5月28日,第十三届全国人民代表大会第三次会议闭幕。在记者会上,李克强总理指出除了消费,也要扩大有效投资,投资的重点是“两新一重”。今年的《政府工作报告》首次把“发展新一代信息网络,拓展5G应用”放在了“扩大有效投资”所重点支持的“两新一重”建设之首,在5G时代(2020-2030年)的元年,吹响了向“5G改变社会”进军的总号角。
对于人类移动通信史上第一次把通信对象从“人-人互联”扩展到“万物互联”的5G,在5G微信公众平台(ID:angmobile)的专访中,中国信科集团副总工程师、首席科学家,大唐移动副总经理、总工程师王映民博士表达了这样的观点:持续创新是大唐移动助力5G网络建设、赋能5G新基建的基本策略,积极推进5G技术和标准的发展演进、持续优化5G产品和网络的创新升级,以更快更好地实现“5G改变社会”伟大目标;“一手标准,一手产品,持续创新”正是中国信科集团旗下国内移动通信核心企业——大唐移动曾经、现在、未来的不懈奋斗方向。
5G新基建,机遇之大、挑战亦大
短期来看,新基建可以起到稳投资、拉需求的作用。长期来看,构建新型基础设施将会带来几倍于投资额的社会总需求和GDP的“乘数效应”,对于提升国家科技竞争力、加快传统产业数字化转型升级、推动我国经济高质量发展均具有重大且深远的战略意义。
比如,对于新基建之首——5G,王映民介绍,权威数据显示,到2025年,5G将带动总产出6.3万亿元、经济增加值1.1万亿元、就业机会400万个。5G新基建面临的机遇之大“跃然纸上”。
一方面,回顾起来,我国采取了一系列符合科学规律的政策,使得5G移动通信发展势头迅猛,网络建设已经取得了重要的阶段性成绩,建成了全球最大规模的5G网络,5G用户数也高居全球第一。目前,国内三大运营商正在如火如荼地进行新一轮更大规模的5G网络建设。
另一方面,截至目前国内已有超过20个省市正式发布5G产业规划,均计划2020年在重点区域和主要活动场所完成5G网络的全覆盖;均计划于2021-2023年期间在重点区域实现车联网、工业互联网、智慧医疗、智慧教育等重要场景应用,同时大力保障5G安全。
综上可见,随着5G精品网络的覆盖范围越来越大、随着5G新基建的快速深入实施,5G发展正在快速从“政策驱动”转化为“业务驱动”。王映民分析,在“业务驱动”下,5G将赋能千行百业的基础设施建设,包括目前基于5G eMBB的高清/超清视频、VR直播、AR互动、沉浸式游戏等,以及在不久的将来基于uRLLC/mMTC的车联网、工业互联网、行业专网(能源/电力等)、物联网等,连接数将从几十亿大幅扩展到数百亿,这将使得5G的发展在2021-2025年期间从“业务驱动”转化为“商业驱动”,撬动起上文所述的万亿市场。
机遇之大、挑战亦大。王映民指出,5G商用将是一个长期的过程,其中的挑战主要体现在四大方面。
一是在应用侧,5G在垂直行业的应用是5G最大的市场空间,但是商业模式需要长期培育、用户认同需要长期培养。此外,跨行业发展与结合的解决方案也需定制化的解决方案和对相应领域的深入探索。
二是在技术侧,5G标准的第二个版本Rel-16将在2020年6月冻结, Rel-17的标准化工作也将正式启动。5G的技术和标准还在持续发展演进中,国产产业链(高端芯片设计与制造等)在完整性和竞争力方面仍存在差距。
三是在网络侧,5G所采用的大带宽、高频段,也导致了网络覆盖和基础配套获取的困难,网络建设成本增加,网络功耗和运维成本增加。同时,低时延高可靠、网络边缘计算等特性还在开发验证阶段,还需要在SA独立组网的模式下形成完整开放的产业生态。
四是在终端侧,多网络制式影响手机终端的复杂性和成本,影响规模用户发展。在多网络多制式共存的模式下,网络间切换也将会影响5G用户体验。
王映民指出,我们需要持续创新来应对这些挑战,一是要积极推进5G技术和标准的发展演进,二是要持续优化5G产品和网络的创新升级。
应对挑战,推进5G技术和标准的发展演进
