大唐移動(dòng)總工程師王映民:基于場(chǎng)景的5G技術(shù)和業(yè)務(wù)

在傳統(tǒng)移動(dòng)通信收入進(jìn)入“收入增長(zhǎng)越來(lái)越低于業(yè)務(wù)量規(guī)模增長(zhǎng)”的當(dāng)下，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商們而言，至關(guān)重要的是——重新認(rèn)識(shí)5G本質(zhì)，構(gòu)建價(jià)值網(wǎng)絡(luò)、培育新的收入增長(zhǎng)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)服務(wù)及品牌增值。

中國(guó)信科集團(tuán)副總工程師，大唐移動(dòng)副總經(jīng)理、總工程師王映民博士在“5·17電信日大會(huì)”上，作了獨(dú)到、全面且深刻的分析。

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5G面向場(chǎng)景——“場(chǎng)景連接”時(shí)代到來(lái)

他指出，1G到4G，都是面向少數(shù)單個(gè)業(yè)務(wù)的——1980年代的1G承載語(yǔ)音；1990年代的2G承載語(yǔ)音和文本；2000年代的3G承載多媒體；2010年代的4G承載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。

在移動(dòng)通信從1G到5G進(jìn)行跨代演進(jìn)的同時(shí)，計(jì)算技術(shù)也在進(jìn)行跨代演進(jìn)：小型計(jì)算機(jī)時(shí)代（始于1970年代）、個(gè)人電腦時(shí)代（始于1980年代）、桌面互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代（始于1990年代）、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代（始于2000年代）、可穿戴計(jì)算時(shí)代（始于2014年）。

移動(dòng)通信的跨代演進(jìn)、計(jì)算技術(shù)的跨代演進(jìn)，共同推動(dòng)著2020年代（5G時(shí)代）的基本特征將是“大數(shù)據(jù)”“眾連接”“場(chǎng)景體驗(yàn)”，這使得5G時(shí)代將是“場(chǎng)景連接”的時(shí)代。5G將提供相應(yīng)場(chǎng)景的聯(lián)合多維度信息通信業(yè)務(wù)服務(wù)，“5G將是面向‘場(chǎng)景’的?！蓖跤趁裰赋?。

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場(chǎng)景連接時(shí)代：5G概念，三大拓展

面向“場(chǎng)景”的5G，發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力何在？

一方面，從互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展史、移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展來(lái)看：1990年代是個(gè)人電腦盛行、移動(dòng)通信業(yè)務(wù)主要是語(yǔ)音；2000年代是PC互聯(lián)網(wǎng)盛行、移動(dòng)通信業(yè)務(wù)主要是數(shù)據(jù)；到了2010年代，互聯(lián)網(wǎng)、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)融合發(fā)展，造就了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的盛行。到了2020年代（5G時(shí)代），增強(qiáng)型的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)盛行——特征是“身臨其境”、“虛實(shí)結(jié)合”。

另一方面，從物體通信的發(fā)展看來(lái)：1990年代是獨(dú)立設(shè)備；2000年代以及2010年代的早期是機(jī)器間通信；2010年代后期是物聯(lián)網(wǎng)。到了2020年代（5G時(shí)代），物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展——特征是“開(kāi)始走向‘萬(wàn)物互聯(lián)’”。

綜上， 5G發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力是：移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)。由此，王映民指出，作為場(chǎng)景連接的5G，相對(duì)于已有的移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念，有著3大方面拓展：

一是5G的網(wǎng)絡(luò)空間（社會(huì)形態(tài)）方面——既有增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB），也有物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。網(wǎng)絡(luò)空間與人類(lèi)社會(huì)及物理世界有著更為緊密的相互作用和耦合關(guān)系。

二是5G的商業(yè)模式（使能技術(shù)）方面——既有公眾消費(fèi)應(yīng)用，也有垂直行業(yè)應(yīng)用，包括公共安全、交通運(yùn)輸、汽車(chē)、電力、農(nóng)業(yè)、制造、教育、健康等。從公眾消費(fèi)到垂直行業(yè)，需要有創(chuàng)新的商業(yè)模式來(lái)支持。

三是5G的研發(fā)模式（產(chǎn)業(yè)生態(tài)）方面——移動(dòng)通信技術(shù)+信息技術(shù)，特征是“電信IT化，通信技術(shù)與信息技術(shù)深度融合”，趨勢(shì)有“平臺(tái)化”“軟件化”和“智能化”。

在上述3大方面的拓展下，5G將成為大數(shù)據(jù)/云計(jì)算/人工智能的基礎(chǔ)支撐技術(shù)、垂直行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的使能技術(shù)，必將廣泛而深刻地影響人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展。

