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    AI頻譜爭奪戰(zhàn),對5G意味著什么?

    AI來治理交通擁堵,在轟轟烈烈的城市智能化改造大潮的席卷下,大家想必或多或少都聽說過。那么,利用AI來管理隱形的數(shù)據高速公路呢?

    沒錯,指的就是同樣火熱的5G建設。

    今天,大部分讀者可能都已經了解了頻譜之于5G的重要性,而頻譜的獲得方式也比較直接,要么是競價拍賣,要么是國家分配發(fā)放牌照。如今,各國頻譜資源的“搶地盤”競爭早就已經告一段落,而運營商們面對高昂的建設成本,當務之急自然就是怎樣提高頻譜的利用率了。

    其中,頻譜共享(spectrum sharing),就被看做是終結頻譜稀缺這一局面的關鍵方式。但在時間的過程中,卻存在著許多無法忽視的難題。而AI又將如何影響5G照進現(xiàn)實的腳步呢?

    頻譜共享究竟難在哪里?

    首先需要搞清楚的是,到底什么是頻譜共享。

    簡單來說,就是讓不同制式的網絡可以根據自身的業(yè)務狀況,釋放一部分頻譜資源,和其他網絡共同使用。舉個例子,在5G初期,如果要從4G原有頻譜中分割出來一部分給5G使用,那么就會直接造成4G的可用頻譜減少,同時5G終端又沒有那么多,分配過去的頻譜大概率也是浪費的。

    那么,實現(xiàn)高中低頻段的頻譜共享,讓原來“僅限4G”、“僅限5G”的通道上可以數(shù)據自由傳輸,同時又不會相互干擾,就像超跑與普通汽車可以共同在一條道路上穿梭一樣,這樣的網絡融合的局面豈不是能更有效地緩解頻譜的供需矛盾。

    實際上,早在2017年3GPP加速5G標準的同時,也引入了5G NR頻譜共享研究,將頻譜共享作為5G標準中的組成部分。但時至今日,頻譜共享一直未能被大范圍推廣。

    (美國的頻譜分配圖)

    并不是運營商們不給力,而是造成其應用困難的核心原因,至今仍有待產業(yè)去一一解開:

    首先是技術上的挑戰(zhàn)。頻譜共享意味著要讓兩種無線通訊網絡共享統(tǒng)一頻段,但信道之間很容易產生相互干擾的兼容問題。

    比如4G是寬帶系統(tǒng),信道配置相對粗放,而5G也是寬帶系統(tǒng),同樣存在各類物理信道,想要防止兩種制式之間物理信道發(fā)生干擾,就需要提出非常精確的“交通規(guī)則”,才能避免“撞車”。

    同時,共存的網絡制式越來越多,也進一步加大了共享難度。除了已經存在的2G/3G/4G/5G等之外,衛(wèi)星互聯(lián)網、軍用系統(tǒng)等也在擴容。

    早在2015年,美國聯(lián)邦通信傳播委員會(FCC)就將帶寬為150MHz的市民寬帶無線電服務(CBRS)頻段釋放了出來,允許其他用戶使用,以緩解頻譜資源稀缺而日益擁塞的壓力。但2G/3G等網絡減頻退網并非一朝一夕能夠完成的事。在這期間,如何讓5G建設與頻譜供求相協(xié)調,成為運營商生存下去的必要條件。

    AI這支“特效藥”向5G投擲了什么?

    在5G走完了一系列基礎準備工作之后,是時候來到產業(yè)鏈的中間層,真實思考一下如何提升運營效率,進而達成用戶體驗與商業(yè)效益的雙保險了。

    在我們看來,一個能夠統(tǒng)籌合理的AI算法,或許是支撐5G網絡與現(xiàn)實世界最關鍵的存在。至少在頻譜共享中,AI能夠起到三個關鍵作用:

