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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(dòng)，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，預(yù)計(jì)將有百支隊(duì)伍參加。在啟動(dòng)儀式上，部分企業(yè)家談了5G的發(fā)展規(guī)劃及研發(fā)布局。 FPGA助力通信網(wǎng)絡(luò) 為了能夠把全世界的人類連接起來，以及在任何時(shí)間、任何地方都連接起來的這一偉大目標(biāo)，過去很多年里，無線通信行業(yè)經(jīng)歷了令人難以置信的創(chuàng)新、研發(fā)、設(shè)計(jì)和開發(fā)為代表的無限可能。目前現(xiàn)有的2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠基本完成提供高質(zhì)量、高可靠性的語音通信服務(wù)，同時(shí)也能夠滿足移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。現(xiàn)在5G已經(jīng)進(jìn)入了我們的視野，盡管5G一些具體技術(shù)還有待進(jìn)一步確認(rèn)，但是已經(jīng)得到大家廣泛的認(rèn)可，5G不僅要提供更高的容量、更低的延時(shí)，同時(shí)也要能創(chuàng)造新的商業(yè)模式，還能夠極大地提高網(wǎng)絡(luò)的效率，滿足各行各業(yè)各種不同的需求。 和過去第一代到第四代網(wǎng)絡(luò)相比，我堅(jiān)信5G網(wǎng)絡(luò)一定會提供無縫、更高效、更加靈活的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。電信領(lǐng)域有非常令人難以置信的故事，同時(shí)也讓半導(dǎo)體行業(yè)有動(dòng)力和需求去創(chuàng)造和開發(fā)。 作為全球領(lǐng)先的可編程邏輯器件供應(yīng)商，Altera相信，F(xiàn)PGA的靈活性、可高擴(kuò)展性能夠繼續(xù)在5G時(shí)代起到一個(gè)非常重要的角色。 針對此次5G算法創(chuàng)新大賽，Altera會提供Stratix 5系列芯片。大賽三個(gè)算法都希望用FPGA實(shí)現(xiàn)，但這并不排斥可以用英特爾CPU做很多工作。早期的時(shí)候，像很多算法仿真都是在英特爾CPU上的，同時(shí)因?yàn)槿齻�(gè)算法(注：即SCMA(稀疏碼多址接入)、F-OFDM(可變子載波帶寬的非正交波形)和Polar Code(極化碼))在目前可能并不是一個(gè)固化的算法，所以為了搭建完整系統(tǒng)，我們也有一種想法，能夠把FPGA和CPU結(jié)合起來，這也是未來云的一種架構(gòu)，兩種不同的架構(gòu)以異構(gòu)的架構(gòu)結(jié)合起來，能夠把二者的優(yōu)勢發(fā)揮出來，能夠使算法在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過程中最高效、快速地實(shí)現(xiàn)，以及有最高效的性能和最好的結(jié)果，并且能夠相互平衡，為此，我們需要找到一個(gè)最好的架構(gòu)來解決這個(gè)問題。 5G大賽為什么首選在中國?就是因?yàn)橹袊亲钤�，同時(shí)是采用5G技術(shù)密度最強(qiáng)的地區(qū)之一。另外，作為一個(gè)有活力的區(qū)域，中國有非常多的優(yōu)秀學(xué)生。 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(gè)5G研究中心。公司在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(shí)現(xiàn)等多個(gè)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。 5G，不僅僅是下一代移動(dòng)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。 當(dāng)前還屬于5G標(biāo)準(zhǔn)前研究階段，業(yè)界預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究立項(xiàng)(Study Item) 將從3GPP R14(2016年)開始。華為作為定義5G全球標(biāo)準(zhǔn)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(dú)特優(yōu)勢，華為希望和高校、研究機(jī)構(gòu)聯(lián)手，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。在5G標(biāo)準(zhǔn)化工作啟動(dòng)之前，對5G關(guān)鍵技術(shù)與算法實(shí)現(xiàn)充分驗(yàn)證，為全球5G標(biāo)準(zhǔn)化最終落地作出積極貢獻(xiàn)。 另外，5G的商用化預(yù)計(jì)在2020年前后，成規(guī)模可能要更晚一點(diǎn)。