在高校熊熊燃燒起5G研究的熱情

　　摘要：2015年5月21日，“第一屆5G算法創(chuàng)新大賽”在西安電子科技大學(xué)啟動。其由Altera、西安電子科技大學(xué)、友晶科技主辦，華為、英特爾、展訊等公司贊助。大賽面向全國大專院校碩士和博士研究生以及高年級本科生開放。在6月11日報名截止之際，大賽組委會稱共計184支隊伍參賽。從此，在中國的高校拉開了5G算法研究的大幕，各路英雄豪杰紛紛摩拳擦掌試比高低。

　　在啟動儀式上，華為無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線首席戰(zhàn)略官余泉等企業(yè)家談了5G的發(fā)展規(guī)劃及研發(fā)布局。以下是余泉先生的講演部分(注：根據(jù)速記整理，未經(jīng)講演者確認)。

　　華為的5G研究現(xiàn)狀　

　　華為早在2009年就開始5G研究。目前已經(jīng)投入500名以上研究專家，分布在全球9個5G研究中心。華為在2018年前至少投資6億美元，用于5G技術(shù)的研究與創(chuàng)新。當(dāng)前已經(jīng)在組網(wǎng)架構(gòu)、頻譜使用、空口技術(shù)、基站實現(xiàn)等多個領(lǐng)域取得了突破性進展。

　　華為一直堅持開放式創(chuàng)新，與產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界等同行一起為價值而創(chuàng)新。5G，不僅僅是下一代移動通信技術(shù)，更是未來全聯(lián)接世界的使能者，需要全行業(yè)的合作創(chuàng)新。

　　1) 華為是歐盟框架計劃METIS項目和5GPPP的董事會成員，是英國5GIC(5G創(chuàng)新中心，專注于MBB)的創(chuàng)始人之一，是5GVIA(專注于垂直行業(yè))的創(chuàng)始人之一。華為是中國IMT-2020 5G推進組的項目組長，是日本5G移動通信推進論壇的研發(fā)合作伙伴。

　　2) 華為與日本NTT DOCOMO、韓國LGU+、德國電信、新加坡電信、俄羅斯Megafon，中東Etisalat等運營商簽署了5G合作，開展5G技術(shù)驗證和試用。

　　3) 除了華為自身投入巨資研究5G之外，華為同樣與全球頂級20多所大學(xué)開展5G研究，包括美國的哈佛大學(xué)、紐約大學(xué)、歐洲慕尼黑工業(yè)大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院。

　　4) 同時，華為呼吁制定全球統(tǒng)一的5G標準。

　　為什么要參與此次校園活動，并開展5G算法競賽?

　　華為在集合業(yè)界特別是高校的資源合作是有傳統(tǒng)的。華為早在1999年就設(shè)立了“華為高?；?rdquo;，目前已經(jīng)發(fā)展成完善的華為創(chuàng)新研究計劃(Huawei Innovation Research Program，簡稱HIRP)。HIRP通過每年面向全球的優(yōu)秀科研人員和團隊征集創(chuàng)新研究思想，并提供研究資金的方式，鼓勵與激發(fā)學(xué)術(shù)屆對技術(shù)創(chuàng)新的大膽嘗試，并代表華為對他們在新技術(shù)、新業(yè)務(wù)領(lǐng)域、以及用創(chuàng)新思路解決傳統(tǒng)問題的工作的支持。通過HIRP這個平臺華為也將尋找長期聯(lián)合研究合作伙伴，實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新，合作共贏，共建更加美好的全聯(lián)接世界!截止到2014年，涉及無線通信、光通信、工程技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與安全、軟硬件等多個技術(shù)領(lǐng)域的上千名學(xué)者已經(jīng)參與到華為創(chuàng)新研究計劃中。HIRP是本屆5G算法創(chuàng)新大賽的重要贊助者。

