周 旸，李宏平，趙晨光，常 旭（.中國聯(lián)通智網(wǎng)創(chuàng)新中心，北京 00048；.中國聯(lián)通北京分公司，北京 00048）

0 前言

歷屆奧運會都是新技術(shù)展示的舞臺，聚焦到移動網(wǎng)絡(luò)，更快、更高、更強(qiáng)的奧運精神與移動通信的發(fā)展也是高度契合，從2016 年里約奧運會的4G 網(wǎng)絡(luò)到2018 年平昌的5G 首秀，東京夏奧會如果不延期，可以預(yù)見也將對5G應(yīng)用進(jìn)行多方位展示，但是不足以大規(guī)模應(yīng)用；而2022 年的北京冬奧會，將是一屆大規(guī)模使用5G技術(shù)的奧運盛會。

作為新一代信息技術(shù)的代表，5G 技術(shù)通過與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的結(jié)合，已成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的載體。到2022 年，隨著網(wǎng)絡(luò)、終端等技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈成熟，5G 技術(shù)將與垂直行業(yè)不斷融合，推動新應(yīng)用、新服務(wù)的爆發(fā)。

1 5G技術(shù)的發(fā)展及商用步伐

2020 年7 月3 日3GPP 宣布5G 標(biāo)準(zhǔn)第2 版規(guī)范R16 凍結(jié)，這意味著5G 進(jìn)入了第2 階段。5G 的三大典型特征：超大帶寬也就是更快的上下行傳輸速率，超低時延即更迅捷的響應(yīng)，超大鏈接是指同時服務(wù)更多的用戶、終端；而R16 是5G 增強(qiáng)版本，主要內(nèi)容為eMBB功能增強(qiáng)、uRLLC增強(qiáng)功能及毫米波增強(qiáng)等，進(jìn)一步增強(qiáng)了5G 網(wǎng)絡(luò)性能和競爭力，實現(xiàn)了從能用到好用，進(jìn)一步增強(qiáng)了5G更好服務(wù)行業(yè)應(yīng)用的能力，將為用戶帶來更優(yōu)質(zhì)的業(yè)務(wù)體驗，將進(jìn)一步加速5G商用化進(jìn)程。

從工信部披露的數(shù)據(jù)看，截至2020年6月，全球已經(jīng)有44 個國家和地區(qū)的90 家運營商提供5G 業(yè)務(wù)，我國已有6 600萬部5G手機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)，大大領(lǐng)先韓國、美國等先發(fā)國家。

圖1 示出的是冬奧會5G 高性能無線網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)組網(wǎng)架構(gòu)。

2 5G高性能無線網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)介紹

5G 高性能無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)遵循“室內(nèi)外聯(lián)合、宏微并舉、立體組網(wǎng)”的部署原則，并針對5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景，采用MEC、5G切片、毫米波等技術(shù)對通信資源進(jìn)行靈活調(diào)度，滿足多用戶并發(fā)下的大數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)，滿足觀眾與媒體互聯(lián)網(wǎng)不同的訪問需求；建立轉(zhuǎn)播媒體專用無線局域網(wǎng)，利用5G回傳，實現(xiàn)多機(jī)位、多角度跟蹤直播等媒體服務(wù)?；?G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建“云-網(wǎng)-霧-端”網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，實現(xiàn)高性能無線網(wǎng)絡(luò)。

2.1 5G網(wǎng)絡(luò)切片

3GPP R16 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)，核心網(wǎng)、承載網(wǎng)及無線網(wǎng)三大段的切片方案已經(jīng)基本成熟，運營商在統(tǒng)一的5G 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上切出多個虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于2C 和2B 場景，比如冬奧賽事直播、智慧觀賽、智慧安防、冬奧會觀眾上網(wǎng)等場景，應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，實現(xiàn)端到端的服務(wù)質(zhì)量保障。