如果能讓一些頂尖的學(xué)生更早地接觸最新技術(shù)，將來就能更好地接過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 5G不僅僅為通信服務(wù)， 5G將提供使能移動(dòng)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出ICT的行業(yè)范疇，華為提出了三個(gè)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(rèn)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(shí)的體驗(yàn)，智能連接的新境界將從多個(gè)層面對提升生活質(zhì)量產(chǎn)生影響。 ● 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(gè)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(dòng)化機(jī)器人)、終端用戶的自組網(wǎng)等，具體如自動(dòng)駕駛、超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、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(gè)維度明確了未來通信最關(guān)鍵的三個(gè)需求：時(shí)延、吞吐率及連接數(shù)，分別對應(yīng)1、10、100，即1ms的時(shí)延，10Gbps的用戶速率，以及100個(gè)billion也就是1000億的連接。具體為： (1)1ms零延時(shí)和零等待：低于1ms的時(shí)延，支持實(shí)時(shí)移動(dòng)控制、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和通信。 (2)10Gbit/s身臨其境、類光纖速率的體驗(yàn)：10Gbit/s的數(shù)據(jù)速率，能夠支持超高清視頻和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用以及移動(dòng)云服務(wù)。 (3)千億級超大容量和永遠(yuǎn)在線：需要同時(shí)支持?jǐn)?shù)十億的應(yīng)用和千億級的互聯(lián)設(shè)備。 實(shí)現(xiàn)全聯(lián)接世界的美好藍(lán)圖面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)，華為在研究創(chuàng)新上一直堅(jiān)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(shí)現(xiàn)等多個(gè)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。 ● 5G頻譜 (1)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(kuò)展頻段。 (2)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 (1)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(jì)：基于SCMA和F-OFDM，以及Polar Code技術(shù)。當(dāng)前華為研發(fā)團(tuán)隊(duì)已完成了概念原型驗(yàn)證，能有效提升頻譜效率、增加連接數(shù)和降低業(yè)務(wù)時(shí)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(shí)等高帶寬的業(yè)務(wù)需求。 (2)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(shí)，降低全網(wǎng)成本。 ● 5G網(wǎng)絡(luò) (1)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(dòng)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。 (2)核心網(wǎng)功能虛擬化： 核心網(wǎng)將實(shí)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(shí)現(xiàn)分片(slice)資源分配。 (3)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(gè)物理小區(qū)鏈路隨時(shí)隨地適配用戶體驗(yàn)，有效提升有用信號、降低信號衰落和干擾。同時(shí)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(shí)現(xiàn)5G超密度網(wǎng)路架構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。 ● 5G基站原型 (1)華為推出全球首款100Gbps無線傳輸系統(tǒng)原型機(jī)，實(shí)驗(yàn)室測試速率達(dá)業(yè)界最高115Gbps，未來總?cè)萘靠砂葱柙谌我夥较騽?dòng)態(tài)分配。 (2)Micro 50G：接入和無線回傳一體化架構(gòu);單站支持200多個(gè)用戶同時(shí)高清4K視頻通信; 單站支持百萬傳感器的鏈接。 (3)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(kuò)展頻譜，支持更大的數(shù)據(jù)接入，高頻可同時(shí)按需作回傳Backhaul。 計(jì)算與通信的融合 我在大學(xué)學(xué)的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，記得當(dāng)時(shí)跟學(xué)通信的人在一個(gè)大班里，都是屬于計(jì)算機(jī)系的。