一、引述
在2015年9月ITU首次發布了ITU-R M.2083《IMT愿景-2020年及之后IMT未來發展的框架和總體目標》建議書,旨在通過論述潛在用戶和應用趨勢、流量增長、技術趨勢和頻譜作用,并通過為2020年及之后的IMT框架及能力設計指南,從而確立2020年及之后的IMT發展愿景。
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同時,ITU-R M.2083建議書中也給出了IMT-2020系統的預期關鍵性能。發展IMT-2020的目的是滿足預期的、移動服務用戶2020年及未來的需求。IMT-2020系統性能目標僅僅是研究和調查的目標,可能在其他ITU建議書中得到進一步完善,并且依照未來研究結果對其予以修改。
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二、2020年及之后IMT的使用情景
在描述IMT- 2020特性之前,首先應展望2020年及之后IMT的使用情景,因為從使用情景,可以對IMT- 2020的特性提出期望的要求。
2020年及之后的IMT有望擴展并支持多種使用情景和應用,即在當前IMT的基礎上不斷向外擴展。此外,就2020年及之后的IMT而言,隨著使用情景和應用預計變得多樣化,更富多元化的設備性能也將接踵而至。2020年及之后的使用情景包括:增強型移動寬帶(eMBB);超可靠和低延遲通信(URLLC);大規模機器類型通信(mMTC)等,具體釋義詳見下表2。
表2:2020年及之后的使用情景展望
其他使用案列目前雖無法預見,但也會不斷出現。對于未來IMT而言,要想適應伴隨各類要求而產生的新實用案列,其靈活適應性將不可或缺。未來IMT系統將包括大量不同特性。不同的國家有著不同的環境及要求,據此,未來的IMT系統應以高度模塊化的方式進行設計,這樣,各個網絡均無需實現其全部特性。 圖2部分展示了2020年及以后的IMT 擬使用情景。
圖2:2020年及之后IMT的使用情境圖示
三、IMT-2020的特性
2020年及之后的IMT將展現遠強于ITU-R M.1645建議書所描述的特性,這些經增強的特性會被視為未來IMT的新特性。ITU-R將對IMT-2020的這些系統、系統部件和支持這些新系統的有關方面進行說明。人們在預測IMT-2020之使用情景和應用的同時,還設想了與之緊密相連的各類有關特性。不同的使用情景以及當前和未來趨勢將導致大量各類需求的出現。靈活性和多樣性是各個設計原則的關鍵所在,以服務于眾多不同的使用案例和情境,以下所述IMT-2020之特性將在其中具有不同的相關性和適用性。此外,還需要考慮網絡能源消耗和頻譜資源制約問題。
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1、IMT-2020的關鍵特性參數
以下八項參數被視為IMT-2020的關鍵特性:峰值數據速率;用戶體驗數據速率;延遲時間;移動性;連接密度;能效;頻譜效率和區域通信能力,它們的含義及單位詳見下表3-1中。
表3-1:IMT-2020關鍵特性參數的含義
IMT-2020將提供與固定網絡實現最大匹配的用戶體驗。這可通過提高峰值和用戶體驗數據速率、增強頻譜效率、縮短延遲時間及增強移動性支持等方式來實現。除傳統的人到人或人到機器通信以外,IMT-2020將在無人為干預的情況下大量連接智能家電、機器或其他物體,從而實現物聯網。
2、IMT-2020的關鍵特性
下圖3-2通過對比IMT-2020和IMT-Advanced,展示了IMT-2020的關鍵特性。IMT-2020在提供這些性能的同時無需承擔過高能耗負載、過高的設備成本以及過高的部署成本,從而讓未來IMT具有可持續性且更加實惠。
圖3-2:IMT-2020之關鍵特性較IMT-Advanced所取得的強化圖示
上圖所示各值是IMT-2020的研究和調查目標,在其他ITU-R建議書中可以做進一步研究改進,同時可以依據未來的研究對其進行修改。另外,需要對該目標值的相關說明如下表3-2所示。
表3-2:IMT-2020關鍵特性值的說明
然而值得說明的是:圖3-2中所示IMT-Advanced的各項參考值(峰值數據速率、移動性、頻譜效率和延遲時間) 出自ITU-R M.2134報告《與IMT-Advanced無線電接口技術性能相關的要求 》。該報告于2008年出版,并用于評價ITU-R M.2012建議書中描述的IMT-Advanced候選無線電接口。
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3、IMT-2020關鍵特性的重要程度
正如上述預期,雖然關鍵特性在某種程度上對大部分使用案例而言均十分重要,但在不同的使用案例/情景中,某些關鍵特性的相關性具有顯著差異。下圖3-3展示了增強型寬帶、超可靠和低延遲通信以及大規模機器類型通信這三大使用情景(見前述第二節)中各關鍵特性的重要程度。圖中通過使用“高”、“中”、“低”三步指示刻度進行說明。
圖3-3:不同使用情景中各關鍵特性的重要性圖示
在增強型移動寬帶場景中,用戶體驗數據速率、區域通信能力、峰值數據速率、移動性、能效和頻譜效率都具有很高的重要性,但是移動性和用戶體驗數據速率并非同時在所有使用案例中同等重要。例如,與廣域覆蓋案例相比,熱點需要的是更高的用戶體驗數據速率和更低的移動性。
在一些超可靠和低延遲通信情境中,為滿足安全苛求應用之要求,低延遲系最為重要的特性。在一些高移動性案例(如運輸安全)中同樣需要這一特性,但在該類案例中高數據速率等特性的重要性則相對較低。
在大規模機器類型通信情境中,高連接密度是支持網絡(該類網絡可能僅僅偶爾傳輸、傳輸比特率低、移動性低或沒有移動性)中的大量設備所不可或缺的。具有較長運行壽命的低價設備對該使用情境而言至關重要。
4、小結
IMT-2020同樣可能需要其他特性,這些特性可以提高未來IMT在預期使用情景中提供多樣化服務時的靈活性、可靠性以及安全性,如下表3-4所示。
表3-4:靈活性、可靠性及安全性的含義
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