網(wǎng)絡(luò)切片就是將一個5G 物理網(wǎng)絡(luò)在邏輯上切割成多個虛擬的端到端的網(wǎng)絡(luò)，每個虛擬網(wǎng)絡(luò)之間，包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備、接入、傳輸和核心網(wǎng)，都是邏輯獨立的。切片之間邏輯隔離，任何一個虛擬切片網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障都不會影響到其他網(wǎng)絡(luò)切片。每個虛擬網(wǎng)絡(luò)切片就像是瑞士軍刀上的鉗子、鋸子一樣，具備不同的功能特點，面向不同的需求和服務(wù)。

目前根據(jù)應(yīng)用場景的不同以及3GPP 的定義，可將5G 切片網(wǎng)絡(luò)分為3 種類型：增強(qiáng)移動寬帶（eMBB）、高可靠低時延通信（uRLLC）和海量機(jī)器類通信（mMTC）。增強(qiáng)移動寬帶主要服務(wù)于對帶寬有很高要求的業(yè)務(wù)場景，比如4K/8K高清視頻直播、VR/AR等場景。高可靠低時延通信主要應(yīng)用于關(guān)鍵性任務(wù)，對時延和可靠性要求很高，比如工業(yè)應(yīng)用和控制、交通安全和控制、遠(yuǎn)程制造、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、遠(yuǎn)程手術(shù)等。海量機(jī)器類通信也就是大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，典型的應(yīng)用場景比如智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用場景，具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接等特點。

在奧運場景下，可以為賽事直播提供百兆帶寬和低時延的直播切片，為視頻監(jiān)控提供穩(wěn)定上行的監(jiān)控切片，便于隨時搭建開通，還可為公眾用戶提供有保障的高性能上下行網(wǎng)絡(luò)切片。直播與其他業(yè)務(wù)共用5G網(wǎng)絡(luò)，通過切片相互隔離，資源獨享，保障奧運直播業(yè)務(wù)的穩(wěn)定、安全。

2.2 5G毫米波

毫米波一般指波長為1～10 mm、頻率為30～300 GHz 的電磁波。相較于低頻段，毫米波頻段擁有豐富的頻譜資源，在載波帶寬上具有巨大優(yōu)勢，可以實現(xiàn)400 和800 MHz 的大帶寬傳輸，通過不同運營商之間的共建共享，還可以支持超過800 MHz的超大帶寬，實現(xiàn)超高速率的數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)性能大幅提升。同時毫米波波長短，元器件尺寸較小，便于設(shè)備的集成和小型化。隨著高容量、高速率、低時延業(yè)務(wù)發(fā)展，通信頻段必然向毫米波方向延伸，目前已經(jīng)確定5G移動通信的基本架構(gòu)將采用中低頻段+毫米波頻段相結(jié)合的通信方式。毫米波可進(jìn)行靈活空口配置，適用于彈性網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。隨著業(yè)務(wù)類型不斷豐富，垂直行業(yè)不斷涌現(xiàn)，通信業(yè)務(wù)類型和能力需求將會更加多樣化，現(xiàn)階段固定化的組網(wǎng)方式和資源配置難以滿足差異化的業(yè)務(wù)需求，未來通信系統(tǒng)需要具備更靈活的資源配置和協(xié)同融合的彈性網(wǎng)絡(luò)。目前在3GPP 標(biāo)準(zhǔn)框架下，毫米波每SLOT 周期為5G 低頻的1/4，可極大降低空口時延，也可以依據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求進(jìn)行靈活幀結(jié)構(gòu)配置，滿足多樣化、差異化的彈性業(yè)務(wù)應(yīng)用。

圖1 冬奧5G高性能無線網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)組網(wǎng)架構(gòu)

毫米波技術(shù)相對于5G低頻在帶寬、時延和靈活彈性空口配置等方面具有獨特的優(yōu)勢，可以有效滿足未來無線通信系統(tǒng)容量、傳輸速率和差異化應(yīng)用等需求。采用低頻段和毫米波頻段相結(jié)合的高低頻混合組網(wǎng)方式和靈活彈性的毫米波通信網(wǎng)絡(luò)部署將成為未來移動通信系統(tǒng)的基本架構(gòu)，不過目前，與低頻段相比毫米波技術(shù)的落地應(yīng)用仍面臨頻譜規(guī)劃、國產(chǎn)高頻器件產(chǎn)業(yè)能力、系統(tǒng)測試方案等眾多亟待推進(jìn)解決的問題和技術(shù)挑戰(zhàn)，但隨著相關(guān)技術(shù)的不斷突破和高頻器件產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，毫米波必將成為現(xiàn)階段乃至未來通信技術(shù)的重要組成部分。

