5G最显著的技术特征是什么

乡愁不改，积极探索技术前沿；一别七年，只为下一代通信尽早成熟。从宝岛到内地，她一步一个脚印，走完了父辈们梦中的归乡路。为了绘就共同的梦想，她舍家七年，只为让每一位同胞都能享受到更加先进、便捷的通信服务。

她就是中国移动研究院首席科学家易芝玲女士。在5G发展如火如荼之际，移动Labs有幸采访到易芝玲女士，业界同仁都亲切的称她为易老师，易老师既高屋建瓴又风趣幽默，让移动Labs感受到了一个不一样的科学家。

Fun & Profit

易老师从斯坦福大学毕业后就加入了贝尔实验室工作。贝尔实验室培养出了多位在基础研究领域成就斐然的诺贝尔奖获得者。其中，2018年诺贝尔奖获得者之一，被称为“光学镊子研究领域之父”的亚瑟·阿什金（Arthur Ashkin），就曾在贝尔实验室工作过。

易老师讲到，贝尔实验室当时有2万多人，其中只有一千人在搞基础研究。她和阿什金虽然没有具体合作过，但都在基础研究部门工作。贝尔实验室先先后后有十多人获得了九项诺贝尔奖，基本上都出自基础研究部门。

“那个时候我们没有觉得诺贝尔奖得主很稀奇，”易芝玲笑着说到，“1997、1998连续两年实验室拿了两个诺贝尔奖，身边的同事就是诺贝尔奖获得者。印象中有两位基础物理研究领域的诺贝尔奖得主，跟我在同一个部门，他们得的诺贝尔奖比较特别，是‘宇宙的起源’、‘宇宙的大爆炸学说’。我们实验室旁边小山坡上就是他们做实验探测宇宙背景温度的仪器。”

2017年，中国移动研究院还曾邀请诺贝尔奖获得者石墨烯发明人安德烈·海姆教授来“智汇讲坛”做讲座。“在与这些诺贝尔奖获得者接触中，大家并没觉得他们高高在上，而是像平常人一样，可以很放松地交流沟通。”易老师说到。

这些科学家们保持着对科学研究由衷的热情，喜欢探索未知，然后寻找答案，几十年如一日的坚持做研究，使得贝尔实验室充满了研究与热情的氛围。“做科研也需要一定的环境和氛围，尤其是超前研究。”易老师说。易老师毕业后收到了很多offer，贝尔实验室并不是薪酬最高的，但是易老师还是毫不犹豫的选择了这份工作。

“贝尔实验室就像每个科研工作者心中的圣山，一定要去学习下，科研之路才会完整，于是我1988年一毕业就加入了贝尔实验室。”易芝玲笑着讲到。进入贝尔实验室后，易老师就被身边的同事震惊到了，她开玩笑地说，其中有些同事，曾以为他们已经不在世，因为他们的很多经典成果都太有名了，如今这些曾经以为活在教科书和经典论文中的科学家，他们就在楼上或者隔壁工作，沟通交流平易近人，每天和这些同事讨论问题，都会有新的体验、新的认识，从而产生新的想法，实验室变成了一个让人享受的环境。

“我希望中国移动研究院可以成为另一个贝尔实验室，有着浓厚的创新与研究氛围。目前中国移动已经取得了不小的成就，未来还可以做得更好，希望未来更多更好的创新种子可以在这里生根发芽。”易老师讲到。

谈到科研，易老师讲到：“我一直在跟团队强调，我们要做的事情是既顶天又立地。“顶天”就是在最基础、最创新、最前沿的研究中，对经典理论有重新思考，换个大家都认为是理所当然的思路想事情，就会发现还有很大的可研究空间，保持热情并以此为乐。但是也不能都飘在空中，要能够“立地”，也就是思考问题的时候，要选择对未来有用的方向，让人好奇的科学问题其实很多。但是就算做基础、做超前、做创新研究，也要有所指。”

贝尔实验室涌现出很多优秀的科学家，他们一直努力把握的原则就是Fun&Profit。易老师现在就是这样要求团队的，所做的研究要给自己带来乐趣，有成就感，自己才会有热情，但是也要给公司带来效益。两边的平衡很重要，科学家们顶天做得很好，但是立地的事情想的相对少一点。但是如果太立地，眼光容易放不长远。

