物联网来临 2015年无线领域十大热门新技术

2015-04-02 19:13:47来源: 中兴通讯
    移动互联网和物联网,正以前所未有的速度发展,从而使移动数据业务呈爆炸性增长。在未来的技术演进中,更丰富的通信模式、更好的用户体验,更广泛的应用拓展,都是重要的发展方向。为了应对海量流量的挑战,移动网络正向“无容量限制的无线网络”,即 “大管道”方向发展,技术不断取得突破。在面向未来的无线技术演进中,适应应用场景、满足用户体验成为决定因素。

  下面就随我一起来盘点无线领域最为的关注十大热点新技术,与业界广大朋友共同交流。

  一、新多址接入方式

  未来5G应用已经聚焦到移动宽带和物联网,对广覆盖、高容量、低时延、海量连接提出更高需求,5G势必需要引入新的多址接入方式。较之目前主流无线通信系统中的各种正交/准正交多址方案(TDMA/CDMA/OFDMA),中兴通讯首推的新多址技术MUSA(Multi-User Shared Access)基于更先进的非正交多用户信息理论。

  MUSA上行接入通过创新设计的复数域多元码以及基于串行干扰消除(SIC)的先进多用户检测,让系统在相同时频资源上支持数倍用户数量的高可靠接入;并且可以简化接入流程中的资源调度过程,因而可大为简化海量接入的系统实现,缩短海量接入的接入时间,降低终端能耗。MUSA下行则通过创新的增强叠加编码及叠加符号扩展技术,提供比主流正交多址更高容量的下行传输,并同样能大为简化终端的实现,降低终端能耗。

  二、新编码调制与链路自适应技术

  面对5G的核心需求,传统链路自适应技术已经无法满足,而新的编码调制与链路自适应技术可以显著地提高系统容量、减少传输延迟、提高传输可靠性、增加用户的接入数目。中兴通讯提出了软链路自适应(soft link adaptation,SLA)、物理层包编码(physical layer packet coding,PLPC)、吉比特超高速译码器技术(Gbps high speed decoder,GHD)等。

  软链路自适应技术提高了信道预测和反馈方法的准确性,解决了开环链路自适应OLLA的周期较长、干扰突发对性能的影响,以及5G各种新场景对QoS的差异化需求(低延迟/ 超可靠/高吞吐量/高速移动)等问题。物理层包编码技术可以有效解决大数据包与小编码块之间的矛盾。吉比特超高速译码器技术可以显著地提高单用户的速度,满足5G支持超高速用户数据速率的要求。

  三、多天线技术(Massive MIMO)

  目前无线网络流量已呈现爆炸式增长,提升无线网络容量的方法主要包括:提升频谱效率、提高网络密度、增加系统带宽、智能业务分流等。其中大规模天线阵列技术获得越来越多的关注。

  大规模天线阵列的基本特征,就是通过在基站侧配置数量众多的天线阵列(从几十至几千),获得比传统天线阵列(传统天线阵列数不超过8个)更为精确的波束控制能力,然后通过空间复用技术,在相同的时频资源上,同时服务更多用户来提升无线通信系统的频谱效率。大规模天线阵列可很好地抑制干扰,带来巨大的小区内及小区间的干扰抑制增益,使得整个无线通信系统的容量和覆盖范围进一步提高。

  大规模天线阵列技术优势明显,但如何在现实约束条件下充分挖掘其潜在的巨大增益亟待深入研究,特别是信道信息获取、天线阵列设计、码本设计等关键技术的研究,中兴通讯在相关技术领域取得了一定优势,2014年 11月中兴通讯携手中国移动,成功完成全球首个128天线Massive MIMO外场预商用测试。

  四、高频通信

  目前无线通信6GHz以下频谱已经十分拥挤,可用带宽有限,而 30GHz~300GHz有大量的可用频谱,这些频谱对无线通信极具吸引力。毫米波频段相对于现有的蜂窝网载频其传输损耗大。由于高频波长短,单位面积上发送机和接收机可以配置更多的天线获得更大的波束成形增益,来补偿额外的路径损耗。

  采用高增益天线的基站,在获得权值前,无法利用优选波束覆盖到接收端,终端测量不准,通信双方不能以优选波束权值进行数据通信。移动环境对准高增益的窄波束困难,若不实现最优波束识别,终端无法完成小区驻留或勉强驻留小区但传输质量差,与5G网络的高速率预期相悖。因此波束识别、跟踪是高频通信的关键问题。需在在高频通信系统加入波束发现过程,使得基站和终端得以发现对方,利用优选波束进行高数据量通信。

  五、无线回传

  有线backhaul使密集部署的成本变得不可接受,而且会大大限制基站部署的灵活性。微波作为backhaul需要额外的频谱资源,并且增加了传输节点的硬件成本。在有遮挡时,微波的信道质量将受到严重影响,这限制了站址的选择,降低了部署的灵活性。

  Self-backhaul使用与接入链路相同的无线传输技术和频率资源,解决了有线backhaul及微波backhaul存在的问题。但Self- backhaul消耗了接入链路的可用资源,限制了网络容量的进一步提高。因此,Self-backhaul容量增强是UDN的一个重要研究方向。

  增强Self-backhaul容量的技术手段包括:利用多天线技术进一步扩展空域自由度;通过接收端协作增强接收能力;利用内容感知技术挖掘相同的服务请求,通过多播/广播提高资源使用效率;backhaul链路与接入链路间动态资源分配。