在5G無線技術(shù)方面，目前美、日、韓等國已經(jīng)完成5G 毫米波頻譜劃分并開始商用部署，產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，應(yīng)用也比較廣泛，系統(tǒng)帶寬更大，適合用于人流密集、流量需求大的場所，解決熱點流量問題，在智慧場館中可用于2B 的賽事視頻采集。3GPP R15 中，毫米波和3.5 GHz 的NR 系統(tǒng)是同步標(biāo)準(zhǔn)化，目前已經(jīng)形成2018.12.30 版本。毫米波標(biāo)準(zhǔn)成熟程度與3.5 GHz 的NR系統(tǒng)相同。廠家設(shè)備頻段以北美和日韓頻段為主。芯片和終端進(jìn)度總體上落后于設(shè)備。

在應(yīng)用方面，單獨依靠低頻段難以滿足增強(qiáng)移動寬帶業(yè)務(wù)需求，5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要利用更大帶寬的高頻資源，通過高低頻率搭配分層立體組網(wǎng)，提高網(wǎng)絡(luò)性能，以滿足冬奧場館2B高速率賽事視頻采集的需求。

2.3 5G MEC

多接入邊緣計算（MEC）是在靠近人、物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力的開放平臺，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求。

5G 時代，MEC 推動云計算平臺同移動網(wǎng)絡(luò)的融合，帶來新的商業(yè)生態(tài)和新的業(yè)務(wù)模式。MEC 既是一個資源計算平臺，又是一個無線網(wǎng)絡(luò)能力平臺。通過將移動接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合，MEC 一方面可以改善用戶體驗，節(jié)省帶寬資源；另一方面通過將計算能力下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣位置，提供第三方應(yīng)用集成，為移動邊緣入口的服務(wù)創(chuàng)新提供了想象空間。MEC 平臺的網(wǎng)絡(luò)連接是關(guān)鍵抓手，計算力是有效保障，網(wǎng)絡(luò)能力及開放是推進(jìn)引擎。通過部署MEC 平臺，發(fā)揮5G 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，充分挖掘無線網(wǎng)絡(luò)能力，為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能，為未來創(chuàng)造更多網(wǎng)絡(luò)價值提供無限可能。

作為5G 網(wǎng)絡(luò)CU 分離特性的MEC，利用無線接入網(wǎng)絡(luò)就近提供電信用戶IT 所需服務(wù)和云端計算功能，從而創(chuàng)造出一個具備高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務(wù)環(huán)境，加速網(wǎng)絡(luò)中各項內(nèi)容、服務(wù)及應(yīng)用的快速下載，提供冬奧賽事直播、智慧觀賽等場景，讓用戶享有不間斷的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)體驗。MEC 與5G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，提升體育賽事直播的時效性，并實現(xiàn)觀賽方式的創(chuàng)新。通過5G 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)VR 和部分平面攝像機(jī)移動視頻數(shù)據(jù)采集回傳和反向控制，MEC 完成視頻數(shù)據(jù)本地分流，同時在MEC 完成視頻內(nèi)容制作后向最終用戶推流分發(fā)，并在MEC上集成大數(shù)據(jù)平臺等應(yīng)用。

3 結(jié)束語

相信5G 技術(shù)經(jīng)過冬奧會場景的落地應(yīng)用和實際業(yè)務(wù)大考，將會大大促進(jìn)5G技術(shù)在各行各業(yè)的推廣和落地，尤其對于2B 行業(yè)豐富的應(yīng)用場景，5G 技術(shù)將會充分地發(fā)揮作用；另外，隨著5G 技術(shù)的不斷演進(jìn)以及3GPP R17 和R18 版本的推出，5G 技術(shù)將具備更多豐富、高級的能力和特性，結(jié)合已有的商用經(jīng)驗和行業(yè)落地應(yīng)用案例，5G技術(shù)勢必會“改變社會、改變生活”。