加入中国移动预研5G

时光荏苒，转眼到了2011年，易老师选择加入中国移动，担任中国移动研究院首席科学家，开展超前研究。彼时正是中国移动全力以赴，深入攻关4G发展的关键时期。为防止误解，当时的5G研究并未公开宣传。

谈起刚加入中国移动的情景，易老师讲到，“我记得那是一个周六，研究院要在新装修的中国移动创新大楼里面第一次开会，会议的主题是2012年的研发规划，最终将5G确定为超前研究的重要方向。”

实际上，中国移动2012年就从网络架构、空口、信令控制、基站形态等方面规划5G研究，并逐步提出了“Green、Soft、Open、Smart”等理念，事实证明，这些理论一直贯穿在5G网络的方方面面，并成为5G网络的未来发展方向。

Green & Soft

Green主要是指效率。但不仅仅是能耗，对行业而言，代表着用最少的资源达到最高的性能。

Soft指的是软件化。通信行业每十年更新一代，但是经过深入观察，过去的通信系统都太“硬”了，网络高度依赖特殊的硬件平台，所以每次升级换代都要付出巨大的成本。反观OTT企业，“软”是其天生的基因，更新换代只需要软件更新，可以上午一个版本，下午再更新一个版本，因为采用通用的硬件平台，核心技术是软件。

“2011年刚开始提出软件化的时候，所有的主流运营商都跳出来反对，认为效率与灵活性无法兼得。必须承认，如果“一对一打架”，特制化硬件+紧绑定软件VS通用平台+软件相比，后者难以胜利，但是如果“打群架”，结果就很难说了。”易老师解释到，“虽然行业不习惯这种观点，但是这已经是网络发展的趋势。2013年开始出现SDN（软件定义网络），随后在接入网又出现了SDAI（软件定义接口）。”

以通信空口为例，5G面临更多样化的使用场景，需要对空口进行有机统一。易老师带领团队提出了SDAI，是一个统一的框架。在这个空口上，关键的模块，波形、多址、双工、多天线技术、编码、解码，都不应该只有一个选择，而是至少两个选择，最多不超过三个。这样就有一个足够的工具箱，在不同的场景下，拿出最合适的选择，组成需要的空口。5G NR标准就具有这样的特性，它的帧结构就是朝这个方向去做的。

后来在3GPP非正交多址提案方面，各个厂家提出了多达16个选择，研究院则设计了SDAI框架，在这个框架下，将16种多址方面进行统一，可以根据具体需要来比较复杂度和性能，选择适合的比特域与符号域组合，从而选择最适合场景的选项。

Open & Smart

Open可以指开源。开源社区在IT领域非常活跃的，它是一个很重要的技术解决方案。面向未来如何动员开源社区的力量，与网络进行深度结合，让网络能够又快又好，是值得探讨的。

Open还指开放的接口，也就是白盒化。2/3/4G都是一个一个基站，5G基站可能有所不同，其CU（集中式单元）、DU（分布式单元）、RRU（天线射频单元）分离。在不同的场景中，也许会把CU跟DU放在一块，把DU跟RRU放在一块，接入网灵活性就增大很多，可以适应不同的场景。但是要做到这个，CU跟DU之间的接口，DU跟RRU之间的接口，要Open，是真正开放的接口。目前网络里面有很多虽然叫做标准化的接口，其实不是完全开放的。

为此今年2月，中国移动、美国AT&T、德国电信、日本NTT docomo以及法国Orange等五家电信运营企业联合成立了O-RAN联盟，目前已经有全球15家主流运营商加入，并吸引了业界主流厂商（包括传统通信设备商、芯片厂商、服务器厂商、云供应商）80多家企业的加入。

Smart便是指智能。如今比较热门的智能是人工智能。网络的智能化是一个从无到有的过程，运营商发展网络智能具有较大优势，因为运营商网络里面有海量的数据。现在的问题是多数人不知道网络中有些什么数据，也不知道怎么样去获取需要的数据，甚至不知道做这件事情需要什么数据。所以网络的智能化需要先梳理网络里面的数据，然后再分析。