　　當(dāng)前還屬于5G標準前研究階段，業(yè)界預(yù)計標準研究立項(Study Item) 將從3GPP R14(2016年)開始。華為作為定義5G全球標準的行業(yè)領(lǐng)袖，通過長期技術(shù)創(chuàng)新和積累，提出5G若干候選技術(shù)，包括此次大賽的三大算法SCMA(Sparse Code Multiple Access)稀疏碼多址接入，F(xiàn)-OFDM(Filtered-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)可變子載波帶寬的非正交接入，Polar Code極化碼技術(shù)。高校學(xué)者和大學(xué)生在開展理論研究和年輕人創(chuàng)新激情上具有獨特優(yōu)勢，華為希望和高校和研究機構(gòu)聯(lián)手，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。在5G標準化工作啟動之前，對5G關(guān)鍵技術(shù)與算法實現(xiàn)充分驗證，為全球5G標準化最終落地作出積極貢獻。

　　另外，5G的商用化預(yù)計在2020年前后，成規(guī)模可能要更晚一點。如果能讓一些頂尖的學(xué)生更早地接觸最新技術(shù)，將來就能更好地接5G等下一代無線技術(shù)產(chǎn)業(yè)這一棒，這為產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)接力人才也是非常關(guān)鍵的。

　　5G在萬物互聯(lián)中的應(yīng)用展望以及形成的技術(shù)需求和框架

• 　　移動寬帶將滲透到未來社會的各個領(lǐng)域，未來充滿無限可能，人們對全聯(lián)接美好藍圖的期待越來越迫切：

　　- 用戶期望溝通和分享的方式產(chǎn)生革命性的改變;

　　- 用戶期望實現(xiàn)萬物連接(人與人、物與物、人與物)帶來的互聯(lián)互通的便利，即Internet of Things (IoT);

　　- 用戶期望真正的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)帶來的體驗提升。

• 　　 5G應(yīng)運而生，5G不僅僅為通信服務(wù)， 5G將提供使能移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)Internet of Things (IoT)的平臺，以用戶為中心構(gòu)建全方位信息生態(tài)系統(tǒng)，提供各種可能和跨界整合。
• 　　 5G的影響將遠遠超出ICT的行業(yè)范疇，華為提出了三個everything的未來發(fā)展趨勢，即Everything on Mobile，Everything connected，Every function virtualized，獲得業(yè)界廣泛認可。
  

　　5G技術(shù)的應(yīng)用，將帶來更加豐富的溝通方式和更加真實的體驗，智能連接的新境界將從多個層面對提升生活質(zhì)量產(chǎn)生影響。人們通過5G技術(shù)可以實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實對話、觀看3D投影，通過5G的終端設(shè)備，隨時隨地通信交流，而無論在家里、公共場所，還是交通工具上。

• 　　 華為定義了超業(yè)務(wù)HyperService Cube， 甄選和日常工作生活緊密相關(guān)的15個典型應(yīng)用場景，如海量鏈接的物聯(lián)網(wǎng)、垂直產(chǎn)業(yè)場景(汽車，醫(yī)療，工業(yè)自動化機器人)、終端用戶的自組網(wǎng)等，具體如自動駕駛、超高清視頻、虛擬現(xiàn)實、醫(yī)療保健、智能家居、全聯(lián)接的智能傳感器等場景。
  
• 　　 此外，HyperService Cube還從三個維度明確了未來通信最關(guān)鍵的三個需求：時延、吞吐率及連接數(shù)，分別對應(yīng)1、10、100，即1ms的時延，10Gbps的用戶速率，以及100個billion也就是1000億的連接。具體為：

　　- 1毫秒零延時和零等待：低于1毫秒的時延，支持實時移動控制、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和通信。

　　- 10Gbit/s身臨其境、類光纖速率的體驗：10Gbit/s的數(shù)據(jù)速率，能夠支持超高清視頻和虛擬現(xiàn)實應(yīng)用以及移動云服務(wù)。

　　- 千億級超大容量和永遠在線：需要同時支持數(shù)十億的應(yīng)用和千億級的互聯(lián)設(shè)備。

　　實現(xiàn)全聯(lián)接世界的美好藍圖面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)，華為在研究創(chuàng)新上一直堅持投入，當(dāng)前已經(jīng)在組網(wǎng)架構(gòu)、頻譜使用、空口技術(shù)、基站實現(xiàn)等多個領(lǐng)域取得了突破性進展。

