應科院遠赴巴塞羅那 連續八年參與《世界移動通訊大會》展示最新5G及車聯網技術

  • 香港應用科技研究院(「應科院」)將在2019年2月25-28日於西班牙巴塞隆那舉行的世界移動通訊大會中展示一系列嶄新的5G及車聯網技術。應科院會聯同安科訊(福建)科技有限公司(前稱「三元達網絡」)、英特爾公司及雲達科技(QCT),在各合作夥伴的展覽攤位內進行聯合技術演示。此外,應科院將於大會內的香港科技館中(1號館1H1-24)展示5G微基站、雲無線接入網(C-RAN)基站架構以及合作夥伴的遠程無線電單元(RRU),並會介紹應科院新一代通訊網絡方面的研發,及該等技術在不同行業的應用方案。

    巴塞羅那世界移動通訊大會是全球最大型的移動通訊展覽,匯集了來自世界各地的2400多家領先企業的最新尖端技術、探索影響行業的最熱門話題。今年會議的主題是「智聯萬物」–形容由5G、物聯網、人工智慧及大數據合組而成的靈活及高速的先進科技。

    應科院在巴塞羅那世界移動通訊大會中展示的一系列技術包括:

    項目編號應科院展示的技術示範合作夥伴展覽攤位編號
    15G微基站安科訊、富華科、是德科技 

    安科訊展位- 5號館5G70 (展示技術: 1-5)

     

    香港科技館 – 1號館1H1-24 (展示技術: 1-2)

     

    英特爾展位- 3 號館3E31 (展示技術: 4)

     

     

    25G雲無線接入網(C-RAN)基站安科訊、富華科、羅德史瓦茲
    3窄帶物聯網(NB-IoT)基站安科訊
    4基於服務架構(SBA)的5G獨立(SA)移動核心英特爾、 Spirent
    5促進道路安全及智慧出行、具備路邊視頻分析的智慧移動車聯網(C-V2X)系統安科訊
    6支持下一代電訊機房建設的移動核心網絡英特爾、雲達科技雲達科技展位  –  5 號館5B11

     

    車聯網(V2X) 網絡系統

  • 應科院的V2X網絡系統是一個端到端系統,包括車載終端和軟件,路邊單元(RSU)硬件和軟件,V2X邊緣管理,區域和V2X雲平台管理系統軟件。该系統具有獨特的可擴展多層系統架構設計。 它支持主要的3GPP C-V2X標準和車輛,行人,路邊基礎設施和網絡之間的車輛通信,以實現道路安全和智能運輸應用。

    應科院的V2X網絡系統架構

     

    主要特點

    可擴展而靈活的車聯網V2X管理

    • 多層V2X系統架構
    • 用於實時交通監測, 中央和區域V2X分層管理和數據分析
    • V2X應用邊緣網關, 實現智能而快速流量管理

    V2X擁有低延遲和智能算法

    • 車載網關(ICGW)管理所有車載設備和傳感器(例如:OBD2,CAN,GPS,ADAS,鏡頭等)
    • 集成V2P,V2V,V2I,V2N通信
    • 車輛與道路基礎設施之間的信息交換
    • V2X算法可實現低延遲和可靠的預警

    有利於V2X生態系統合作夥伴

    • 為運營商,服務提供商和設備供應商提供商業V2X部署,為客戶提供服務
    • 為設備製造商, 一級零部件供應商和自動駕駛汽車供應商,提供V2X及5G自動駕駛的應用
    • 能夠讓政府及道路營運商提供實時智能交通管理,有效提高城市交通效率和道路安全

     

    可靠安全的系統軟件

    • 具有高可用性(HA)系統設計及冗餘管理的服務器和數據庫
    • V2X數據安全和保護,只有授權用戶才能註冊和訪問系統和數據
    V2X管理系統功能亮點

     

    具人工智能算法的車聯網邊緣交通管理

    • 智能交通管理與數據分析
    • 移動邊緣的人工智能運算
    • 管理和協調多個RSU和數據
    • 檢測異常交通狀況並建議最快捷路徑
    • 通過車與路邊網路通訊V2I實時警報通知(數秒內)
    • 2018年分别在巴塞羅那和上海舉行的世界移動通信大會上參與展示
    具人工智能算法的車聯網邊緣交通管理

     

