邬贺铨:大宽带与广连接

http://www.broadcast.hc360.com2017年03月22日13:56T|T

    阳春三月,第二十五届中国国际广播电视信息网络展览会(CCBN2017)在京拉开帷幕。3月22日,备受期待的CCBN2017主题报告会于在北京国际会议中心隆重举行。主题报告会由国家新闻出版广电总局广播科学研究院院长邹峰、副院长周毅主持。在报告会上,中国互联网协会理事长、中国工程院院士邬贺铨发表了题为“大宽带与广连接”的演讲。

邬贺铨

    一、广域物联的机遇

    1)广域低功耗窄带物联网(NB-IOT)

    摄像头等宽带物联网终端可用光纤,但市场上大量的低速率物联网节点没有合适的低功耗广域传输手段,目前接入到运营商网络的物联网终端仅有6%。NB-IOT采用运营商带内许可频率,占用200kHz,即GSM一个载波带宽,为减少干扰,用半双工模式。上行SC-FDMA,支持250kbps(15kHz)和20kbps(3.75kHz),下行OFDMA,支持250kbps(15kHz)。

    2)窄带物联网特点与应用

    窄带物联网(NB-IOT)技术特点:广覆盖----NB-IOT比GSM覆盖面积扩大100倍;大连接----NB-IOT单扇区连接数比现网高50倍;低功耗----NB-IOT终端使用AA电池可待机10年;低成本----单个接连模块成本目标下降到1美元。

    NB-IoT避免物联网的碎片化,可应用于智慧城市,例如远程抄表、智能停车、环境监测、共享单车、电动车防盗等领域。NB-IOT约占物联网市场25%。

    2015年中国物联网产业规模7500亿元,年增30%。2018年预计将达1.5万亿元。

    3)区块链技术在物联网的应用

    当跨物联网运营商进行数据的传输和存储,会因处于不同信任域下而无法互通,通过区块链的数据加密技术和P2P互联网络,解决信任问题,保证数据和支付的安全传输,并可按照交易进行计费结算。

    虽然物联网中数以百万计的参与者不都是值得信任的,有的甚至是恶意的,但区块链的验证和共识机制,有助于隐私和安全。

    美国《MIT科技评论》刊出2017年十大突破性技术,僵尸物联网(BotnetofThings)是其中之一,区块链技术可验证登录到物联网设备的人的身份,避免利用物联网的DDoS攻击。

    4)物联网的新气象

    物联网走出碎片化-----NB-IOT标准的提出引出了物联网广域大应用。

    工业物联网的兴起-----物联网应用从城市到工厂,从政府买单到企业投资。

    可穿戴设备的标配-----物联网与移动互联网及云计算技术的结合丰富了可穿。

    戴设备的应用,运载工具(包括自行车、电动车、汽车与列车)也会嵌入物联网模块。

    大企业进入成主力-----谷歌收购烟雾传感器企业,Intel收购车联网企业Mobileye,BAT高调进入车联网,中国电科、华为、中兴、大唐、烽火。

    和三大电信运营商将物联网作为战略方向之一。大企业的进入将改变物联网企业小而散的状况。

    物联网服务新模式-----物联网应用PPP模式受重视,商业模式从产品转向服务。

    二、无线宽带的前景

    1)5G的应用场

    十年一代,峰值速率十年千倍!从1G到4G主要面向个人的通信,5G扩展到面向产业和社会管理应用!5G计划2020年商用。

    5G应用范围将包括:4KTV、3DTV、VR/AR、可穿戴设备车联网、机器人、智能工厂、环境监测、智慧城市等等。

    2)5G的性能与无线技术

    3)多输入多输出天线(MIMO)

    用基带数字信号处理为每条信道提供一条赋形的天线发射波。波束赋形时可以克服多径传播问题降低所需发射功率,空分多址大大增加系统容量。5G将要使用大规模MIMO,天线数高达128,甚至是256!

    4)全双工通信

    全双工技术(CCFD)是指通信双方在上下行同时同频工作,突破了现有的FDD和TDD模式,将无线资源使用效率提升近一倍。需要采取干扰消除技术来消除发射机对本地接收机的干扰。

    5)超密集组网(UDN)

    基站有大量天线,有大量波束用于空分复用,适于大面积覆盖。当参与协作的AP数趋于无限多时,若所有AP通过大数据分析进行联合信号处理,大规模协作系统无互干扰,容量可较LTE系统提高约2个量级。

