聚用戶，再征程
——聯想5G之道

李維成 聯想研究院無線技術中心

聚用戶，再征程
——聯想5G之道

李維成 聯想研究院無線技術中心

5G通信希望能夠以用戶為中心，讓用戶隨心所欲地享受信息的完美傳遞。本文論述了5G通信主要的應用場景與需求，面臨的挑戰與機遇。只有真正以用戶為中心研究和設計5G通信系統及產品，才能給予用戶無所不至的體驗。

5G 穿戴式 超密集組網 自組織網絡

1 引言

移動通信在過去幾十年間得到了飛速的發展，對人們的工作和生活等行為產生了重大的影響。隨著信息社會的不斷深化，人們對信息的需求也呈現出暴發式的增長，移動通信越來越成為人們獲取信息的最重要手段之一。這種需求也直接帶來了移動通信網絡的不斷演進，并且產生了很多新型的移動通信設備，如智能手機、平板電腦以及新興的穿戴式設備等。然而，隨著對信息傳遞需求的進一步增強，未來的移動通信無論從網絡架構、空中接口還是移動終端方面都會產生新的變化，給整個移動通信和信息產業帶來新的機會。

目前，移動通信系統已經發展到第四代，業內普遍的觀點是從2020年起第五代移動通信系統將開始商用。第五代移動通信系統從研究初期就設立了以用戶體驗為中心的目標，希望從數據速率、系統容量、端到端延時等方面給予用戶通信無所不至的體驗。第五代移動通信系統也不僅僅滿足于提供人與人之間的信息傳遞，而是希望移動通信能夠無縫地連接人與人、人與機器或是機器與機器，形成以用戶為中心，隨心所欲地享受信息的完美傳遞。

基于第五代移動通信系統，未來互聯網將進入到一個新的階段，用3個詞概括就是：人人互聯、物物互聯、業業互聯。

人人互聯應該是大家都比較好理解的，即使不是人人也是越來越多的人用各種設備、手機、平板、電腦，在任何地方都方便地接入到互聯網獲取其所需要的信息，享受其所需要的服務。另外，會有越來越多的信息、流程服務被數字化。

物物的互聯網就是物聯網，未來越來越多的家庭智能設備會變得越來越智能地連到網絡上面去。當然這些不是目的，這些設備將有更高的效率，這才是最終的目的。在家里面要有固定的溫度、濕度，要空氣凈化。但是，怎么以更高的效率來實現，這是未來智能家居所要達成的目的。包括智能汽車、交通都是這樣的。通過物物的互聯能夠使得交通管理部門知道哪個地方有交通擁堵，哪個地方交通順暢，同時作為開車的人也能夠知道怎么樣設計自己的最佳路線。

最后一個是業業互聯，不管是工業互聯網還是行業互聯網，就是互聯網跟各行各業結合，使得這些行業進入到下一個階段，現在所談的智能制造、工業4.0，大概都是跟這個有關系。比如現在最流行的滴滴打車，其實就是互聯網和傳統的出租車行業相結合誕生的新型出租車行業。

圖1 5G場景與需求

2 5G場景與需求

從3G開始，移動寬帶的接入已經成為移動通信的一個最重要的應用，這種移動寬帶的接入能力也促使了移動互聯網的蓬勃發展，進而也帶來了很多交互性的移動互聯網應用的出現（見圖1）。移動寬帶極大地豐富和方便了人們的生活，對于未來5G時代，人們對移動寬帶所能提供的能力也有進一步的要求。

2.1 高清（3D）圖像的傳輸

在5G時代，數據業務將會繼續占據重要的位置，人們對信息獲取的需求會有數以千百倍的增長。考慮到在2020年之后，各種多媒體相關應用的數據量會爆發式增長，超高清圖片傳輸、4K甚至8K高清圖像的傳輸、三維圖像的傳輸等應用通過移動網絡進行處理將成為主流行為。針對這些對大數據量的應用，移動網絡必須具備單用戶“Gbit/s”以上的帶寬處理能力。

