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十大技术趋势,华为揭开2030年的移动网络图景

网优雇佣军 | 通信路上,一起走! 2021/10/15 17:31

过去几十年来,移动通信网络每十年一次更新换代,以一次又一次的网络能力突破,空前改变了我们的生活和工作方式。那下一个十年,无线网络技术将如何持续演进?

在2021全球移动宽带论坛(Global MBB Forum)期间,华为常务董事、ICT基础设施业务管理委员会主任汪涛发表主题演讲,展望了无线网络未来十年的十大产业趋势,以期待与产业界携手,共同构建更美好的智能世界。

新知达人, 十大技术趋势,华为揭开2030年的移动网络图景

• 趋势1:万兆之路构筑虚拟与现实桥梁

• 趋势2:一张网络融合全场景千亿物联

• 趋势3:星地融合拓展全域立体网络

• 趋势4:通感一体塑造全真全感互联

• 趋势5:把智能带入每个行业、每个联接

• 趋势6:全链路全周期原生绿色网络

• 趋势7:Sub-100G全频段灵活使用

• 趋势8:广义多天线降低百倍比特成本

• 趋势9:安全将成为数字化未来的基石

• 趋势10:移动计算网络,端管云深度协同

这10大趋势为我们描绘出了一幅2030年的移动网络的壮丽图景,如果要用一句话来简单描述,在我们看来,未来的移动网络不仅躯体更强壮、四肢更发达、身手更矫健、抵抗力超强,而且具备灵敏的感觉、灵活清晰的头脑,更像高级的生命体。

从立体超宽到全场景物联

网络的身体将变得健壮无比

从2G语音、3G图片到4G视频再到5G VR时代,移动网络不断以更大的带宽、更低的时延打破物理世界的时空限制,延伸了人类的听觉和视觉,让神话故事中的“顺风耳”、“千里眼”变成了现实。今天,正是依托于5G大带宽、低时延能力,360度自由视角视频、VR/AR等更具沉浸感和互动性体验的应用正在兴起,让我们足不出户也能身临其境般看球、听音乐会、观赏世界各地的风景。那下一个十年的移动网络将如何进一步拉近时空距离?又将为我们带来怎样的新体验?

答案是,移动网络能力将持续增强,实现毫秒级时延下泛在10Gbps体验,并与全息影像、感知互联各种新技术结合,从而不仅将更逼真地延伸我们的听觉和视觉,还将延伸人类的触觉和嗅觉,进一步扩展人与人之间沟通和交流的维度。比如,我们在网络上打开菜单就能闻到食物的味道,AR购物时能感受到衣服的质感。

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要实现万兆体验速率,当然需要更多的频谱资源。预计到2030年,各国平均需要2GHz的中频带宽,以及大于20GHz毫米波的可用资源,才能满足业务需求。同时,面临频谱离散、频段组合多问题,还需重构多频的使用方式,最大化频谱价值。

因此,一方面,产业需共同推进新频谱的定义和发放,实现Sub100G全频谱走向NR;另一方面,还需通过多频融合技术构筑广义载波,大幅提升频谱效率,比如,实时根据业务属性、用户位置、移动速度、网络负载等情况灵活分配频段、双工模式、业务和控制信道,通过多频段公共的控制信道节省控制信道开销,通过低频高可靠承载控制面连接,高频大带宽承载用户面数据,等等。

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从网络覆盖方面看,尽管移动网络经历了几十年发展,部署的基站越来越多,网络覆盖越来越完善,但对于山区、海域、草原、沙漠等偏远地区,由于网络部署成本太高,或者受地理条件限制无法部署地面基站,导致当前全球范围内还存在大量的覆盖盲区。同时,面向未来无人机、飞机、飞行出租车等新兴应用场景,地面移动网络难以向空中提供网络覆盖和连接。对此,将地面移动网络延伸到空中,通过星地融合打造天地一体化的100%全覆盖网络,已成为行业共识和发展方向。