    利用D-MIMO(分布式多天线)进行联合数据发送,可以将其他基站的干扰信号变成有用信号,同时提升单用户的吞吐量和系统频谱效率。

    6)TDD技术在5G的应用优势

    5G为了减小时延,设计了自包含子帧,即在同一个子帧中同时安排上行、下行和保护周期,上行的确认在同一子帧内完成。5G需要支持高达20Gbps的用户峰值速率,需要非常大的带宽,工作频段要较现有4G更高,例如6GHz~70GHz,如此高的频段很难找到对称的频谱,TDD成为主要的双工模式。

    7)5G的全频谱接入

    WRC15批准5G频段:1427~1518MHz(470~698MHz、3.4~3.6GHz),其余留待WRC19决定。

    2016年7月美FCC批准5G频率:授权(28、37和39GHz频段),非授权(64~71GHz频段)。

    欧盟2016年11月发布5G频谱战略:2020年前主要用3.4~3.8GHz,700MHz将用于5G广覆盖。24.25~27.5GHz为5G先行频段(考虑对卫星的保护)31.8~33.4GHz和40.5~43.5GHz为5G潜在频段(不再安排其他业务)

    中国目前仅安排了3.4~3.6GHz(未来3.3~3.4,4.4~4.5,4.8~4.99GHz)。

    三、网络技术的演进

    1、大智移云成为新的创新平台

    今年是计算机应用60周年、人工智能概念提出60周年、光纤通信发明50周年、摩尔定律提出50周年、蜂窝移动通信应用40周年,上述技术现在又到了换代发展的新起点。计算无处不在,软件定义一切,网络包容万物,连接随手可及,宽带永无止境,智慧点亮未来。

    2、光通信技术的发展

    光纤通信容量20年提升一万倍;目前最高记录:单波长400G,单纤100T。中国光纤光缆产量与市场每年占全球一半,中国宽带用户的光纤渗透率达80%(OECD不到20%)。

    3、网络软件化(网络切片)

    网络软件化是指利用软件编程来设计、实现、部署、管理和维护网络设备,以利于网络与服务体系的重新设计、优化成本,实现自管理。

    4、SDN(软件定义网络)与NFV(网络功能虚拟化)

    SDN(软件定义网络)可灵活实现控制平面功能的可重构性,适应大数据时代的流量时空动态性。

    5、云化通信网络

    6、移动边缘计算

    为了适应视频业务、VR/AR与车联网等对时延要求,又不希望视频业务大量消耗无线资源和带宽,需要将网络存储和内容分发下沉到接入网;核心网用户面功能下沉到基站,即实现基站与互联网业务深度融合。移动边缘计算有利于运营商提供差异化服务。

    7、全球IPv6使用开始起飞

    为支持大量的用户实时并发性的接入,云计算需要大量地址。每个4GVoLTE终端同时在线率为2G/3G的近40倍。IPv6使用IPsec给信息内容过滤带来困难,但海量的真实地址支持溯源,而且IPv6为新增根服务器提供了可能。用户体验显著优于IPv4和NAT(私有地址翻译)。

    Facebook新建的一些数据中心已经是纯IPv6。按照2016年8月报告,IPv6流量占比T-MobileUSA67.3%,Comcast48.3%,AT&T60.3%,VerizonWireless75%。采用Android,IOS的移动终端在双栈环境下IPv6访问优先。

    8、广电网的IP化

    美国面向4K的下一代电视标准ATSC3.0即将完成,它采用IP包传输,适应广播电视数据化趋势,IPv6显示优势。

    内容分发公司Ooyala提出2017年广播电视和视频趋势预测,广播电视节目的制作IP化:从基于磁带、文件、SDI的基础设施转换到IP基础设施,以及本地部署的系统和基于云的服务。

    美国Comcast是世界上最大的有线电视公司也是大型ISP,拥有约2250万互联网用户,Comcast平均要为每个用户分配5个地址,但现在没有足够的IPv4地址可用。Comcast采用的方案是核心网络支持IPv4/IPv6双协议栈,边缘网络只支持IPv6单协议栈,其改造步骤是从核心网到区域网,最后对接入网及终端进行改造。目前Comcast的IPv6网络覆盖率已经达到了48.9%。

    9、加快构建下一代广播电视网

    推动有线无线卫星广播电视网智能协同覆盖,建设天地一体、互联互通、宽带交互、智能协同、可管可控的广播电视融合传输覆盖网。

    加速全国有线电视网络基础设施建设和双向化、智能化升级改造,推进全国有线电视网络整合和互联互通。

    推动下一代地面数字广播电视传输技术研发及产业化,加强地面无线广播电视与互联网的融合创新,创建移动、交互、便捷的地面无线广播电视新业态。

责任编辑:宋冰洁

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