    香港首個移動車聯網C-V2X現場演示

    • 香港首次在2017智能交通系統亞太大會中, 成功進行C-V2X現場演示
    • 演示真實道路交通的綜合試驗
    • 成功執行V2V,V2P,V2I道路安全預警用例
    • 擁有高性能和低延遲特性(V2V <20ms)
    • 能承受惡劣天氣條件(例如:颱風及暴雨)
    香港首個移動車聯網C-V2X現場演示

     

    中國首個城市級車聯網C-V2X開放道路應用示範

    • 2018年9月在無錫世界物聯網大會中,首此演示車聯網(C-V2X)系統應用示範
    • 演示城市內6公里開放道路的綜合試驗,完成17個車與車(V2V),車與路邊設備(V2I)之間的通訊用例
    • 採用應科院開發的車聯網系統軟件,車載軟件及算法和顯示應用,用於警報觸發及知會駕駛者
    • 利用移動車聯網Uu和PC5通訊技術,在車輛和道路基礎設施之間交換車輛和交通狀態信息
    中國首個城市級, 在無錫進行車聯網C-V2X開放道路應用示範

    核心網軟件 (EPC)

  • 應科院開發的 EPC 遵循 3GPP 標準的演進分組核心軟件。EPC是LTE 網絡中的核心網絡組件。該創新的LTE核心網架構在部署和擴展中具高度靈活性,能部署在很多不同的應用場景,包括未來向網絡虛擬化演進的 LTE 網絡。

    主要功能及優點

    移動管理單元(MME)

    • 终端(UE )移動性和會話管理、NAS 安全、認證、跟蹤區域列表管理、移動切換(S1、X2)、尋呼等
    • 嵌入 HSS/PCRF(若打開計費功能,則無此功能)
    • 冗餘備份:N+1

    數據包網關(SGW 和 PGW)

    • 移動性錨點、用戶數據包過濾、數據包轉發、專用數據承載通道、帶寬控制(AMBR、MBR)、計費(用量記錄)、能支援 IPv4、IPv6、IPv4/v6 等
    • 配置選項:通過配置,可以將 SGW 和 PGW 合併(用於小型網絡)或分開部署
    • 冗餘備份:1+1

    系統管理

    • CLI/Telnet 管理主控台
    • HTTP Web 介面
    • 硬體系統管理、刀片、機架、冗餘備份管理等
    • LTE EPC 軟件業務管理、網絡配置等

    控制平面處理器

    • 基於 Intel x86
    • 操作系統:Redhat Linux 或 运营商级 Windriver Linux

    數據平面處理器

    • 基於 Cavium 58xx/68xx
    • 操作系統:Cavium Simple Executable + Cavium Linux/Carrier Grade Windriver Linux

    物聯網設備管理和應用平台

  • 該計劃項目專注於研究開發物聯網(IoT)管理平台和解決方案的架構及應用。對於只發生,或在原型階段缺乏的質量,如缺乏可靠性,擴展性及安全性,MAP能提供有效的解決方案

    每一個路燈都是一個獨立單元,有自己的太陽能電池板和蓄電池(沒有任何連線),無法遠程監控。採用WSN技術後,所有的太陽能路燈就能組成一個局域傳感器網絡,再加上一個IoT網關設備和無線寬帶接入網如LTE,太陽能路燈就能被IoT管理平台遠程管理並控制.IoT管理平台帶來的直接好處是能監視路燈組件(如太陽能電池板,蓄電池,電流等)狀態,並可以遠程控制路燈(如開/關,調光等)。

    另外,IoT解決方案還能帶來多方面的好處,如節能,環保,降低維護費用等。事實上,這個項目結束後,只要找到感興趣的行業合作夥伴,類似性質的應用視頻監控,河道管理,水質監控等)可以很快開發出來。

    項目成果包括:

    1)一個商業級的IoT管理平台,能靈活並可靠地管理不同類型的IoT設備;

    2)基於IoT管理平台之上的太陽能/風能設備管理應用(太陽能路燈管理,綠色能源設備組件管理)。

    開放型5G創新平台

  • 該項目是應科院下一代網絡(NGN)研發方向的項目之一。旨在創建一個開放型5G創新平台(5GIP),以期達到目的如下:

    (1) 向業界推廣和演示應科院的5G技術以推動商業化進程;
    (2) 與生態鏈夥伴合作,通過建立一個實際的網絡環境,進行5G應用的集成和互操作性測試,提供端到端的解決方案;
    (3) 培育和激發香港的創新設計,包括通過香港科學園的“智能城市創新實驗室”,助力香港的科技創新和應用。

