中國工程院院士鄔賀銓：未來5G網絡將更多擴大到産業互聯網和社會城市應用

　　中國工程院院士，中國互聯網協會理事長鄔賀銓發言 攝影：沈湜

　　國際在線消息：12月4日，烏鎮互聯網國際會展中心通安廳舉行“前沿技術領域科學家高峰對話”分論壇。本次分論壇由中國科學院、中國科學技術協會主辦。中國科學院計算機網絡信息中心、中國電子學會協辦。中國工程院院士，中國互聯網協會理事長鄔賀銓在發言中表示，5G已經向我們走來，中國的規劃是2020年至少5G要啟動商用。

　　鄔賀銓：

　　5G已經向我們走來，中國的規劃是2020年至少5G要啟動商用。從1G到4G主要是面向個人的通信，5G擴大到産業互聯網和社會城市應用，有三大應用場景：一個是增強移動寬頻，一個是超可靠低時延，另外支撐移動互聯網和産業互聯網的發展。

　　怎麼做到5G速率提升？通信有一個香農定理，整個移動網絡的容量和用戶頻寬有關，和天線數有關，和基站有關，所以通過四個方面來提升，一年來，移動通信容量提升，靠物理層面技術改進提升了5倍，更多提升是靠小區分裂，即把蜂窩做得越來越少，提升了1600倍，蜂窩越來越少，一般城市的蜂窩半徑也就300米左右，隨著小區數的增加，整個網絡容量提升了。所以5G的無線介面的技術是四大方向，在物理層，增加可以接入的頻率，甚至可以拓展到毫米波，增加頻寬。另外基站使用大規模天線，增加天線數。另外，小區分裂，把小區越做越小，不是你想做多少就做多少，需要強大的計算能力支撐，如果小區進一步做小，互相之間有干擾，所以選址很難，另外功率加大運營成本高，所以在5G需要使用用分層異構組網。微基站功率比較低，支持大頻寬的需求應用，但實際上這種有挑戰。微基站功率比較低，半徑也比較小，高速移動用戶在移動的時候，很快時間要躍過很多基站，切換頻繁，影響體驗。另外，互相靠得太近，干擾太大，要求協調能力太複雜。

　　未來控制面和數據面分離，所謂控制面是信令，哪怕開車在很多小基站中穿來穿去沒有切換，信令不夠，只是用戶數據切換。另外，小區分得很多，不能靠小區獨立管理，需要分群，所以未來出現無定型小區，比如圖上的移動用戶1，他的上下型的用戶數據是走微基站，而且傳統的移動通信，無論信令和用戶數據都在同一個蜂窩小區，上行數據和下行數據都在同一個蜂窩小區，而5G，信令和用戶數據不一樣，上行和下行可能走得不一樣，這樣可以更好地適配能力，實現控制面和用戶面分離，信令的控制是大網，用戶數據是小網，上下行分離，打出去的電話、上網的數據和你接收到的數據走得不一定是一條路，哪一個地方最優化走哪一條，判斷指揮協調也需要大量的計算能力，將來整個移動通信需要用雲，在接入端負責幾個微基站的協調，有轉發雲，實現各種轉碼，還要控制雲，在整個控制面實現資源的調配。

　　未來5G的出現不會這麼快去掉4G、3G甚至去掉2G，包括wifi也照樣存在，實際上我們面臨的是異構的網絡，如何在網絡中恰當地利用控制體系資源需要整個網絡體系優化，現在雲計算有很多，我們希望利用雲計算集約型的控制。現在面臨的問題是，一些高速的寬頻的業務都要上雲，需要佔用幹線網的資源，而且上到雲要時延，不適用於虛擬現實增強現實，遠程醫療這些都要求響應地快，所以不是什麼東西都上到雲最好，所以IBM提出了物計算，把雲計算能力下沉一些，5G的出現把這些能力進一步的下沉，英文移動邊緣計算稱之為霾計算，這比霧更厲害，原來基站沒有計算能力，未來5G基站需要有計算能力。