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5G時(shí)代，場(chǎng)景連接

由此，王映民進(jìn)一步分析，移動(dòng)通信系統(tǒng)提供的服務(wù)，從少數(shù)單個(gè)業(yè)務(wù)發(fā)展到豐富的多業(yè)務(wù)；新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（5G）將會(huì)提供“場(chǎng)景連接”服務(wù)，即提供相應(yīng)場(chǎng)景的聯(lián)合多維度（用戶、環(huán)境、活動(dòng)等）信息通信業(yè)務(wù)服務(wù)。

比如，下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（NGMN）提出了5G的7大垂直行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景——汽車(chē)、運(yùn)輸與物流、健康與保健、智能城市與公用事業(yè)、農(nóng)業(yè)、媒體和娛樂(lè)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。

可見(jiàn)，“場(chǎng)景連接”是2020及未來(lái)信息社會(huì)的關(guān)鍵特征。

基于場(chǎng)景的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，將把人類(lèi)社會(huì)帶入到一個(gè)新的時(shí)代。這需要以移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡(luò)、定位系統(tǒng)以及人工智能和信息安全的發(fā)展為支撐。

NGMN給出了上述5G七大應(yīng)用場(chǎng)景在多個(gè)維度的技術(shù)需求——實(shí)際體驗(yàn)到的數(shù)據(jù)率；端到端時(shí)延；其他挑戰(zhàn)，包括終端密度、電池、覆蓋、移動(dòng)性、定位、適應(yīng)性、遷移性、成本、貨幣化等等。

也即，為了適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景需求，需要5G提供多維技術(shù)能力。王映民對(duì)此也作了詳細(xì)分析：

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5G基于場(chǎng)景的技術(shù)

5G系統(tǒng)中，場(chǎng)景有哪些？

“場(chǎng)景”的英譯為“Context”，包括用戶情景（標(biāo)識(shí)、與其他用戶的關(guān)系等）；物理情景（噪聲電平、溫度、濕度等）；網(wǎng)絡(luò)情景（連接、帶寬、協(xié)議等）；活動(dòng)情景（發(fā)生了什么、何時(shí)發(fā)生的？）；設(shè)備情景（設(shè)備的標(biāo)識(shí)、定位、電量等）；服務(wù)情景（文件格式、顯示等）。

總之，5G的Context包含三大方面：用戶；環(huán)境和資源；業(yè)務(wù)和應(yīng)用。這些場(chǎng)景信息，廣泛涉及活動(dòng)信息、質(zhì)量要求、地理信息、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、終端等級(jí)、電池電量、社交網(wǎng)絡(luò)情況、能源消耗、環(huán)境參數(shù)、信噪比，等等。

王映民認(rèn)為，“5G基于場(chǎng)景”具有兩方面含義：一是基于場(chǎng)景去設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用5G系統(tǒng)；二是5G系統(tǒng)具有感知并適應(yīng)場(chǎng)景的能力。

由此，他進(jìn)一步分析，場(chǎng)景連接的5G系統(tǒng)，具有三大關(guān)鍵：

① 場(chǎng)景的感知、決策和執(zhí)行；

② 多元異構(gòu)的感知終端、應(yīng)用數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行融合，滿足多維的場(chǎng)景體驗(yàn)需求；

③ 通信與計(jì)算（及存儲(chǔ)）的結(jié)合，是突破傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的性能極限的重要方法。

從而，對(duì)于5G系統(tǒng)而言，網(wǎng)絡(luò)要“可編程”、空口要靈活、終端要智慧。由此，王映民進(jìn)一步指出，基于場(chǎng)景的5G技術(shù)，包括NFV&SDN、智慧終端、端到端網(wǎng)絡(luò)切片、先進(jìn)的多天線技術(shù)、靈活的空口設(shè)計(jì)、場(chǎng)景感知技術(shù)、資源管理和調(diào)度、高精度定位技術(shù)、可定制的邊緣計(jì)算、基于場(chǎng)景的安全、SiIP+SoIP模式等。

接下來(lái)，他介紹了其中的幾種技術(shù)：

① 基于場(chǎng)景的5G安全。5G時(shí)代，現(xiàn)實(shí)空間與網(wǎng)絡(luò)空間交織發(fā)展，“安全”成為支撐5G健康發(fā)展的關(guān)鍵要素。一是要建立“可信身份”，以在網(wǎng)絡(luò)空間中準(zhǔn)確識(shí)別網(wǎng)絡(luò)行為主體；二是用“可信實(shí)體”構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，實(shí)體內(nèi)建“可信免疫機(jī)制”；三是以“可信網(wǎng)絡(luò)”滿足5G多樣化應(yīng)用的場(chǎng)景需求，不同用戶可獲得不同安全保證等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

② 端到端5G端到端網(wǎng)絡(luò)切片。針對(duì)基本移動(dòng)寬帶、媒體、蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器通信、無(wú)線醫(yī)療等不同5G垂直行業(yè)應(yīng)用，新的網(wǎng)絡(luò)和架構(gòu)可以用軟件來(lái)“定義和制造”定制的切片，以服務(wù)各行各業(yè)的不同需求。