2.2 云存儲與相關應用

云存儲及移動云應用是移動寬帶的另一個主要應用需求。目前，云存儲的應用增長非常迅猛，但其更多的還是由固定網絡來處理，對于通過移動網絡實時進行云存儲及相關應用的需求在未來幾年會越來越多。到2020年之后的5G時代，相信云存儲對于移動網絡來說將成為必需的主要應用之一，因而也必然要求移動網絡進一步加大其帶寬和相應技術來提供對更高數據速率的支持。

2.3 虛擬現實和增強現實等新興應用

一些新興的應用對移動寬帶也會有新的要求。隨著其他相關技術的成熟，一些現在還沒有普便應用的技術非常可能在2020年以后被全面采用，比如虛擬現實和增強現實技術。這些技術的應用也對移動網絡的帶寬提出了較高的要求。再比如未來一些大型的實時聯網游戲應用于移動網絡，則不但對網絡帶寬有新的需求，對網絡接入的時延也有較高要求。

2.4 增強的移動網絡覆蓋

最后，“無處不在”的移動寬帶接入對于5G時代的移動網絡覆蓋也提出了新的要求。這里“無處不在”并不是指真的在任意地點都具有移動網絡的接入，但應該說在絕大多數有人們活動的場所都是具有移動網絡覆蓋的。對于這一點，目前的3G、4G網絡還遠遠達不到要求。這里面有運營商成本和策略的考慮，但未來的5G應該是全覆蓋的，因此從技術研究的角度也可以充分考量如何降低網絡部署的成本，用自組網、D2D等技術以較低的成本實現這種“無處不在”的移動寬帶的愿景。

3 5G挑戰與機遇

5G系統的演進應該是以4G系統為基礎的，盡管如此，由于5G系統要實現如上所述的技術要求，并且其需要滿足多樣化的業務需求，實現以用戶體驗為中心的愿景，因此5G還面臨著很多技術方面的挑戰。

3.1 網絡的演進與融合

5G的核心網和接入網都需要進一步演進，基于軟件定義的網絡（SDN）和網絡功能虛擬化技術（NFV）都將會在5G時代得到充分應用，面向更加集中，更加高效和節能的C-RAN技術也會是5G的關鍵技術。另外，超密集組網（UDN）和自組織網絡（SON）等會使5G的接入網具有靈活可靠的特性。

5G時代不會只有一張網絡，已有的4G、3G甚至2G網絡可能仍然會存在。而其他一些網絡如Wi-Fi、藍牙、RFID網絡也會以自有的形式與5G網絡共存。如何充分利用其他網絡與5G網絡協同作用來實現5G的目標，處理好彼此之間的競爭關系也是5G從設計之初就要充分考慮的問題。

3.2 系統容量和傳輸速率提升

要實現5G對于系統容量擴大1000倍，峰值速率提升10～100倍的目標還是有非常大的挑戰的。從頻譜上來說，我們需要更寬的頻譜來作為5G通信的載體，鑒于可利用的低頻段頻譜資源非常有限，必然要采用新的高頻段來實現5G技術。而在高頻段上從信道情況、傳輸特性等方面我們的了解都還不是很深刻。并且從設備的器件情況來說，支持高頻段器件的成熟度也遠遠不及低頻段。除了頻譜之外，如何運用親的空口技術來提高頻譜效率，如何運用新的網絡技術來提升系統容量，以及采用這些新技術是否會帶來新的運營和部署問題等都是需要5G研究來回答的。新的多址接入技術、新的調制編碼技術、同頻同時全雙工和頻譜共享等空口技術都需要進行研究并有所突破來滿足5G在這方面的需求。