5G商用,标准先行。全球5G目前取得的阶段性成功,基本都是基于5G第一阶段标准Rel-15。王映民介绍,Rel-15聚焦基础无线传输技术、接入网和核心网网络架构、网络协议与接口、完全架构、增强移动宽带和基础物联网业务能力,是5G的基础版本。在5G最为关键的技术标准领域,大唐移动已经成为5G标准重要的领先贡献者以及核心专利的主要拥有者。
Rel-16则是5G完整版本,一是增强网络承载能力,包括多天线增强、免许可、更高频段、中继、固移融合等;二是提升基础能力,包括SON/MDT、定位、终端节能、语音、切片增强、自动化运营等;三是拓展垂直行业应用,包括低时延高可靠增强、车联网、工业互联网、垂直LAN等。其中一个重要的项目就是对uRLLC的增强,包括PDCCH增强、UCI传输机制改善、PUSCH增强、调度/HARQ流程增强、终端设备之间的发送优先级/复用、上行免调度传输增强等。在Rel-16阶段,大唐移动牵头多项标准化项目,做出了重要贡献。
Rel-17的标准化工作有所延迟,将在2021年12月份完成。具体任务可分为两类:第一大类是延续性项目,对网络和业务能力进行持续增强,对象包括低时延高可靠、工业互联网、网络辅助的终端节能、多天线技术增强、定位、车联网、中继技术、更高频谱通信、免许可方案、卫星通信、服务化架构增强、网络切片、网络自动化、SON边缘计算等;第二大类是新项目,使能新应用、新能力,对象包括多播广播、终端直接通信(面向应急通信与商业应用)、多SIM终端优化、交互式业务、小数据传输优化方案、覆盖增强、面向中等速率与区域性覆盖的大连接应用等。
从Rel-15到Rel-17看来,王映民分析,5G的发展主要有3大趋势。
趋势之一是赋能垂直行业、面向IoT的功能进一步进行丰富和增强。比如,近年来,随着物联网和移动互联网相关技术的快速发展,大量基于定位技术的产品和服务如雨后春笋般出现,在社交网络、电子商务、导航等方面,极大地方便了人们的生活。现如今,零售、餐饮、物流、制造、化工、电力、医疗等垂直行业对于定位的精度提出了更高的要求。高精度定位技术将是5G时代移动互联网和物联网的重要核心业务之一。作为移动通信核心企业,大唐移动在3GPP组织中牵头高精度定位的标准化项目。
趋势之二是形成“全域覆盖”,以“星-地融合”构建天地一体化网络。王映民介绍,大唐移动在5G与卫星融合方面有着多年的深耕,广泛涉及5G与卫星融合三大类服务(“服务连续性”类型、“服务普遍性”类型、“服务普遍性”类型),以及十二大应用场景(地面与卫星网络间漫游、利用卫星覆盖提供广播或多播服务、基于卫星网络的物联网、基于卫星的应急举措、基于卫星网络的最佳路线导航、基于卫星的边界服务连续性、全球卫星覆盖、基于5G卫星接入网的间接连接、NR与5G核心网间的固定回传、5G移动平台回传、5G入户、远程服务中心到海上风电场的卫星连接)。
趋势之三是迈向智能网络,采用智能化技术来应对不断增加的系统复杂度。比如由于无线网络架构、业务形态相对于此前各代移动通信技术的较大变化,5G网络的移动性管理的架构也面临着突破性的革新需求,将不再局限于把移动的用户通过单一的通信模式连接到固定的基站,而是真正扩展为动态的被服务集合,通过动态的服务模式,连接至动态的服务集合,使得无论用户位置如何改变都能确保业务和通信质量的连续性。王映民介绍,大唐移动之于迈向智能网络的重要贡献是提出并发展“新型移动性管理”,支持定制化移动性管理的5G网络智能化架构。
应对挑战,持续进行5G产品创新
5G的标准,从基础版Rel-15到完整版Rel-16再到增强版Rel-17的演进,使得运营商的5G发展并非一蹴而就。王映民分析,5G网络建设将分为三个阶段逐步完成。
第一阶段是2019年-2020年。为5G启动部署期。在此期间,eMBB启动建设,全国主要城市的5G网络建设以宏站为主。产品基于Rel-15。
第二阶段是2021年-2022年。在这一阶段,预计将建成基于Rel-16的完整5G网络。特点是5G产品序列完善、小基站比例增大;网络覆盖容量提升,性能提升。此阶段,产业须实现升级,包括以高集成度实现降功耗、降成本。
