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中国联通5G技术研究和思考
作者:张涛 来源:天线联盟
发布者:秘书处 时间:2016-07-28 10:36

中国联通5G技术研究和思考

 

作者:张涛

(中国联通网络技术研究院  无线技术研究部)
于2015年12月16日天线系统产业联盟北研院会议

1全球4G移动通信发展趋势

 

 

全球LTE/LTE-A网络发展

 

LTE : 2009年底TeliaSonera建成全球首张商用LTE网络起,截至2015年7月,全球143个国家已经部署422张LTE商用网络。预计2015底全球LTE商用网络将达到460多张。

 

CA : 2013年6月SKT部署全球首张载波聚合网络起,截止2015年11月,全球48个国家已经部署了97张LTE-A商用网络。其中,78张网络部署了CAT6系统。另外分别有25个CAT6系统和28个CAT9正在投资建设或开展试验。

 

终端 : 截至2015年11月,在全球3745款LTE终端中,共有1576款CAT4终端(约占LTE终端数的42%)和162款CAT6终端(包括MIFI、智能机和平板电脑等)。

 


 

全球LTE用户数迅速发展

 

2015年新增LTE用户数4.41亿,截至2015年2季度,全球LTE用户数约7.55亿。

 

北美和亚太的LTE市场和业务发展最好,用户数分别达到约1.98亿和3.85亿,约占全球LTE用户数77%,其中在亚太区域,2015年2季度中国LTE用户增加6350万左右。

 

欧洲的LTE运营商数量最多,但用户规模相对较少,总计约1.2亿左右,仅占全球LTE用户总数的15.9%

 

 


 

全球移动互联网蓬勃发展

全球移动终端已超过60亿部,其中智能终端超过12亿,已远远超过了固定宽带接入数量。

 

全球移动网络数据流量呈指数增长,2014年月均流量增至2.6EB,并预计到2018年达到16EB, 亚太地区流量占比42.4%

 

移动互联网业务中,视频业务占比提升,且未来将提升到70%以上。

 

 


 

物联网业务兴起


全球物联网业务发展迅速,已有2.4亿连接数,且预计未来至2018年将提升至20亿;发展中国家占比已超过50%物联网连接仍以2G和3G网络连接为主力,逐步开始向4G网络过渡,但该趋势比较缓慢。

 

截止2013年底,国内M2M连接数超过5千万,全球第一。中国无线传感器市场年收入达到180亿元。

 

中国联通在2013年底,移动网络有1千万M2M连接数。截止2013年,参与到175个智慧城市的建设。

 

 


 

车联网异军突起


2015年,全球将有超过20%的车辆安装数据连接方案系统;全球超过50%的车辆通过嵌入系统或智能终端连接网络,至2025年所有的新出厂车辆都将通过不同的方式连接网络。

 

2014年,全球车联网产业的收益在23亿欧元左右预计。2025年,全球车联网产业将达到仅200亿欧元

 

中国联通积极推进车联网发展,与较多汽车厂商签署战略合作协议,通过3G/4G网络提供高速数据连接服务。

 

2中国联通移动网络发展现状及挑战

 

 

中国联通移动网络网现状

2G:2G网络建设已停滞,话务量开始缓慢降低,但仍承载较高话务。

 

3G:全国已建设80万基站,目前语音和数据的主力承载网络。

 

LTE:预计到2015年底,全国建设50万以上基站,业务处于快速发展期12月8日,中国联通召开沃4G+发布会,宣布161个城市商用CA。


WLAN:8.1万个AP热点,目前更多作为增强用户粘性的网络服务。

 


 

中国联通无线网面临挑战

 

中国联通无线网演进方向

 

 

 


 

中国联通无线网2016-2018年关键演进策略分析

 

无线网络宽带化

载波聚合:持续推进二载波聚合网络升级,推进下行三载波和上行两载波聚合;多天线增强:推动研究LTE FDD网络多天线部署和现网改造方案,推动四天线产业成熟;非授权频段LTE(LAA):推动设备成熟,完成功能验证和组网性能论证,全网推广LAA技术;5G:加强关键技术和设备研发,推动产品成熟,在局部地区试点应用。

 

协同组网立体覆盖

充分利用不同制式无线网络承载特性,优化分层网络协同,实现网络间的业务协同;宏微协同立体组网:增强宏微间协同能力,逐步推进干扰协调、宏微间载波聚合和双连接提升网络容量。

 

用户体验提升

多小区协作:推动站间多小区协作技术的应用,推进支持TM10设备成熟;干扰协调:推进宏微间干扰协调技术成熟,逐步降低小区间同频干扰;中继技术:引入无线中继设备,提升广覆盖场景单站覆盖能力

 

融合技术多模设备

多标准基站:推广2.1GHz多模设备新建和升级场景应用,推动宽频G/U/L设备成熟;无线设备虚拟化:持续推动大规模BBU池组化和协同技术,推进BBU设备虚拟化研究;有源天线:推进一体化RRU设备成熟,最终实现三维波速赋形商用。

 