    5GIP将專注於軟件可配置的網絡架構,整合應科院和第三方技術產品,並開發新的網絡編排和切片功能。5GIP是促進應科院NGN研發方向系列產品創新和商業化實踐的一個組成部分。

    應科院開發了LTE/ 4G技術,被公認為是該技術行業的領導者之一。應科院正在致力於研究開發和商品化領先的5G技術 以提供創新和增值應用服務。該項目將提供先進的5G網絡環境,支持應科院與當地社區合作,開發創新和有競爭力的產品。此外,該平台將有助於推動香港和週邊地區的技術能力和通信行業的競爭力

    下一代應急通信系統

  • 應急通信系統的故障會導致一些目標導向活動的失敗。有鑒於此,下一代應急通信系統將被設計成具有超高穩定性,超低時延的寬帶通信系統。這類通信系統將被廣泛應用於未來的各個領域,如工業控制,交通,健康護理,抗災搶險,以及常見商務領域。在這些新興應用中,使用私有網絡的公共安全系統對這類通信具有強大的需求。

    為支持香港應科院的技術演進并充分利用我們在LTE小基站和終端方面強大技術積累和專業知識,ASTRI計劃開發基於LTE的下一代應急通信移動基站及終端參考設計。該設計集成了具有新的基帶設計的系統模塊和新的協議棧算法,以支持一系列新功能,包括,

    1. a) 移動小區自配置。支持鄰居移動小區的發現,以及運行中動態選擇最合適的同步源以保證高可靠性。
      b) 基於LTE的B-TrunC(寬帶集群通信)基站。設計開發遵從中國通信標準化協會寬帶集群通信標準的基站功能,以支持單對多低延時寬帶集群通信
      c) D2D (設備到設備)Sidelink物理層。設計開發LTE 3GPP Rel.13 D2D sidelink 物理層以支持設備到設備直接通信。該通信方式可以避免經核心網而產生的高延時,節省系統帶寬,並且實現在沒有網絡基礎設施支持的情況下的直接通信,這一點在災害發生時尤為重要。
      d) 支持公共安全的一體化基站。該一體化方案基於CRAN平台集成EPC核心網和eNB基站功能,并使用OpenStack進行虛擬化控制,以支持獨立的移動接入整體方案,同時進行各層間優化以實現超低端對端時延。

    該項目研發交付物包括,LTE D2D sidelink L1鏈路仿真平台,基於商用SOC的商用級移動基站參考設計以及完善的測試平台以驗證3GPP及私有網絡系統需求。

    智能室內和室外地理信息系統

  • 物聯網(IoT)是移動互聯網之後互聯網的下一個演變。雖然藍牙低功耗 BLE(或下一代通信技術,如 Lora / NB-IoT)和 GPS 是構建物聯網應用和系統的理想技術,但集成的室內和室外 GIS 系統對於實現物聯網的潛力至關重要。這將對社會有重大影響,並帶來下一波創新和經濟活動。

    GIS 系統的一個主要挑戰是在大規模部署時的可擴展性。系統軟件將需要應對由數百萬設備和移動用戶觸發的巨大網絡流量。Message Queue 技術可用於解決雲在大規模加載時可擴展性的問題。此外,它還可以用於增加 IoT 數據的網絡帶寬效率。

    為了使 GIS 系統在物聯網環境中盡量發揮作用,以無縫的方式整合室內和室外信息至為重要。這些信息來自各種不同來源:如室外信息來自 GPS 或 A-GPS,而室內信息通常來自 BLE,Wi-Fi 和磁測量。

    這系統使用 GIS 提供無縫室內和室外地圖服務。將 BLE 安裝在室內就可估計室內定位,然後投影到與室外定位中使用的相同地理空間。以這種方式,跨越室內和室外空間的跟踪就可以是無縫了。此外,這系統還具有其他第三方大數據分析平台(如 Hadoop)的接口。

    這系統能夠管理多站點地理位置、大量用戶和物聯網設備、以及實時接近和物聯網傳感器數據。系統中也齊備了相關安全和權限控制。

    最後,這系統將在「九龍東」部署試驗,以展示已發展的技術。而可擴展的室內和室外 GIS 領域的技術也將轉移到相關政府部門。

    C-RAN

  • Cloud-RAN

    C-RAN是一種集中化,基於雲端的新型基站網絡架構,運營商可以利用C-RAN提升服務質量、降低設備成本、降低運營成本和降低能耗。應科院正在開發一種靈活及高性能的C-RAN解決方案以滿足工業需求。

     