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华为认为,卫星通信与移动网络融合,不仅能以更经济的方式补充地面网络覆盖,还可将先进的蜂窝网络技术引入卫星通信,有效解决卫星通信面临的容量、工程部署、移动性等问题,比如,通过引入多天线技术和先进空口复用技术,提升卫星覆盖能力和频谱效率;通过引入大阵面相控阵技术,解决卫星在空间轨道高速运行时面临的多普勒频偏等问题;通过引入移动性管理技术,解决终端和卫星相对高速运动下存在的接入位置不断变化的问题。更重要的是,卫星通信还可以借助移动通信数万亿美金的产业规模,通过产业链共享来加速产业繁荣。

全域立体覆盖的超宽带网络构建了万物智联的网络基石,但要高效连接万物,还需要更多、更先进的网络技术支持。众所周知,5G定义了eMBB、uRLLC和mMTC三大场景,分别针对4K/8K、VR/AR等大带宽应用,远程控制、无人AGV等超高可靠超低时延应用,以及抄表等低速率的大规模物联网连接。但你有没有想过,对于一些可穿戴设备、部分工业传感器、视频监控等设备和应用,对网络带宽、时延要求并不太高,比如仅需50-100Mbps就够了,若采用超大带宽和超低时延连接就会大材小用浪费资源,而mMTC因速率太低又无法支撑。另外,对于动辄数百亿连接规模的包裹追踪、环境监测等应用场景,还需更低成本、更强覆盖、更低功耗的蜂窝物联网技术来支持。

对此,汪涛表示,面向2030年,蜂窝网络需要一张网具备全场景、全类型的物联能力,支撑千亿规模的物联联接。具体而言,移动网络要能支撑不同速率档位的物联类型,匹配行业差异化需求,不仅能确定性满足工业场景中的大上行、低时延、高可靠连接需求,能精细匹配从kbps到Gbps之间的各种高、中、低速率连接类型,还将在蜂窝网引入超低功耗、无源连接的新形态,实现无源物联覆盖距离比现有技术提升10倍以上,满足海量的无源连接需求。

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对于万物互联的智能世界,安全是重中之重。面向下一个十年,汪涛还指出,构筑安全、韧性的移动通信网络,需要设备层的内生安全和网络层的智能安全运维,达成网元层一体化防护能力、网络层一键式威胁处置,同时,运营商还需以极简的方式向各行各业提供一站式安全服务,为行业数字化转型保驾护航。

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回顾过去,从2G到5G,每一次移动通信网络升级换代,都实现了网速、时延和连接数量的倍增,并催生了大量的新兴应用。比如,5G相比4G网速提升了10倍,时延缩短了数倍,开启了从“连接人”向“万物互联”的边界跨越,并推动了高清视频、AR/VR等新兴应用不断普及,以及催生了远程控制、无人AGV、远程会诊等大量5G toB行业应用。不难理解,下一个10年,移动网络的带宽、时延、可靠性、安全性、连接广度等能力将实现进一步提升,持续赋能数字化、智能化世界。

因此,在我们看来,以上“万兆带宽”、“全场景物联”、“星地融合”、“极简安全”、“ Sub-100G全频段灵活使用”这五大技术趋势,正是对当前移动网络能力的持续提升,让网络的躯体更强壮、四肢更发达、抵抗力更强。

融合感知、计算与智能

网络将进化为更像生命体

要赋能2030年的智能世界,光有健壮的身体还不够,接下来,“通感一体”、“L5自动驾驶网络”、“MCN移动计算网络”这三大趋势,还将给网络赋予灵敏的感觉、灵活的头脑,让网络变得更具生命感。

首先,未来的移动网络不仅具有更强的连接能力,还将具备感知能力,可实时感知环境、位置、速度等信息,并能通过通信与感知深度融合,进一步促进物理世界与虚拟世界的交互,可实时构建全真全感的数字世界来还原物理世界。通信与感知融合让移动网络像生物一样具备了敏锐的感知能力,从而可催生更丰富的应用,更好的赋能智能化世界,比如,通过无线信号实时识别、检测车辆、行人、路障、飞行物体等,可更好地服务自动驾驶和无人机应用场景;通过厘米级的定位感知能力,可对数字世界进行全时精准定位。