垂直行业应用
窄带LTE技术(NB-IoT): 引入NB-IoT技术满足物联网小数据、深覆盖的需求,推进GSM退网;LTE-V:开拓基于LTE的车联网应用,引入LTE V2V技术满足车联网部署需求。

 

3中国联通5G重点研究领域

 

 

ITU-Vision对于5G应用场景

 

ITU对5G系统的正式命名是IMT-2020,意指2020年左右商用的下一代通信系统。ITU定义了5G三大应用场景

增强的移动宽带(eMBB)以人为中心的应用;高用户数据速率,广覆盖下的移动性保证。

 

超大连接的MTC (mMTC)低数据速率,时延容忍高;终端低成本,超长电池寿命。

 

超可靠低时延通信 (uMTC)时延和可靠性的严格要求;远程医疗,工业控制。

 


 

ITU-Vision对于5G关键能力指标定义

 

ITU定义了5G关键能力指标以及相对4G系统相关指标的增强要求。


峰值数据速率需达到10Gbit/s;用户体验的数据速率达到100Mbit/s;频谱效率为4G系统的3倍;移动性要求满足移动速度500km/h;时延满足1ms;连接密度10^6终端/平方公里;网络能量效率为4G系统的100倍;流量密度达到10Mbit/s/m^2

 


 

5G关键技术概述

 

中国联通5G研究思路

总体目标:加快联通5G关键技术研究工作,基于联通网络现状及运营需求,推进5G网络架构及关键技术演进满足联通网络技术发展方向;加强产业合作,推动相关技术及设备成熟,满足联通5G网络2020年商用目标。

 

主要举措:以SDN/NFV为基础,以网络切片技术为主要技术方案,逐步构建面向5G移动宽带、大连接低功耗、高可靠低时延要求业务的新型网络架构。

 

加强产业合作,推进无线设备虚拟化、超密集组网、频谱共享、物联网/车联网等技术的成熟和应用。

 

以增强4G+网络能力为目标,积极研究Pre 5G技术,促进5G先进技术在4G+网络的落地应用。

 

 


 

5G重点研究领域1:端到端网络架构研究


研究场景和目标

基于NFV和SDN关键技术,研究5G网络架构,满足5G多场景业务应用需求并实现固移融合及无线侧多网融合。

 

关键技术内容
网络功能重构,研究RAN和和核心网侧的功能重构,以实现灵活的业务分流和多网络融合。

 

RAN虚拟化设备形态研究,研究RAN虚拟化新型设备形态,并重新构建RAN设备。

 

网络能力开放研究

 

 

 


 

RAN侧网络分片功能研究

研究场景和目标
在5G网络系统需同时支持eMBB、M2M和URC业务以满足不同用户的业务需求;通过网络虚拟化实现统一无线空口技术及设备上的灵活业务配置。

 

关键技术内容
RAN侧虚拟化架构,研究RAN侧虚拟化架构及接口方案。

 

RAN侧业务解析及网络分片,实现RAN侧对于用户及业务类型的解析,基于用户及业务区分实现RAN侧网络分片功能。

 

 


 

5G重点研究领2:基于虚拟化的微站密集组网研究(LIGHT-Net+)


研究场景和目标
城区超热点区域,采用微站超密集组网方式,满足单用户100Mbps的用户体验速率和网络10Mbps/m2的流量密度要求;减少因超密集基站带来的小区间干扰及用户频繁切换造成了用户体验下降。

 

关键技术内容
无线侧虚拟化及控制面、用户面分离,推动宏站和微站间的协同组网方案,实现控制面和用户面分析;研究无线侧虚拟化技术及实现方式。

 

以用户为中心,推动虚拟化小区技术研究,推动虚拟化小区研究,实现以用户为中心的多小区合并技术。

 

 


 

5G重点研究领3: 频谱共享技术研究


技术特点

频谱资源可在多个系统(WiFi,雷达)或网络间(多运营商,同一运营商不同RAT间)共享;在不同的系统或网络间进行互操作,具备基于接入网的自适应性。

 

主要工作

近期基于4G+网络需求,在网络发展不同阶段,推动运营商内G/L、U/L频谱资源共享;中期推动LTE网络与WIFI网络的融合和资源共享;长期推动系统间、运营商间频谱资源完全共享。

 


 

5G重点研究领4:物联网/车联网技术研究


Pre-5G 物联网技术研究
基于蜂窝的Pre-5G物联网接入技术研究,满足大连接数量、广覆盖、低功耗的基本需求;满足未来蜂窝网络超过10亿连接的物联网市场发展需求。

 

关键技术内容,LTE及其演进技术的物联网接入技术(LTE-MTC);窄带接入技术方案(NB-IoT)及组网方案;基于Pre-5G的物联网承载组网方案研究。

5G物联网技术研究

基于网络分片的物联网承载网络构建,基于网络虚拟化技术,研究物联网网络分片功能及内容编排方式;研究同一套网络设备满足物联网及移动互联网需求方式。

 

低时延高可靠通信关键技术研究及组网,车联网技术及组网方案;基于非接入方式的低时延无线关键技术研究。

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