    靈活的C-RAN結構

    應科院的C-RAN結構是基於標準的FAPI PS-PHY接口,便於集成商業PS軟件。 FAPI接口是由小基站聯盟提出的一個標準接口,很多LTE/LTE-A基站都採用PS與PHY的接口作為商業解決方案。服務器與遠端單元之間的任務分配由集中化程度和減少回傳吞吐量所決定。應科院的物理層處理提供了靈活的結構,可以根據不同的需求進行部署。

     

    多基站協作處理

    我們的C-RAN解決方案提供了一個新型的集中化基帶處理能力,可以實現更先進的多基站處理算法。比如多點協助處理、小區間干擾消除,以及有源天線波束選擇,在小基站及異構網絡拓撲中降低了基站之間的干擾,並且提升了頻譜的利用率。這對增加系統的頻譜利用率很有意義。

     

    伺服器端的負載均衡

    C-RAN的處理器集中化使計算資源動態分佈。每個基站的處理實體都是在伺服器的處理器中動態分組和分佈。在處理流量低的時候,系統可以關閉多餘的處理器,或者切換到其他處理器中,以支援其他應用。這樣就可以降低能量消耗和提升計算單元的硬體的利用率。

     

    應科院C-RAN規格

    FeaturesC-RAN PHY
    Standard3GPP release 10
    Bandwidth5 , 10, 15, 20 MHz
    DuplexingFDD, TDD (All UL-DL configuration and special sub-frame configuration)
    # of users256 users per sector
    16 UEs/TTI
    Cell SizeUp to 10 km
    MobilityUp to 160 km/h
    ThroughputDL: 300Mbps per sector
    UL: 150Mbps per sector
    UE supportCategory 1 to 6
    SynchronizationGPS, 1588v2
    Advanced featuresCA
    4x4 MIMO
    Beam-forming (TM7 and TM8)

    5G無線接入技術

  • 應科院正積極促進國家5G標準化的活動,如中國移動未來移動通訊論壇、5GPPP和NGMN。具體而言,應科院的研究主要集中在5G無線接入技術,涵蓋以下六個方面:

    大規模多天綫(MIMO)技術

    應科院的大規模多天線系統技術研究主要有以下方案:

    • 設計參考信號和計算頻道算法, 並採用於集中式大規模多天線系統
    • 緩解干擾分佈於大規模多天線系統
    • 以統計及實時頻道方法資訊為基礎的用戶調度和波束成形方法

    集中化無線接入網絡  (C-RAN)

    C-RAN是一種集中化、基於雲端的新型基站網絡架構,運營商可以利用C-RAN提升服務質量、降低設備成本、降低運營成本和降低能耗。應科院正在開發一種靈活及高性能的C-RAN解決方案以滿足業界需求。

    應科院的C-RAN物理層處理提供靈活的結構,可以根據不同的需求進行部署。欲了解更多信息,請點擊C-RAN

    超密集網絡(Ultra-Dense Network,UDN)

    UDN技術用低功率蜂窩密集方式,以增強系統容量和覆蓋範圍,同時亦減少等待時間和能量消耗:

    • 網絡架構,用於控制和用戶平面分割。
    • 用戶移動性管理和蜂窩負載平衡算法。
    • 干擾緩解方法包括小區之間的同步和協調、蜂窩探索,以及干擾抵消/抑制算法。

    設備到設備通訊(D2D)

    設備到設備通訊技術(D2D),不管有沒有蜂窩覆蓋,用戶設備也可直接與其他設備彼此通訊,適用於低延遲和提升彼此用戶之間可靠的通訊。應科院的D2D技術包括:

    • 用戶發現和直接溝通的算法
    • 網狀網路算法

     利用新興系統的高效/動態頻譜運用

    應科院現就以下方面作出研究:

    • 空白電視頻道(TV white space,TVWS): TVWS是透過頻譜共享,利用未使用的電視廣播頻譜作為資源共享。應科院目前正研究在香港,利用空白電視頻道(TVWS) 的技術可行性,並建基於已開發的LTE的TVWS基礎設施設備
    • 許可輔助評定 (Licensed-assisted access,LAA): LAA是運用聚集原始蜂窩,並操作於授許可使用的頻譜內,提供重要信息和確保服務質量,同時亦由未授許可頻譜的共位次蜂窩,以投機式提升數據速率。應科院的許可輔助評定 (LAA) 研究旨在解決以下問題:
      • 跨無線接入技術及干擾缓解
      • 利用感應、同步和測量算法,估量接入動態的頻譜

