multiple Access)稀疏碼多址和F-OFDM(Filtered-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)可變子載波帶寬的非正交接入，以及Polar Code極化碼技術(shù)。當前華為研發(fā)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(yè)務(wù)時(shí)延來(lái)滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)業(yè)務(wù)的部署以及虛擬現實(shí)等高帶寬的業(yè)務(wù)需求。

　　- SCMA在相同資源下復用更多用戶(hù)，增益相對于OFDMA提升300%。另外華為在抗多徑全雙工技術(shù)、大規模天線(xiàn)MIMO技術(shù)、全數字化射頻技術(shù)等領(lǐng)域也取得了創(chuàng )新突破，在提高頻譜效率、能源效率的同時(shí)，降低全網(wǎng)成本。

• 　　 5G網(wǎng)絡(luò )

　　- 業(yè)務(wù)定義的網(wǎng)絡(luò ) (Service oriented network)：未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò )架構將集連接管理、移動(dòng)性管理、安全性管理和路由管理于一體，以用戶(hù)為中心，支撐海量垂直行業(yè)應用。

　　- 核心網(wǎng)功能虛擬化：核心網(wǎng)將實(shí)現更靈活的網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放和應用創(chuàng )新，核心網(wǎng)基于云架構，按需實(shí)現分片(slice)資源分配。

　　- No Cell：無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的創(chuàng )新架構，以用戶(hù)為中心，突破用戶(hù)與Cell綁定的傳統架構，聯(lián)合優(yōu)選多個(gè)物理小區鏈路隨時(shí)隨地適配用戶(hù)體驗，有效提升有用信號、降低信號衰落和干擾。同時(shí)因上層邏輯小區唯一識別，可成功規避小區間切換，為實(shí)現5G超密度網(wǎng)路架構奠定了基礎。

• 　　 5G基站原型

　　- 華為推出全球首款100Gbps無(wú)線(xiàn)傳輸系統原型機，實(shí)驗室測試速率達業(yè)界最高115Gbps，未來(lái)總容量可按需在任意方向動(dòng)態(tài)分配。

　　- Micro 50G：接入和無(wú)線(xiàn)回傳一體化架構;單站支持200多個(gè)用戶(hù)同時(shí)高清4K視頻通信; 單站支持百萬(wàn)傳感器的鏈接。

　　- 100G on Demand小站, 內置高低頻模塊，語(yǔ)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(shí)按需作回傳Backhaul。

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　　后記：

　　收到大賽組委會(huì )發(fā)來(lái)的消息：自啟動(dòng)以來(lái)，第一屆5G算法創(chuàng )新大賽得到了各高校老師和學(xué)生空前熱情的支持和積極參與，，截止6月11日報名結束，共有184支隊伍報名參賽，參賽隊伍遍布從哈爾濱到香港的全國31個(gè)城市的76所高校。據分析，在參賽隊伍中，既有勢在必得的國際型強隊，也有抱著(zhù)學(xué)習態(tài)度積極參加的新生力量!甚至有個(gè)別高校選派十幾支隊伍參賽?？梢?jiàn)，國內高校對新技術(shù)和5G研究的熱情與志在必得的信心!通過(guò)大賽看到了下一代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)5G產(chǎn)學(xué)研的凝聚力!讓我們?yōu)?G產(chǎn)業(yè)的發(fā)展協(xié)力共進(jìn)吧!