  六、小区虚拟化

  小区虚拟化(Virtual Cell)是解决边界效应的关键,其核心思想是“以用户为中心”提供服务。虚拟小区由用户周围的多个接入节点组成,它就像影子一样随着用户的移动及周围环境的变化而快速的更新,使得无论用户在什么位置都可以获得稳定的数据通信服务,达到一致的用户体验。

  虚拟小区打破了以“蜂窝小区”为中心的传统移动接入网理念,转变为完全以“用户为中心”的接入网络。即每个接入网络的用户拥有一个跟用户相关的“虚拟小区”,该小区由用户周边的几个物理小区组成,物理小区之间彼此协作,共同服务于该用户。当用户在网络中移动时,该虚拟小区包含的物理小区动态变化,但虚拟小区ID保持不变。因而在用户移动过程中没有切换发生,无论用户身在何处,都能得到来自周边多个物理小区的良好信号覆盖和最佳的接入服务。虚拟小区是移动接入理念的一次革命,真正实现了从 “用户找网络”到“网络追用户”的转变。

  七、超宽带基站UBR

  据统计,欧洲14个国家的54家运营商中,具备1.8GHz和2.1GHz双频段的有45家,占比达到83%。大中型运营商基本上都拥有多个移动频段牌照,运营商融合也大大加速了无线基础设施共享进程,无线基础设施正在逐步从宽带向超宽带方向发展。

  2015年,支持多个频段的超宽带基站技术UBR(Ultra Broadband Radio)将会迎来快速发展机会。超宽带基站技术突破了一个射频通道仅支持一个频段的限制,实现了双频段或多频段同时工作的超宽带处理能力,其核心技术包括:超宽带收发信机技术、超宽带功放技术、超宽带DPD技术以及协同双工技术等。去年中兴通讯在业界率先推出了1.8GHz+2.1GHz超宽带UBR 基站,单通道365MHz的发射带宽能够支持1.8GHz和2.1GHz两个频段同时工作,且能实现双频段之间的功率共享。

  八、胖基站

  胖基站(Fat NodeB)技术,实质是进一步实现了网络扁平化,可以满足更加复杂的应用场景,是一种可以实现与传统基站混合组网的新型的网络节点。

  首先,胖基站集成了部分核心网控制面功能,显著缩短终端接入信令过程,简化了核心网功能,使得核心网只需专注于与无线制式无关的核心业务,更容易提供更多的个性化网络服务。其次,胖基站集成了核心网的网关功能,终端的流量经过胖基站后直接进入PDN网络,无需回传到远端核心网网关,减轻核心网用户面转发负荷,降低传输成本。此外,网关下移到基站也为内容本地化提供了便利。在胖基站上同址部署内容服务器,让终端就近获取内容,可以大大降低传输时延,提升用户体验。

  中兴通讯提出的胖基站解决方案,继承和发扬了4G的扁平化思路,以用户为中心,让服务和网络更加扁平,更加贴近终端用户。

  九、NFV/SDN技术

  传统电信网络专用设备多,相比IT网络建设费用更高、运维复杂、业务形式封闭,使运营商在“收”“支”两端都面临窘境。近几年兴起的网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)和(Software Defined Network,SDN)技术让运营商看到了曙光。

  NFV的技术基础是虚拟化技术。虚拟化技术提供了将一套服务器的相关资源(如计算、存储和网络)虚拟化成多个不同虚机为不同的用户使用的手段。在电信网络中引入虚拟化技术,可以实现电信网络硬件资源的共享,提升硬件资源的利用率,也为快速引入第三方新业务开启了一道方便之门。电信网络功能本身支持虚拟化后,与专用硬件设备解耦,使得电信网络采用IT化、通用化硬件资源成为可能,有利于运营商降低硬件采购成本。

  SDN技术源于IP网络的路由控制,它通过将路由设备的控制和转发相分离,将对网络中大量路由器繁杂的路由配置工作转化成通过控制器集中式配置并下发到转发面执行的方式,极大简化了网络路由维护工作。同时SDN还可以通过开放北向接口使第三方应用方便地控制网络中的业务路由。在电信网络中引入SDN 技术,不但可以提升网络部署的自动化能力,实现基于业务的灵活组件调度,同时,通过在移动网络节点(如SAE GW)内部引入SDN化理念,还可以有效促进整个网络的扁平化,提升报文转发的效率。

  十、设备到设备通信D2D

  作为面向5G的关键候选技术,设备到设备通信(Device-to-Device,D2D)具有潜在的提高系统性能、提升用户体验、扩展蜂窝通信应用的前景,受到业界广泛关注。

  D2D主要的应用场景包括以下几方面。

  ● 社交应用:用户通过D2D的发现和通信功能,可以寻找邻近区域的感兴趣用户并进行数据传输、内容分享;

  ● 网络流量卸载:邻近用户之间的蜂窝通信切换到D2D模式,节省空口资源、降低核心网传输压力;

  ● 物联网通信增强:在车联网、海量用户终端、智能家居等存在大量终端的场景中,终端以D2D形式接入到已接入网络的特定终端,缓解巨量终端接入带来的拥塞;

  ● 应急通信:当覆盖出现盲区或因灾害网络损坏时,用户设备通过D2D与位于覆盖内的用户设备建立连接,从而以D2D中继的形式建立与网络的连接。

关键字:来临  无线  领域

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2015/0402/article_8276.html
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