贝尔实验室眼中的5G特性与创新：让通信更好地服务于人[图]

作为世界公认的前沿技术创新阵地，贝尔实验室自2010年起就开始了5G研究。在赛泽博士的领导下，目前有6个不同区域的约200位科学家专门从事这一领域的创新工作。

5G三大关键特性


2G演进到3G，开启了语音业务向数据业务变革性发展的肇端。从3G演进到4G，实现了数据传输速率上的10倍增长、更低的时延和每比特成本，带来真正的移动互联网体验。那么5G又将带来什么？


赛泽博士指出，更优的端到端性能、更好的非传统应用支持、更长的电池寿命已经成为当前业界共同致力提升移动网络能力的明确目标，这也成为了5G的三大关键特性。


他解释说：“以往运行在其他终端上的各种软件都会运行在手机上，因此需要优化无线接入到回程到核心网的端到端网络的性能，而不仅仅是无线接入侧。其次，2G时代唯一的应用就是话音，LTE时代最主要的应用就是视频，以后在5G时代可能会有各种各样的应用，甚至是目前所没有的，我们需要有灵活的网络来承载。而电池寿命则关系到消费者或者联网设备与网络连接的时长，阿尔卡特朗讯其实不涉足电池相关业务，但是我们想做一张能够很好适配电池、延长电池寿命的网络，机器之间的通讯更是需要长达十年的电池寿命，否则所涉及的应用数量就会大大降低。”


在5G时代，传统的无线和有线连接正在向同一模式融合。不同的应用需求如宽带密集型业务需求、盲区覆盖需求、热点需求、关键业务、专业应用/救灾通信以及机器类通信等对网络流量、部署成本和网络性能带来诸多挑战。


赛泽博士说，应对这些需求的有效方式是经由RAN和核心网的路由，在消费者端到业务端间该通路应支持“尽力而为”（互联网服务模式）、支持话音和双向视频、支持短包/M2M、支持视频广播、支持性能的优先级。


实现移动网络“端到端灵活性”需要四个方面的考量，包括支持快速响应的M2M应用——配置RAN，使得无需重传来处理短报文；采用SDN技术来为这些接入提供低时延的核心解决方案。支持广播——配置RAN来支持广播或基于流量需求的单播；在网络中启用CDN系统来支持广播业务。对接入条件差的用户——检查附近是否有小基站（Small Cell）被关闭，如果有则打开它；搜寻其他的能提供更好连接质量的接入手段；提供低时延的核心网解决方案来配置多站点协同和干扰抑制技术，比如多点协作传输（CoMP）。支持优先级业务——在RAN中建立调度优先级，来支持来自于有优先级需求的流量；配置核心网来支持特殊用户应用中的优先级业务；优先级状态可以从用户或服务器端获得，并可用于基于优先级的业务模式。


贝尔实验室的5G之道


目前，贝尔实验室正聚焦5G系统发展中的各种全新潜力技术启动研发新进程。赛泽博士透露，贝尔实验室针对5G系统正在进行的研发项目主要面向新的5G空口技术、云化和通信优化。


新的5G空口技术包括支持短报文(M2M) ，比如只有100G比特的小包；持续改进灵敏度以扩大通信距离；改善用户设备的电池寿命和网络设备能耗；高频/毫米波接入技术。


云化包括将主要的控制/鉴权功能云化；充分利用SDN优化网络和流量；利用网络功能虚拟化为核心网提供动态配置和适配功能以支持不同流量类型和用户需求。


通信优化包括集成多种接入技术（WiFi、蓝牙、WCDMA、LTE、5G）以提供统一的通信解决方案；动态响应时间确保高质量和用户体验。


赛泽博士还展示了自适应保证比特速率（AGBR）、基于上下文感知的资源分配（CARA）两项贝尔实验室所研发的创新技术。CARA技术可根据上下文判断应用处于前台还是后台，如果是前台应用则具备更高优先级。这样一来，相比传统的LTE调度可支持更多的智能终端，数量高出60%左右。同样，还可根据上下文比如用户的移动性、小区覆盖范围以及视频参数判断，如果预测到覆盖区域有容量的挑战, 则先存入视频缓存，减少了因视频丢包而造成的2倍的容量损失。


而这些研发项目的出发点都基于贝尔实验室对未来移动网络创新这样的理解：“不只是关于数据速率、不只是一个新的5G空口技术、也不只是关于如何使能M2M，而是关于为消费者提升性能、关于使能新的应用类型和终端、关于使得网络更加灵活而且为每个应用进行优化。一切的关键在于通信服务能否适应消费者，而不是消费者适应通信服务。”


贝尔实验室眼中的5G特性与创新：让通信更好地服务于人
西奥多·赛泽博士接受C114采访


续写传奇


被誉为全球科技圣殿的贝尔实验室一直以来都站在通信技术的最前沿，坚持通信技术关键基础性研究工作，引领通信产品和业务的不断创新发展。这里曾诞生了晶体管、激光、信息论、光通信、通信卫星、蜂窝电话等多项对行业乃至整个社会产生深远影响的科研成果。


迄今为止，共有12位贝尔实验室科学家获得7次诺贝尔奖。贝尔实验室在美国、法国、比利时、德国、爱尔兰和韩国都设有研究中心。


2013年，贝尔实验室在研发领域投入了23亿欧元，约占母公司阿尔卡特朗讯全球销售额的16%——无论公司的现状如何，创新都要持续进行，这已是阿尔卡特朗讯多年来始终贯彻的战略。其长期研究领域包括无线、光、交换基础、数学、物理学、纳米技术、计算机及软件研究等。


截至目前，贝尔实验室共拥有32000多项有效专利，提交专利申请14900件。2013年，该机构获得了3000多项专利技术，在权威学术刊物和会议上发表论文400多篇。今天，贝尔实验室在全球拥有200家合作伙伴，并与250所大学和研究机构开展合作。


今年5月21日，阿尔卡特朗讯宣布在以色列特拉维夫附近设立贝尔实验室“天线”分支机构，以更好地应对网络演进带来的挑战。贝尔实验室还将设立更多分别专注于不同新兴研究领域的“天线”分支机构。


在同一天，贝尔实验室总裁、阿尔卡特朗讯首席技术官马库斯·威尔顿（Marcus Weldon）正式宣布启动“贝尔实验室奖”，该奖项旨在鼓励研究人员勇于创新思想以更好地应对ICT产业所面临的巨大挑战，并同贝尔实验室的科学家们一道增进对最优创新思想的理解及对这些思想的潜能开发。


贝尔实验室希望该奖项可以成为信息和通信网络领域的最高奖项，获奖者将同负有全球盛誉的贝尔实验室科学家们一起继续开发其创新思想，还将得到高达10万美元的现金奖励——这一奖项的设立将激励更多鼎智人才续写科技圣殿的传奇。