第三阶段是2023年-2025年。在这一阶段,预计将基于Rel-17实现5G网络的能力提升——主要体现在:以高频段系统补容量;通过部署uRLLC、专网方案、MEC技术等提升5G赋能各行各业数字化网络化智能化转型的能力。
对于上述的5G建设节奏预判,王映民总结,2020-2025年将成为5G网络建设的高峰期,eMBB仍为此期间5G网络建设的主要驱动力;此外,垂直行业支撑能力布局决定5G未来长期发展,提升5G基础设施的核心价值。
而对于5G产业的发展趋势,王映民分析,将沿着ASIC化、云化、智能化发展。通过ASIC整合底层软硬件能力,实现高集成度、低功耗、低成本。通过云化,基于通用平台实现所有服务的弹性、灵活、聚合部署。对于实时性要求低的部分,集中云化部署;对于实时性要求高的部分,局域池化部署;对于集成度极致要求的末端,一体化部署。总体而言就是“高层云化,底层ASIC化;中心云化,边缘ASIC化”。
在上述的5G建设节奏、5G产业趋势预判下,王映民紧接着介绍了大唐移动的3大发力方向。
● 一是从集成度、功耗、成本优化方面打造极致性能的5G硬件产品。
相关方向包括ASIC化(比如SoC、RoC等芯片级整合);单元器件化,比如AFU整合(天线/滤波器一体化);整机跨专业深度优化。王映民介绍,天线/滤波器一体化整合之后,相比传统方案,成本降低50%、大幅减重、性能也得到提升。
他指出,5G的进程超出了开放产业链的跟进速度,包括自研芯片、定制化器件(天线、滤波器)等领域,这些领域将重塑产业格局。在供应链安全方面,产业需加强供应商多来源、多地域性,抗风险能力与成本和性能的平衡。
● 二是面向未来,布局产品创新、提升技术能力。
5G网络的需求包括资源可智能调度、能力可全面开放、容量可弹性伸缩、架构可灵活调整,从而需要有控制与转发分离、移动边缘计算、新型移动性和连接管理、网络功能重构、网络切片、网络能力开放、大规模天线、超密集组网、高频段传输、灵活频谱共享、空口设计信道编码调制非正交多址(PDMA)等5G技术布局。在此背景下,5G产业创新布局包括3大方向:
① 基础能力提升。包括天线创新(高效阵子);基础器件(数字中频芯片、光电子芯片、车联网芯片);5G中高频器件创新中心(“系统+芯片”联合创新)。
② 业务与网络智能。包括网络智能化(无线大数据、智能规划/优化、智能运维、智能重构);业务智能化(深度感知、通信与计算融合、边缘计算)。
③ 产品创新。包括大规模天线(天滤一体、高效功放。射频+天线一体化设计);高性能低复杂度算法(波束域降维、环境适配、多用户提升);低密度高效散热材料;RAN智能化、CU/DU分离。
● 三是多种措施并用,节能降耗。
王映民介绍,在运营商最关心的“节能增效”方面,大唐移动“软硬兼施”,多措并举,帮助运营商的网络节能降耗。
① 硬件节能效果佳。通过硬件节能,大唐移动的设备产品实现了功放效率提升(设计和工艺增强,采用GaN新功放)、射频收发信机工艺提升、数字部分提升、电源效率提升等。
② 软件节能更添色。一是亚帧关断节能根据负荷动态关闭部分亚帧,实测结果显示,业务负荷20%时,可节能22%。二是通道关断节能,实测结果显示,平均节能20%。
王映民介绍,大唐移动还凭借对5G技术与标准的透彻理解、对垂直行业痛点需求的精准把握,全力布局与5G强结合的多个应用领域并形成各具特色的业务解决方案,同时携手相关垂直行业龙头企业以及运营商推动相关典型5G应用落地,实现5G eMBB应用率先应用、5G垂直行业应用“全面开花”。
综上可见,5G新基建巨大机遇的华丽绽放,需要久久为功,作为移动通信核心企业以及国家队,大唐移动将继续推动5G标准演进、持续进行5G产品创新、不断深耕5G应用发展,提升技术、产品和服务的能力、性能和品质,为5G新基建赋能各行各业数字化网络化智能化转型积蓄并贡献更大力量。