3.3 多樣化和靈活的業務

未來5G所要面對的業務類型是極其豐富并且非常靈活的。其中，既有對數據速率要求非常高的，如實時視頻傳輸等業務；也有數據速率相對較低、突發性的小數據包傳輸的物聯網類業務；還有對時延要求非常高的工業控制和車聯網等業務。所有這些業務在不同的關鍵指標上要求并不相同，未來的5G系統需要能夠容納所有這些多變、靈活、需求不一的業務，因此對于網絡架構和空中接口的設計有很大的挑戰。5G系統需要D2D和M2M等技術的進一步發展。比如，D2D技術應用于車聯網，但現有D2D技術在時延方面是無法滿足車與車之間通信的需求的，因此D2D技術還要不斷提高，如采用更短的幀結構來降低時延，但幀結構的改變將影響到整個空口的設計，需要全面評估與研究。

3.4 終端設備的多樣化

5G時代終端設備將會呈現出多樣化的形態。智能手機仍然會是一類重要的移動通信終端，并且在這類終端上將會有新的應用場景出現，如虛擬現實和增強現實等。此外物聯網終端設備將會占據很重要的地位，這類設備的普遍特點是數量非常多、數據量并不大、對成本和功耗非常敏感。再有就是穿戴式設備會全面興起，穿戴式設備由于尺寸等原因，對于功耗要求也非常高。M2M的技術將會成為這種終端設備演進的關鍵支撐技術，要支持數據量不大而功耗成本敏感的設備，為其專門設計窄帶的系統是十分必要的，M2M設備通過5G的寬帶網絡中劃出的窄帶系統進行接收與發送，相應系統與終端的設計都要進行深入的研究。

3.5 對聯想而言，如何把握5G帶來的機遇

目前，預計2020年之后的連網器件數將達到500～1000億的水平，其中智能手機仍然會是重要的移動終端類型，5G系統所能提供的更大的帶寬和更高的傳輸速率也給了智能手機進一步發展的機會。而5G從網絡到空口都發生了非常大的變化，終端技術也要隨之改變，因此5G將帶來大規模的手機更換行為。同時，5G網絡支持非常多樣化的業務類型，手機所能支持的功能也更加豐富，因此手機設備所具備的技術附加值也會有所提升。

車聯網的興起也給終端設備引入了新的方向，基于車載的通信系統將成為通信終端中一個重要的類別。目前，全世界的汽車保有量接近12億輛，到2020年這個數字還會大幅提高。5G時代會有相當一部分汽車能夠集成車載通信系統，這對于智能終端制造商將是巨大的機會。

此外，物聯網設備和可穿戴式設備的數量會急劇增長，盡管這些設備中大部分的個體成本比較低，但整體數量非常大，因此這些設備將構成一個非常重要的市場，為終端制造商帶來新的機會。

“各種設備互聯看似錯綜復雜，但它就像一顆大樹，再枝繁葉茂、盤根錯節，也只有一個根、一個主線，那就是用戶，從以產品為中心的公司，向以用戶為中心的公司轉變，從銷售產品向經營客戶轉變，這就是聯想新的使命”，楊元慶在2015新財年的誓師大會上講到。未來，聯想提供的設備都不再僅僅是硬件，而將是硬件+軟件+服務平臺的結合，是“三位一體”的設備。

“聚用戶，再征程”，在聯想三十而立，國際化碩果累累，再啟征程之際，從以產品為中心轉變到以用戶為中心，正是聯想應對5G和互聯網+時代機遇與挑戰的根本之道。

New Engagement.New Journey——The Lenovo Way of 5G

5Gcommunicationwouldliketohaveauser-centric,allowinguserstoenjoyperfectfreedomtotransferinformation.Thispaperbrieflydiscussesthemainapplicationscenariosandrequirements,challengesandopportunitiesof5Gcommunications.Onlyatrulyuser-centricresearchanddesignof5GcommunicationsystemsandDevices,inordertogivethepeopleperfectexperience.

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2015-04-28）