③ 基于無(wú)線接入網(wǎng)的高精度定位技術(shù)。高精度定位技術(shù)將成為5G拓展應(yīng)用的使能技術(shù)，可在智慧物流、智慧農(nóng)業(yè)、智慧交通等5G場(chǎng)景適配多種終端，實(shí)現(xiàn)基于5G蜂窩系統(tǒng)的厘米級(jí)定位能力。王映民進(jìn)一步介紹，具體地，應(yīng)用“分級(jí)定位”策略，引入主/輔定位參考信號(hào)P-PRS和S-PRS，P-PRS信號(hào)以周期性方式進(jìn)行發(fā)送，獲得“時(shí)間差TOA估計(jì)值”；而S-PRS以超低功率持續(xù)發(fā)送，獲得“連續(xù)相位估計(jì)值”；TOA估計(jì)值與相位估計(jì)值進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

④ 邊緣計(jì)算MEC。5G標(biāo)準(zhǔn)制定了UPF（用戶面功能）下沉方案，為邊緣計(jì)算提供了統(tǒng)一靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?；跇?biāo)準(zhǔn)MEC架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)10ms以內(nèi)的端到端網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，實(shí)現(xiàn)本地緩存、本地應(yīng)用、業(yè)務(wù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)服務(wù)（如定位服務(wù)/車(chē)聯(lián)網(wǎng)）等MEC應(yīng)用。

⑤ SiIP（硬件IP）+SoIP（軟件IP）模式。王映民指出，基于應(yīng)用的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，采用“SiIP+SoIP”模式，是復(fù)雜的芯片和軟件系統(tǒng)的創(chuàng)新研發(fā)模式，滿足規(guī)模化和定制化需求?？蓱?yīng)對(duì)SoC設(shè)計(jì)所面臨復(fù)雜度、低成本、同質(zhì)化、低功耗、產(chǎn)品上市時(shí)間等5大挑戰(zhàn)。

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5G基于場(chǎng)景的業(yè)務(wù)

在上述技術(shù)的支撐下，對(duì)于5G的3大應(yīng)用場(chǎng)景，王映民認(rèn)為，需要有差異化的5G組網(wǎng)部署——eMBB覆蓋熱點(diǎn)區(qū)域，并向全網(wǎng)覆蓋擴(kuò)展；uRLLC從熱點(diǎn)和線狀覆蓋啟動(dòng)，培育垂直應(yīng)用；mMTC依托低頻段NB-IoT升級(jí)，實(shí)現(xiàn)深度覆蓋。

他介紹，大唐移動(dòng)全力布局與5G結(jié)合點(diǎn)很強(qiáng)的行業(yè)領(lǐng)域，包括賽事/大型活動(dòng)、教學(xué)培訓(xùn)、景點(diǎn)導(dǎo)覽、視頻監(jiān)控、網(wǎng)聯(lián)智能汽車(chē)、智能制造、智慧電力、無(wú)線醫(yī)療、智慧城市和產(chǎn)業(yè)園區(qū)等10個(gè)領(lǐng)域，探索并形成各具特色的業(yè)務(wù)解決方案，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈積極推動(dòng)5G產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

很值得一提的是，在車(chē)聯(lián)網(wǎng)這一早期5G典型應(yīng)用領(lǐng)域，大唐移動(dòng)目前可提供業(yè)界領(lǐng)先的車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案——大唐移動(dòng)“5G+網(wǎng)聯(lián)智能汽車(chē)”解決方案，提供車(chē)-路協(xié)同、編隊(duì)行駛、遠(yuǎn)程駕駛等三大類(lèi)業(yè)務(wù)服務(wù)；在C-V2X商業(yè)模式方面，提出包括運(yùn)營(yíng)商、車(chē)企、行業(yè)業(yè)主、交通管理、應(yīng)用服務(wù)商的網(wǎng)聯(lián)智能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)“共贏之輪”；已具備完善的車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，可在車(chē)載V2X終端、5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、安全/高效交通管理、智能車(chē)輛感知、應(yīng)用大數(shù)據(jù)等方面提供支撐，具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

編后語(yǔ)：每一代的移動(dòng)通信技術(shù)到來(lái)時(shí)，運(yùn)營(yíng)商都面臨很大的變革機(jī)遇。1G到4G都是面向單個(gè)業(yè)務(wù)，而5G的“場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)”特征明顯，將給人類(lèi)信息社會(huì)的進(jìn)一步大發(fā)展提供動(dòng)力——在這種前所未有的大機(jī)遇之下，運(yùn)營(yíng)商須及早充分利用基于場(chǎng)景的5G系統(tǒng)，針對(duì)各個(gè)垂直領(lǐng)域的不同應(yīng)用訴求、指標(biāo)要求各異的5G應(yīng)用場(chǎng)景、多類(lèi)服務(wù)對(duì)象提供更為定制化的服務(wù)，迎接“場(chǎng)景連接時(shí)代”早日全面到來(lái)。