90年代后期的時(shí)候，很多學(xué)校把通信系獨(dú)立出來了，我一直想不明白為什么?直到幾年以后我才意識到，我們的信息時(shí)代前40年是以計(jì)算為中心，而最近20年是以連接為中心的。而連接的基礎(chǔ)就是通信。 從TCP/IP、互聯(lián)網(wǎng)，到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，到LTE、開始融合，直到現(xiàn)在，剛才余泉總裁也講了5G到2020年就是一張網(wǎng)，這一張網(wǎng)用四個(gè)字來形容的話就是“多、快、好、省”�！岸唷本褪墙尤霐�(shù)據(jù)多，連接的終端多，密度高。“快”就是帶寬非�？�，延時(shí)好的話不但能夠支持傳統(tǒng)的這些網(wǎng)絡(luò)需求，還能夠直接物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)的，能夠支持關(guān)鍵任務(wù)的需求�！笆 本褪鞘‰�、環(huán)保，電池時(shí)間更長。實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)宏大的愿景需要很多技術(shù)的投入，英特爾這樣一家以技術(shù)見長的公司，5G時(shí)代會有什么作為?其實(shí)英特爾很早以前就開始進(jìn)入通信領(lǐng)域，做過物流企業(yè)芯片、手機(jī)芯片，做過WiFi，現(xiàn)在看到了一個(gè)非常好的趨勢就是軟件定義網(wǎng)絡(luò)。 在這些過程中我們有成功的地方，也有值得學(xué)習(xí)的地方。成功的地方就是兩個(gè)例子，一個(gè)例子就是本世紀(jì)初，我們把處理器和WiFi集成到一起了。所以現(xiàn)在大家拿著筆記本、平板不用拖著無線網(wǎng)卡了。第二就是軟件定義網(wǎng)絡(luò)，把網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施定義在開放的架構(gòu)上。 這兩個(gè)例子后面都有一個(gè)成功所在，就是把計(jì)算和通信更好的融合起來了。我前段時(shí)間跟一個(gè)朋友說這個(gè)計(jì)算與通信融合的時(shí)候，他們很容易理解。說現(xiàn)在大學(xué)又把計(jì)算系和通信系結(jié)合到一起了，這就是融合了。這確實(shí)是一種融合，但是現(xiàn)在談的IT和CT的融合是一種更深刻的、更寬廣的融合。我們具體的主要是做幾個(gè)方面。 第一個(gè)融合的方面在于：原來我們的接入網(wǎng)是基于私有的、非開放架構(gòu)的�，F(xiàn)在的趨勢是轉(zhuǎn)向開放的架構(gòu)。從分立的、不相配合的走向相互配合，然后能夠虛擬化，能夠介入云計(jì)算，這樣一種切換會為生態(tài)系統(tǒng)的人帶來改變。 在技術(shù)上，服務(wù)器需要滿足基站的需求。比如空口這邊的信號處理的實(shí)時(shí)性能滿足嗎?我們花了很長時(shí)間做優(yōu)化，我們把延遲從400多微秒一直降到10微秒。 第二個(gè)大的融合，5G接入網(wǎng)擴(kuò)張了1000倍的容量，而從終端的角度可能會到1萬倍。但是核心網(wǎng)、主干網(wǎng)這邊只有100倍、10倍的提升，可以想象，通向云的這條路一定會堵塞。那么就把云從中央拉到邊緣，拉到接入網(wǎng)。這個(gè)邊緣的云一定會極大地改變生態(tài)。原來我們在無線通信里可能就是設(shè)備制造商、運(yùn)營商，現(xiàn)在很多互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)提供商會有邊緣的形態(tài)，所以這又是一個(gè)融合。 第三個(gè)融合就是我們現(xiàn)在要把設(shè)備、接入網(wǎng)放到一起來，做一體化的虛擬化。我們要把設(shè)備，把我們的接入網(wǎng)基站和微基站、宏基站看做一個(gè)整體，在這樣一個(gè)整體里面通過虛擬化技術(shù)，使得數(shù)據(jù)和計(jì)算能力可以隨意的遷移，這樣能夠最大化5G效率，實(shí)現(xiàn)很高的帶寬、很低的延遲。所以這又是一個(gè)計(jì)算和通信的融合。 為了實(shí)現(xiàn)這一融合，我們投入了很多技術(shù)的研發(fā)。包括空口怎么演進(jìn)?網(wǎng)絡(luò)怎么改良和設(shè)計(jì)?從建模到基站到整個(gè)接入網(wǎng)平臺的架構(gòu)。從技術(shù)到商業(yè)模式，到新的合作模式我們都在探討，當(dāng)然這個(gè)探討不是我們一個(gè)人在戰(zhàn)斗，5G是一個(gè)開放的系統(tǒng)，一定需要開放、協(xié)同的創(chuàng)新。所以我們跟華為、Altera、展訊有很多合作。在我們的研究院，在世界各地也是參與了很多5G方面的研究，跟世界各地頂級的科研機(jī)構(gòu)合作。 你必須得投資未來 最后回到我們這個(gè)競賽。英特爾一直是學(xué)生頂級研究的支持者，從摩爾定律我們學(xué)到的是，在今天這個(gè)以指數(shù)方式快速變化的世界里，看過去是沒有任何意義的，你必須得投資未來。學(xué)生就是我們的未來，所以希望今天我們的競賽很多學(xué)生會參與到對現(xiàn)在的這一場顛覆技術(shù)中去。他們是真正去改造并且創(chuàng)建未來的主力軍。所以希望他們真正能夠去享受這個(gè)競賽，能夠真正的去冒險(xiǎn)，去敢于做下去，把他們學(xué)到的知識能夠利用起來，能夠創(chuàng)造5G的非常美好的未來。 |