目前中国移动已经梳理出了很多的不同的应用场景，大概分三大类:

第一种是非实时的（Non-real TIme），这些主要是在运营和管理层面的。

第二种是准实时（Quasi-real TIme），它不是真的实时。

第三种是真的实时（Real TIme）。

准实时场景已经扩展到控制面，实时场景就直接到了物理层。以多网协作节能系统为例，它把2G、3G、4G三张网络当成一个系统，每15分钟重新调整配置基站上的一些参数，休眠一些暂时没有需求的小区。中国移动2014年做出来1.0版本，之后升级到2.0版本，从个别的部署变为云化集中部署。如今已经发展到3.0版本，中国移动研究院开始和省公司的大数据平台结合，基于机器学习更精确地进行匹配，目前已经有15个省开始了试点应用。

易老师讲到“我们正处在一个特别好的时代，IT、CT、DT深度融合为ICDT，不再只是流于形式与口号，而是深入骨髓的融合。”

经典的七个“再思考”

要实现重大创新，很重要的一方面就是要重新思考传统通信理论，从而得出新的结论。对此，易老师介绍了中国移动研究院对5G的七个“再思考”。

第一个是对香农理论的再思考。进行频谱效率和能量效率的联合优化设计。以往的通信系统通常只是单纯地把系统容量和频谱效率作为系统设计的重点考虑因素，但是对于5G网络，要把频谱效率和能量效率联合优化设计贯穿系统研究与设计的始终。在5G系统中，不仅需要进一步提升系统的频谱效率，同时还需要尽可能提升系统能量效率。

第二个是对蜂窝概念的思考。大家可能对Ring和Young先生提出的蜂窝通信的概念（比如1G、2G、3G、4G）都比较熟悉。但是在5G系统设计时，需要考虑到传统以基站为中心的蜂窝通信网络的设计可能不再满足未来的系统需求，因此会考虑设计以用户为中心的网络架构和相应的协议栈、信令流程。

第三个是信令和控制的全新设计。在未来5G的应用中，考虑到小包业务在未来网络业务中的比重会与日俱增，系统设计时如果不采取新颖的做法，不采取新的空口技术，那空口资源会由于小包业务连接的频繁建立和释放而造成大量浪费。为了把空中接口对于小包业务的接入能力提高到一个新的数量级，必须带来全新的连接方法，来实现无连接的空中接口信令和控制。

第四个是关于基站天线。在4G的时候，基站天线数并不多，由于基站天线的小型化，天线的安装并没有引起太大的问题。但是在5G中，Massive MIMO将变得无所不在，数量庞大的天线给系统的选址和安装带来巨大的挑战。因此，提出隐形基站的概念，通过采用低成本、低功耗、小型化的射频和天线设计，多根天线可以高度集成在一个SmarTIle 中，实际部署的时候，可以根据需求按照实际的部署环境灵活的摆放多块SmarTile。

第五个是关于空口。软件定义空口（SDAI）旨在为5G空口设计提供灵活一体化的空口传输解决方案，可针对部署场景、业务需求、性能指标、可用频谱和终端能力等具体情况，按需选取合适的空口技术组合并优化参数配置，形成相应软空口的一个实现，从而达到对场景及业务的“量体裁衣”，提高资源效率，降低网络部署成本，并能够有效应对未来可能出现的新场景和新业务需求。SDAI的构成元素包括：灵活的帧结构，灵活的多址、双工、波形、多天线波束赋形架构和处理，以及灵活的频谱资源利用等方面。

上述的几个方面是早在2011年就已经开始进行的反思与深入研究。后续还深入研究了下一代前传，以及未来的协议栈架构，以期实现真正把用户的体验考虑进去，并且加以灵活的控制。这是第六个和第七个再思考。

3G最重要的技术特点之一是采用了码分多址技术，4G是使用了正交频分复用技术，那么5G最显著的技术特征是什么呢？实际上，5G是综合运用了多种创新技术。可以把5G比作一个完整的珍珠项链，其中每一颗发光珍珠就是每一项创新技术。

