中国启动5G技术研发实验

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■本报记者 李勤

1月7日，工业和信息化部在北京召开“5G技术研发试验”启动会，宣布力争2020年商用5G。

消息一出，马上有媒体曝出，欧盟数字委员会对欧洲在5G方面的进展表示焦虑，欲召集各主要电信集团首席执行官商讨如何确保欧洲在5G技术领域获得领先地位。

其实，在2015年，欧洲、美国、日本、韩国和中国领先的5G组织已就“全球5G活动”签署多边谅解备忘录，欧盟与中国也就5G签署关键合作伙伴协议。

在一些人看来，他国的“焦虑”或许能彰显我国在5G领域作出的领先成就。中国作为5G技术标准化的主要参与国之一，在5G的标准制订工作中取得了巨大进展。为了促进全球业界在5G概念与关键技术方面尽快达成共识，我国IMT-2020（5G）推进小组在2015年2月11日发布了《5G概念白皮书》。

不过，这并不意味着我们成为龟兔赛跑中的“兔子”就可以放心睡大觉了。

5G关键技术现在怎么样

按照总体部署，我国的5G试验分为两步实施：2015年到2018年进行技术研发试验，由中国信息通信研究院牵头组织，运营企业、设备企业及科研机构共同参与；2018年到2020年进行产品研发试验，由国内运营企业牵头组织，设备企业及科研机构共同参与。

国际电信联盟（ITU）提出，5G有三大应用场景和八项关键能力指标：5G要支持增强移动宽带，海量机器类通信和超高、可靠、低时延通信三大应用场景。同时，除了传统的峰值速率、移动性、时延和频谱效率之外，还提出用户体验速率、连接数密度、流量密度和能效四个新增的关键指标。

而且，在5G的关键能力指标定义中，峰值速率要达到10~50Gbps，用户体验速率达到100Mbps~1Gbps，移动性要求可满足500km/h，时延可满足1ms，频谱效率要比4G 提升5倍，连接数密度要求达到106~107/km2，流量密度要求可满足1~10Tbps/km2，能效要求至少比4G 提升50~100倍。

在开展实验前，我国的5G关键技术到底处于什么阶段，离上述目标到底有多远？

“目前5G的大多数关键技术仍然处于理论研究阶段。对应的这些关键性能指标在一定的场景、业务和应用需求的约束条件下可以实现。”北京交通大学教授、英国工程技术学会会士艾渤向《中国科学报》记者指出，“但其实现与场景、业务和应用需求紧密相关。”

以用户体验速率为例，在静止状态，传输速率可以达到Gbps级别，但当移动速度达到500 km/h，在满足一定的性能指标，如要求一定传输误比特率条件下，其传输速率要想达到100Mbps有很大难度，也是非常有挑战性的研究课题。

对于超可靠通信而言，可能实现的传输速率在Mbps级别，而对于传输可靠性和传输时延要求极高的场合，可能实现的传输速率甚至在bps级别。“但是这不能说bps级别的传输速率就不属于5G技术，这些也属于5G移动通信的范畴，比如5G场景中的机器对机器（M2M）通信，只不过其对传输可靠性和传输时延要求极高。因此，在一定的场景、业务和应用需求前提下，现有指标是可以实现的。”艾渤说。

而据“5G技术研发试验”启动会的消息，此次启动的5G技术研发试验分为5G关键技术试验（单点关键技术样机性能测试）、5G技术方案验证（融合多种关键技术，开展单基站性能测试）和5G系统验证（5G系统的组网技术性能测试，5G典型业务演示）三个阶段实施。

哪些技术能在中国落地

5G关键技术已经从概念的研究进入到标准制定阶段，而早在2015年3月，中国通信业知名观察家项立刚曾对《中国科学报》记者表示，业内还在对5G进行定义，这些力量还在较量，可能要到2018年才能正式确立5G标准。

“虽然全球已在5G需求与愿景方面取得较高的共识，技术路线也已经明确了几个主要的方向，但是整体来看，业内在5G的诸多领域还存在不同的见解，5G关键技术还需要在标准统一之后才能够真正得到实现。”赛迪顾问通信产业研究中心总经理杨若飞向《中国科学报》记者指出。

在各种5G技术的较量中，哪些类型技术能够最终走出试验在中国落地？

记者在采访中了解到，5G演进存在三条路线：蜂窝网演进、无线局域网和可能的革命性技术路线。

为满足5G需求，需要从无线传输技术、无线组网技术以及网络架构等层面实现创新。

艾渤认为，中国自己提出的组网技术，如C-RAN；多址技术，如SCMA、PDMA、MUSA等就可以落地。

而在无线传输技术层面，不少专家看好大规模天线阵列、超密集组网、非正交传输、全双工等，认为这些都可能成为未来5G的重要技术方向。

“从我国情况来看，蜂窝网演进的5G技术很有可能最终走出来并在中国落地。首先，LTE已经是事实上的国内统一的4G标准，随着更多的先进技术融入到LTE技术标准中，给蜂窝移动通信带来了强大的生命力和发展潜力。”杨若飞说。

在国家以及各大通信企业、运营商的大力推动下，5G开展得如火如荼，取得了一些原创性研究成果。艾渤强调：“所以会在5G国际标准的争取上大有作为。”

公开信息显示，目前华为已经在成都建设5G外场测试局点。展讯则预计在2017年做出5G终端原型平台，在2018年推出5G测试芯片，到2019年发布预商用芯片。

大唐电信集团则在给《中国科学报》记者提供的消息中指出，其已在5G的标志性技术中取得重要的技术突破。2016年1月9日，即“5G技术研发试验”启动会召开两天后，大唐电信集团马上与无线移动通信国家重点实验室联合举办了5G/LTE-V技术研讨会。

还有哪些待解难题

2015年5月，《中国科学报》记者在采访英国皇家工程院院士、IET主席威廉·韦伯时，他表示就算花了大力气能够达到5G“风一般的速度”，还有手机处理器、手机电池、射频频谱与无线接入技术、电信运营商及成本问题摆在眼前。

在2020年启动5G商用前，这些问题能够解决吗？

艾渤提出，根据摩尔定律，在2020年，手机处理器的速率应该会有若干倍增长，手机处理器应该不会制约5G业务在手机上的应用。

他担心的是手机电池容量，随着应用业务的增多，这个问题会更加突出。

“无线充电以及生物电等技术的发展、充电技术的更新也许会给手机在充电方面带来更多的选择，但总体上5G网络依然会受到手机电池容量的制约。”艾渤说。

他还指出，5G网络“风一般的速度”以更高的带宽为基础，而不是成百倍地提高频谱效率，就5G的关键性能指标来看，其频谱效率也只是4G的5倍。

但是实际情况是，目前，全球6G以下的频谱已经非常拥挤，为电信运营商分配更多的6G以下频谱来部署5G系统很难实现。而使用更高的频段，诸如毫米波频段去大规模部署5G系统也是不现实的。这将导致现有的网络基础设施无法共用，毫米波更小的覆盖范围导致需要部署更多的基站单元，网络建设成本会非常高。因此，高频段比如毫米波、太赫兹等无线覆盖更多的应该是应用在特殊场合、热点地区的覆盖。

艾渤认为，5G技术在2020年可能还是以提供特殊场景的应用解决方案为主。同时，当前运营商还在完善室内用户的LTE覆盖，逐渐收回网络投资成本，考虑到5G标准的制订、5G建网的成本等因素，短时间内不太可能进行5G大规模建网。