    一是精確認知。管理頻譜池使用狀況的前提,是對所有節(jié)點的情況了如指掌,即使在較弱的環(huán)境中,也能夠確保在對其他無線電波沒有射頻干擾的情況下實現(xiàn)成功共享。過去,探測電磁頻譜中的能量波動,只能依靠自動探測器來識別,但這些探測器往往缺乏足夠的鑒別能力,混淆或忽略雷達等重要信號時有發(fā)生。而AI恰恰能夠提升檢測器的識別準確率。

    前不久,美國國家標準與技術研究所(NIST)就訓練出了八種深度學習算法,可識別近15000個60秒長的雷達信號頻譜圖。

    二是智能調度。多制式共存的局面,也正在讓網絡流量的熱點峰值變化變得更加難以預測,智能算法能夠根據實際流量需求,在4G和5G之間對系統(tǒng)容量進行重新調整,從而讓混合組網的5G解決方案所有的設備能夠時時保持在最佳性能。

    比如華為的CloudAIR解決方案,愛立信的頻譜共享軟件,就是采用了智能調度算法,實現(xiàn)了4G和5G可以在同一個載波頻率上同時運行、按需分配的可行性。

    三是高效部署。5G運營商最終競爭還是落點在業(yè)務創(chuàng)新上,然而不同類型的業(yè)務對于網絡指標的要求千差萬別,海量物聯(lián)的逐步入網也對運營商的承載能力提出了更高的要求。要支撐多樣化的業(yè)務需求和快捷的應用開發(fā),同時還要盡快獲取用戶回籠投資收益,借助AI的高效部署能力快速發(fā)放應用,率先幫助用戶獲得5G最佳體驗,就變得至關重要了。

    總而言之,在這場5G頻譜的爭奪戰(zhàn)中,利用AI實現(xiàn)精細化管理,這個命題正等待著頂層設計、運營商、基礎設施供應商、開發(fā)者等一系列從業(yè)者通力合作去構筑的。

    未來的產業(yè)機遇會在何方?

    想要給承載著數(shù)十億網民的通訊系統(tǒng)做個改良手術,并不簡單。不過,難題也意味著機遇。

    誰能在這場頻譜共享的技術奪旗賽中率先拔得頭籌,顯然將以“送水人”的角色率先挖掘出5G革命的第一批金礦。

    目前看來,機會更容易出現(xiàn)的領域,一個是云網絡基礎設施。

    由于不同運營商的業(yè)務需求在時間、空間和頻率上都并不一致,這就需要在多個運營商頻譜之間建立共享接口來交互信息,對頻譜共享規(guī)則進行協(xié)商,但出于競爭關系,運營商之間不會也不愿意交互較為細節(jié)的敏感信息,那么基于模糊信息如何調控頻譜資源呢?今天我們知道,許多AI功能都已經被整合到了云端,核心網上云能夠對運營商空口資源實現(xiàn)多維融合,也就成了大勢所趨。

    另一個則是跨終端的廣義物聯(lián)網。

    眾所周知,工業(yè)互聯(lián)網、車聯(lián)網等的智能化改造中,需要多元網絡系統(tǒng)與多終端建立穩(wěn)定的聯(lián)系,可以說是5G應用的前哨,更是頻譜共享的試驗田。目前政策上已經在規(guī)劃劃分一些新的頻段來支持其發(fā)展,同時,在確保不產生無線電干擾的前提下,三家運營商也正在利用現(xiàn)有網絡開展NB-IoT(窄帶物聯(lián)網)試驗。未來寬帶系統(tǒng)頻率共享和管理方法,或許將率先在這一領域誕生,行業(yè)自身也有機會最先品嘗到5G甘甜。

    頻譜之戰(zhàn),或許還將延伸到更為遙遠的6G建設中。而頻譜共享從技術藍圖真正抵達現(xiàn)實,AI產業(yè)端的支撐必不可少。而我們也是在城市智能升級一步一步的軌跡中,逐漸看清方向。

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    2019-10-29
    AI頻譜爭奪戰(zhàn),對5G意味著什么?
    舉個例子,在5G初期,如果要從4G原有頻譜中分割出來一部分給5G使用,那么就會直接造成4G的可用頻譜減少,同時5G終端又沒有那么多,分配過去的頻譜大概率也是浪費的。

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