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华为认为,要实现通信与感知融合,通信与感知一体化设计是基础。一体化的空口设计可将通信和感知资源按时分、空分等方式进行灵活复用,从而能做到通信感知高效共存、感知功能按需叠加。一体化的架构设计可通过基于标准化流程和接口的感知控制流和数据流,为行业客户快速打通端到端感知服务。此外,还需把通信系统的大带宽多天线、多站协同等技术引入感知,将感知分辨率提升到厘米级以上。

推动网络与AI相互赋能,打造自动、自愈、自优的自动驾驶网络,已是当前业界的共识。到2030年,移动网络将与AI技术深度融合,使能L5完全自治的自动驾驶网络。届时,对于规建维优全流程,网络可基于AI智能和对环境、自身硬件等的感知能力,自动匹配无线场景完成参数配置,自动完成工程验收,主动预测网络故障,自动定位网络根因,并能实现网络自修复、自优化;对于无线网络自身,可利用智能重构空口算法,进一步优化信道编码、空口资源管理,实现频谱效率和服务质量双提升;对于千行百业,面对差异化、多样化的业务需求,网络可通过对业务行为的自学习和预测,自动分解业务目标,自动给出最优的网络规划、扩容、优化等策略,并主动预测潜在事件和异常,主动预防故障发生,从而更敏捷、更可靠地保障行业数字化转型。

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进入5G时代,运营商正以MEC为关键节点构建云网协同模式,以就近提供联接能力和算力,支撑XR、云游戏、工业控制等时延敏感型业务。面向2030年,随着XR类业务的交互式体验进一步提升,网络进一步渗透到工业现场网,乃至触觉互联网、元宇宙、高速移动车联网逐渐普及,移动通信网络还将从分布式MEC进一步演进为端管云深度协同下的移动计算网络(MCN: Mobile Computing Network),开启算网一体的新商业模式,为多样化业务无缝、无间断、实时按需地提供联接和计算能力。

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从广义多天线到原生绿色网络

驱动比特成本和能耗百倍下降

当前,多天线技术已实现广泛部署,其通过空间复用和波束赋形,扩展了香农定律极限,大幅提升了频谱效率。同时,当前一个RRU可支持700MHz至2.6GHz宽频,一个5G AAU可支持200MHz甚至400MHz宽频,能以多频合一、多模块合一的部署方式,简化站点配置,降低网络部署和运维成本。

面向2030年,这些技术将持续演进和扩展,实现比特成本百倍降低的目标。汪涛表示,多天线技术将会扩展到每一个频段、每一个场景;超宽频模块化天面能够实现多频模块的软硬件灵活组合,将Sub100GHz以下频段部署在同一个模块;同时,随着智能反射面技术不断发展成熟,多天线技术还将跳出现有形态的制约,实现有玻璃反射面即有天面的云化多天线部署,进一步通过广义多天线降低比特成本。

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面对未来数据流量百倍增长,运营商要实现“节流”,除了引入更先进的技术降低比特成本,还需将比特能效提升百倍,实现增比特不增瓦特。对此,华为还提出了“全链路全周期绿色原生网络”趋势,即从空口、设备、站点、网络进行端到端节能增效设计,比如,通过新材料降低设备基础能耗,通过无源阵列增强等技术增强天线增益,通过极简站点提升能源转换效率,等等。

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自此,下一个十年的移动网络除了身体更健壮、感觉灵敏、头脑灵活、思维清晰,“广义多天线”和“原生绿色网络”这两大趋势还让网络身手矫健、身轻如燕,能助力运营商轻装上阵实现可持续发展。

一个拥有无限可能的智能世界正在加速到来。尽管未来的事情总是充满诸多不确定性,很难精准无误的进行预测,但在这个技术驱动的时代,并不妨碍我们对于未来技术探索的热情与对美好智能世界的想象。正如汪涛在演讲最后表示,下一个十年的未来,取决于我们今天的思考和创新。预测十大产业趋势仅是一个开始,移动行业的所有人需要一起努力,探索和创造更好的2030。

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