    4G/LTE、LTE-Advanced 基帶解決方案

  • 應科院在LTE及後續的5G等通訊技術的研發,尤其在基帶和上層協定棧領域,是世界領先者之一。我們與工業界合作夥伴合作開發出了世界第一款商用級的FDD/TDD雙模LTE小基站和TD-LTE終端基帶核心參考設計。我們的參考設計在業界得到了廣泛的驗證和認可,通過了主要設備供應商和營運商的互通性測試,並在多家設備廠商的產品中得到商業化應用。特別值得一提的是,我們成功幫助合作夥伴的小基站產品和終端產品通過了佔據行業主要業務份額的營運商嚴格的招標測試,獲得了大規模銷售的資質。

    LTE/LTE-advanced 小基站解决方案

    應科院正在應用多家主流的高集成度SoC平台上開發一系列下一代LTE和LTE-Advanced小基站,以適合合作夥伴不同的商業化應用。

    P.5

    應科院商用級支持FDD/TDD雙模的LTE小基站

     

    LTE 小基站技術指標

    ParameterSpecification
    SiliconFreescale BSC9131/BSC9132
    Broadcom BCM61735/BCM61755
    Standards3GPP Release 9
    Bandwidth5, 10, 15, 20MHz
    DuplexingFDD and TDD (All UL-DL conf., All special sub-frame conf.)
    Cell sizeUp to 10 km
    MobilityUp to 100 km/h
    ModulationDL/UL (QPSK, 16QAM and 64QAM)
    Users/TTI16
    DL ThroughputsUp to 150 kbits per sub-frame
    UL ThroughputsUp to 75 kbits per sub-frame
    MIMO2x2
    UE SupportUE category 1 to 4
    Stack InterfaceDefined FAPI messages, Integrated with commercial 3rd party stacks
    Radio InterfaceADI (JESD207 interface)
    SnifferLTE/TD-SCDMA/GSM

    從微蜂窩和DAS到C-RAN

    應科院正在把小型基站技術拓展到微蜂窩技術以支援更大規模的應用場景。同時,我們採用分散式天線系統技術來伸延和增強信號覆蓋,並應用在室內和室外場景中以消除通訊盲點,提升網路品質。進一步地,我們正在將在基帶和系統上的技術累積應用在C-RAN領域,為工業界提供更靈活高效的通訊解決方案。

     

    LTE 微蜂窩指標

    ParameterSpecification
    SiliconFreescale B4860
    Standards3GPP Release 10
    Bandwidth5, 10, 15, 20MHz
    Sectors3 sectors for up to 2 Tx
    2 sectors for up to 8 Tx
    Carrier AggregationSupported
    DuplexingFDD, TDD (All UL-DL configuration and special sub-frame configuration)
    Cell sizeUp to 10 km
    MobilityUp to 160 km/h
    ModulationDL/UL (QPSK, 16QAM and 64QAM)
    Users/TTI20
    DL Throughputs300 kbits per sub-frame for each sector
    UL Throughputs100 kbits per sub-frame for each sector
    MIMO8 Tx, 4 Rx
    UE SupportUE category 1 to 6
    Stack InterfaceDefined FAPI messages
    Radio InterfaceCPRI v4.2

    物聯網及近身通訊服務的終端解決方案

    應科院正在研發支持機器類型通訊(Machine type communications,MTC)和裝置對裝置(Device-to-device communication,D2D)的下一代LTE/LTE-Advanced終端產品。我們的解決方案採用了軟件定義無線電(Software Defined Radio,SDR)技術,以提供高度的靈活性,可以應用在多種硬件平台,並能有效應對技術標準的演進。

     

    分類- 0 MTC UE原型指標

    ParameterSpecification
    SiliconFreescale BSC9132
    Standards3GPP Release 12 (software upgrade to support upcoming Release 13)
    Bandwidth1.4, 3, 5, 10, 15, 20MHz
    DuplexingFDD, TDD (All UL-DL configuration and special sub-frame configuration)
    MIMODL: 2x2, 4x2
    UL: 1x2, 2x2
    Category SupportUE category 0 to 4
    MTCR12 category 0 UE
    (Software upgrade to support upcoming R13 eMTC features)
    Pro-SeR12 Pro-Se (D2D)
    (Software upgrade to support upcoming R13 ePro-Se (eD2D))

    P.6

    應科院的機器類型通訊終端原型機在2015年上海世界通訊大會現場演示。