　　比如北京晚上打電話很多，整個移動蜂窩存在潮汐效應，忙閒不均，每個蜂窩是無限的，通過集中的處理，這種方式叫吸鏈（音），“吸”是合作的集中的資源利用。過去移動通訊2G到3G是多層次的。在4G的時候希望簡化，所以一下子上到1PC，是增強的演進的分組核心。後來發現，要把基站處理集中，分出BBU。5G需要進一步的分，遠端視頻模組留著，基站處理分為分佈單元和集中單元，分佈單元落在小基站，集中單元是屬於多個小基站共享。所以移動通信的架構在不斷地變化，吸引整個體系的發展。

　　所以可以看到移動通信本身無限介面到整個交換機有傳輸系統，我們稱之為回傳，5G和4G有同步的時延等嚴格的要求。

　　通過多天線可以提升容量，本來移動通信本身不需要單向的傳播，可以根據多徑傳播，通過多天線我們可以知道每個傳來的時延怎麼樣，在基站對數據進行處理，把干擾變成有用信號。原來是多天線服務一個用戶，現在5G的多天線是一根天線服務用戶，5G商用試驗128根，未來一個基站256根。理論上這些天線之間只有互相沒有干擾的話可以實現容量成比例地增長。

　　另外，5G有高速寬頻業務，也有大連接的感測器的業務，只有幾十K，也有要求時延很嚴格的業務，這些業務的需求不一樣，我們網絡怎麼適應業務需求？用切片，物理是共同，邏輯上根據不同業務調配不同資源，滿足不同業務對網絡的要求，我們稱之為網絡軟體化。比如借用華為的圖，我們要增強移動寬頻，有大連接，有低延時業務和其他業務，本來網上是一條路，不分業務的類型，現在分離出來，不同業務走裏面不同路徑，實現資源的優化和針對性地提供有品質的保證服務。

　　另外傳統的路由器我們有節點控制功能和轉發功能，根據對等路徑優先查出路徑，不考慮傳網的優化，隨著大數據的出現流量的分佈是不確定性，所以希望通過軟體定義網絡把節點抽出來，和應用層抽出來，實現網絡的集中控制，把無連接的業務按照連接來控制，有針對全局進行優化。

　　另外過去做網絡交換機是專用的硬體專用軟體，路由器是專用硬體專用軟體，網關也是如此。現在底部硬體是一樣的，另外只是軟體有所不一樣而已，這稱之為軟體NFV虛擬化，通過這樣的方式使網絡備案比較靈活，適應調配的需要。當然過去IP是來一個包發一個包，儘管一個視頻可能有很多的IP包，但是這些IP包都會獨立地處理，沒有看成是一個視頻，這樣的好處比較靈活，但是壞處是時間比較大。現在新的SDN，Openflow結構改變了，後面的IP包如果屬於同一流就走同一個路，具有二層、三層包括TCP層的處理能力。過去都是路由器處理IP包，一旦到路由器層面處理是毫秒級，到交換機層面是處理楨，現在處理時延可以縮小毫秒億級，實現資源的調配。

　　過去4G網絡組織是以網源劃分，包括接入、網關以及計費功能、移動性管理功能等等，在每個網源裏面都是多種能力，移動性管理也有各種功能，網關也有各種功能，每一個網源的功能從大的方面有兩個：控制面和用戶面。兩者集中在同一個網源，現在到了5G，改成橫向劃分，不按網關分，實現了控制面和用戶面的分離。未來5G的功能就像APP一樣，挂了很多APP，你需要調動什麼功能就調配這個APP，把移動端當成手機終端一樣，把所有的能力當成APP的調用，所以未來的5G網絡既實現控制與傳輸的分離，也實現業務的靈活的調配。

　　現在的手機能力越來越強了，手機和PC機已經沒有區別，iPad的能力超過了美國國防部1985年的超級計算機，華為最近發佈了移動AI平臺的麒麟970，一個平方釐米有55億個電晶體。PC的作業系統是數千萬行代碼，而智慧手機作業系統也有上百萬的代碼，蘋果手機尺寸功耗時間更大的能力提升是靠軟體服務，很多時候很多軟體不一定裝在手機上，更多是利用雲端的能力豐富手機的能力，讓我們為用戶提供完美的體驗。