中国移动在5G这个项链上贡献了大量珍珠，完成了大量的高质量学术论文，发表在高水平国际期刊和会议上。其中，Green & Soft 思想发表在IEEE Communication Magazine第一期5G专刊的第一篇，表示了对中国移动5G研究成果的肯定。中国移动研究院在很多在国际知名期刊杂志上发表了许多高引用论文，在5G领域做出了巨大贡献。比如易老师与研究院韩双锋博士共同发表的论文获得IEEE通信协会2018年“Fred W. Ellersick Prize”最佳论文奖。这个奖是颁发给近3年在其4大旗舰期刊中最具影响力的唯一一篇原创论文的作者。这是我国产业界首次获得IEEE通信协会最佳论文奖，也是我国研发机构首次单独获得该奖项，实现了历史性的突破。

据了解，为实现5G技术的快速发展与应用，中国移动逐步加大在基础通信领域的研究投入，仅面向5G的研发资金就达4G的3-4倍。近年来，中国移动累计提交5G标准化文稿超过1500篇；文稿通过率达41.46%，位居全球第四。中国移动在5G技术创新领域不断突破，形成了新频段、新天线、新架构、新设计、新能力、新传输六大关键技术方向。中国移动全集团5G专利产出数量与质量逐年提升，截至今年10月底已提交发明专利申请近1000件，5G专利申请量跃居全球运营商第一阵营。在基础研究领域播下的种子，终将在网络商用的过程中生根发芽。

让当科学家成为每个孩子的梦想

5G虽然尚未商用，但是布局超前基础技术研究，才能确立我国在科技领域的核心竞争力，使我国在任何一次信息革命浪潮中不仅不会缺席，还会迎风直上，成为时代的弄潮儿。

如今，基础研究得到了国家更多的重视。国家主席习近平曾在两院院士大会上表示，基础研究是整个科学体系的源头。要瞄准世界科技前沿，抓住大趋势，下好“先手棋”，打好基础、储备长远，甘于坐冷板凳，勇于做栽树人、挖井人，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破，夯实世界科技强国建设的根基。

在基础研究的提前布局方面

中国移动积极响应国家政策号召，持续瞄准前沿技术进行跟踪探索，比如石墨烯、量子通信等，并逐步加大投入。

“研究院有很多优秀的同事在国际上获得了奖项和掌声，在国内却鲜有人知，为了使科研工作者的工作更受认可，中国移动在这方面也进行了一些探索，比如成立公司级和研究院级的科技委员会，研究院还进行了领军人才（Fellow）试点，对优秀科研人员进行精神和物质上的奖励。”易老师讲到。

“我想告诉年轻的同事，在科研领域从事基础研究一定要耐得住寂寞，要保持好奇心，在研究领域保持激情与乐趣。”易老师说。正是因为有通信领域众多的科学家们的潜心钻研，才有了我们如此发达的信息社会。相信在各方的共同努力下，当科学家会成为无数中国孩子的梦想，给孩子们的梦想插上科技的翅膀，未来科学的浩瀚星空会群星闪耀！

一句嘱托，乡愁不改

繁霜尽是心头血，洒向千峰秋叶丹。采访到最后，易老师讲到了自己的辛苦曲折经历。易老师出生在我国台湾，易老师的父亲对家乡念念不忘，从小便给她讲江西老家的故事。后来在易老师去斯坦福上学后，父亲多次嘱托她将来要多为国家出力。七年前，当易老师收到中国移动的邀请时，父亲很高兴地对她说，不要犹豫，要为国家的科技发展贡献力量。于是易老师离开还在国外工作和学习的丈夫和孩子，孤身一人回国，这一分离就是七年。七年里，父亲一直在为她加油鼓劲，肯定她的成绩，有父亲的陪伴和嘱托，易老师并不孤独。

就在去年，易老师的父亲以九十多岁高龄离世，易老师和兄弟姐妹们完成了父亲的遗愿，圆了他叶落归根的梦。一句嘱托，一生践行，她一步一个脚印，走完了父辈们梦中的归乡路。