• 　　 5G頻譜

　　- 全頻譜——華為5G系統(tǒng)支持6GHz以下核心頻段, 也將支持高于6GHz的擴展頻段。

　　- 高頻可用于接入和回傳Backhaul，通過高低頻混合組網(wǎng)獲得最佳頻譜利用。

• 　　 5G新空口

　　- 在華為提出的一系列5G新空口技術(shù)中，最受關(guān)注的是自適應(yīng)軟件定義的空口設(shè)計：基于SCMA(Sparse Code Multiple Access)稀疏碼多址和F-OFDM(Filtered-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)可變子載波帶寬的非正交接入，以及Polar Code極化碼技術(shù)。當(dāng)前華為研發(fā)團隊已完成了概念原型驗證，能有效提升頻譜效率、增加連接數(shù)和降低業(yè)務(wù)時延來滿足物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)業(yè)務(wù)的部署以及虛擬現(xiàn)實等高帶寬的業(yè)務(wù)需求。

　　- SCMA在相同資源下復(fù)用更多用戶，增益相對于OFDMA提升300%。另外華為在抗多徑全雙工技術(shù)、大規(guī)模天線MIMO技術(shù)、全數(shù)字化射頻技術(shù)等領(lǐng)域也取得了創(chuàng)新突破，在提高頻譜效率、能源效率的同時，降低全網(wǎng)成本。

• 　　 5G網(wǎng)絡(luò)

　　- 業(yè)務(wù)定義的網(wǎng)絡(luò) (Service oriented network)：未來5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將集連接管理、移動性管理、安全性管理和路由管理于一體，以用戶為中心，支撐海量垂直行業(yè)應(yīng)用。

　　- 核心網(wǎng)功能虛擬化：核心網(wǎng)將實現(xiàn)更靈活的網(wǎng)絡(luò)開放和應(yīng)用創(chuàng)新，核心網(wǎng)基于云架構(gòu)，按需實現(xiàn)分片(slice)資源分配。

　　- No Cell：無線接入網(wǎng)的創(chuàng)新架構(gòu)，以用戶為中心，突破用戶與Cell綁定的傳統(tǒng)架構(gòu)，聯(lián)合優(yōu)選多個物理小區(qū)鏈路隨時隨地適配用戶體驗，有效提升有用信號、降低信號衰落和干擾。同時因上層邏輯小區(qū)唯一識別，可成功規(guī)避小區(qū)間切換，為實現(xiàn)5G超密度網(wǎng)路架構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。

• 　　 5G基站原型

　　- 華為推出全球首款100Gbps無線傳輸系統(tǒng)原型機，實驗室測試速率達業(yè)界最高115Gbps，未來總?cè)萘靠砂葱柙谌我夥较騽討B(tài)分配。

　　- Micro 50G：接入和無線回傳一體化架構(gòu);單站支持200多個用戶同時高清4K視頻通信; 單站支持百萬傳感器的鏈接。

　　- 100G on Demand小站, 內(nèi)置高低頻模塊，語音數(shù)據(jù)接入以低頻為核心頻段(小于6GHz)，高頻作為擴展頻譜，支持更大的數(shù)據(jù)接入，高頻可同時按需作回傳Backhaul。

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　　后記：

　　收到大賽組委會發(fā)來的消息：自啟動以來，第一屆5G算法創(chuàng)新大賽得到了各高校老師和學(xué)生空前熱情的支持和積極參與，，截止6月11日報名結(jié)束，共有184支隊伍報名參賽，參賽隊伍遍布從哈爾濱到香港的全國31個城市的76所高校。據(jù)分析，在參賽隊伍中，既有勢在必得的國際型強隊，也有抱著學(xué)習(xí)態(tài)度積極參加的新生力量!甚至有個別高校選派十幾支隊伍參賽。可見，國內(nèi)高校對新技術(shù)和5G研究的熱情與志在必得的信心!通過大賽看到了下一代無線通信技術(shù)5G產(chǎn)學(xué)研的凝聚力!讓我們?yōu)?G產(chǎn)業(yè)的發(fā)展協(xié)力共進吧!