目前,我國5G研發已經進入到第二階段試驗,主要測試技術方案的集成度和可實現性,對5G性能、指標進行試驗。
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2016年年初,我國啟動了5G技術研發試驗,分為兩個階段。
2016年9月15日,我國完成的5G第一階段技術研發試驗,針對5G潛在關鍵技術開展技術驗證和測試,促成5G關鍵技術性標準共識的形成,華為、中興、大唐、愛立信、諾基亞等7個廠家參與測試。
第一階段技術研發試驗驗證了大規模天線、新型多址、超密集組網、網絡切片、移動邊緣計算、控制承載分離和網絡功能重構等關鍵技術在支持Gbps用戶體驗速率、毫秒級端到端時延、每平方公里百萬連接等多樣化5G場景需求的技術可行性。
5G主要面向移動互聯網、低時延高可靠和低功耗大連接三大5G典型場景,涉及無線空口和網絡架構技術方案的研發與試驗。
5G技術研發試驗第二階段,測試將基于統一的試驗平臺、統一頻率、統一設備和測試規范開展,針對各廠商面向5G移動互聯網和物聯網不同應用場景的技術方案進行驗證。同時,此階段將引導芯片、儀表廠商參與,開展產業鏈的對接測試。
5G宏微混合組網測試場景
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自2012年底到現在,我國和國際同步啟動5G研發,成立了IMT-2020(5G)推進組,現有56個成員,涵蓋國內外移動通信產學研用單位, 5G技術研發試驗全力支持在ITU和3GPP框架下研制全球統一的5G技術標準,支撐2020年5G商用。
業界預計,中國在2020年將部署超過1萬個5G商用基站。
此外,我國加快了5G頻率的規劃。2016年,無線電管理部門批復了在3.4-3.6GHz頻段開展5G系統技術研發試驗。目前,工信部正在抓緊開展其他有關頻段的研究協調工作。我國5G測試目標之一是加強全球協調一致的5G頻率,在重點推動低頻段的同時,加強高頻段頻譜研究。
而歐盟于2016年發布5G行動計劃和頻率規劃;2018年啟動5G規模試驗,力爭2020年實現5G為垂直行業服務;并啟動了5G PPP、METIS等項目;
美國組織5G American開展5G研究;2016年7月發布5G高頻頻段,投入4億美元支持5G試驗及研發; 2017年,Verizon將啟動部分5G “商用”。
日本成立了5G移動通信推進論壇(5GMF);2017年啟動5G技術試驗等工作;2020年7月,東京奧運會實現5G商用;NTTDoCoMo展開了5G技術驗證。
韓國啟動GIGA Korea項目,成立韓國5G論壇,2015年發布5G國家戰略,投入1.6萬億韓元(約14.3億美元), 2018年初,冬奧會啟動5G預商用試驗。
目前,我國在5G愿景、需求、概念、無線技術、網絡框架結構等方面,都取得了一系列積極進展,主要觀點在國際上也得到了同行的認可。
可以發現,我國5G商用推進進程幾乎與ITU、3GPP的5G標準化時間表保持一致:
3GPP將在2017年12月完成Rel.15非獨立組網5G新空口技術標準化,以及完成5G網絡架構標準化,滿足美韓日激進運營商需求;
2018年6月完成獨立組網5G新空口和核心網標準化,支持eMBB和uRLLC兩大場景,滿足2020年5G初期商用需求;
2019年9月,支持eMBB、mMTC、uRLLC三大場景, 滿足全部ITU技術要求。
在MWC2017上,中國移動發布了5G商用規劃,2017年將啟動5G外場試驗,2018年啟動5G網絡預商用試驗,在2019年進行商用化規模試驗,力爭在2020年實現5G網絡規模商用的目標。而面向目標網絡的NovoNet試驗網,預計2018年啟動規模商用,2020年實現主要網元的網絡功能虛擬化。
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中國5G技術研發試驗第二階段于2016年9月啟動,由IMT-2020(5G)推進組具體組織實施,測試組由中國移動、中國電信、中國聯通、都科摩、中國信通院組成,測試針對移動互聯網和物聯網不同應用場景的技術方案進行驗證,主要包括:
連續廣覆蓋場景、低時延高可靠場景、低功耗大連接場景、熱點高容量(低頻)場景、熱點高容量(高頻)場景、高低頻混合場景與其他混合場景共七大場景的性能測試,同時還有多方互通對接測試。
第二階段試驗針對5G技術需求,驗證不同廠商5G技術方案性能,支撐5G國際標準研制,將引入國內外芯片和儀表廠商,共同推動5G產業鏈成熟。預計到2017年底,第二階段試驗完成。
值得注意的是,不同場景的技術方案將基于統一的技術框架進行設計。由于5G技術框架應當具有統一、靈活、可配置的特點,因此,基于不同場景的技術需求,通過關鍵技術和參數配置來形成相應的優化技術方案。
測試終端原型在宏微覆蓋場景中經過樓體遮擋時,小基站開始提供更好的接入服務。(藍線為小基站信號強度,紅線為小基站提供的接入速率)
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目前,第二階段測試在北京懷柔規劃了全球最大的5G試驗外場,完成了30個站的站址規劃,可滿足6家系統廠商的外場單站及組網性能測試需求。同時,展訊、MTK等芯片企業,是德科技、羅德與施瓦茨、大唐聯儀、星河亮點等儀表企業也參與測試。
在上海浦東,中國移動通過5G C-Band 5站密集城區連續組網,C-Band峰值速率可達4Gbps,拉遠覆蓋可達1.5公里,平均吞吐率達到1.7Gbps。
在廣州番禹,中國移動初步選出7個站點作為備選測試區域,主測站點為廣東工業大學教學五號樓站點。
與此同時,中國移動成立了5G聯合創新中心,推進5G通信技術成熟,孵化創新應用,構建共贏生態為目標,開展涉及基礎通信能力、物聯網、車聯網、工業互聯網、云端機器人、虛擬/增強現實等6大領域工作,啟動了30+個聯合創新項目。
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基于上述所構建的北京懷柔外場測試環境,華為、大唐等開展了3.5GHz 5G新空口下外場性能測試。
在外場性能測試中, 華為基于統一空口的解決方案完成了連續廣域覆蓋、低時延高可靠、低功耗大連接和混合場景的外場性能測試,分別實現了10Gbps峰值速率、小于1ms的空口時延和大于100萬連接的5G關鍵性能指標需求。
為驗證華為5G新空口技術方案,華為5G原型系統與羅德與施瓦茨、是德科技和大唐聯儀等儀表企業開展了互通對接測試,基于第三方測試儀表驗證了華為新空口技術方案中的參數集、幀結構和新波形等技術。
大唐啟動了3.5GHz 頻段5G外場速率與覆蓋能力測試、宏基站和密集覆蓋小基站之間的切換,以及針對未來融合組網的覆蓋對比驗證。目前,已完成室外定點速率、移動拉遠及4G/5G覆蓋對比、宏微基站切換等測試場景。測試中,核心網采用統一的虛擬化云平臺,可以滿足5G的多樣化場景,支持核心網功能及本地化業務的部署,平均延遲僅2-5微秒。
大唐的懷柔首站在2月底完成建設,包含一個支持大規模天線的宏站,以及兩個燈桿小站,進行了宏微立體覆蓋場景搭建,實現了宏微協同組網和雙連接等功能,具備了5G立體組網的典型驗證環境。
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作為5G技術試驗基地,懷柔試驗網環境將持續建設,后續大唐將逐步開展低時延高可靠、低功耗大連接等更多場景的測試,并將在年底形成5~7個站的小規模網絡環境,支持后續的組網性能驗證。
值得一提的是,大唐在5G基站覆蓋能力測試中,通過大規模天線技術,在3.5GHz頻段下測試保持100Mbps下載速率的環境中,覆蓋距離超過2km,達到與2.6GHz頻段4G基站相近的覆蓋能力。
這意味著,電信運營商在面向不確定的5G時代,將能夠有計劃的規劃各階段資金投入以實現不同時期5G網絡的階段性部署,綜合考量CAPEX、OPEX與利潤率等因素。目前,國內相關運營商明確了將對5G投資資金進行準備。
在5G時代的超密集組網中,既要考慮網絡的覆蓋與協作,動態小區干擾與網絡性能,端到端的無縫連接,又要滿足大連接的海量以及對速率、時延的需求,從業務應用層需要從網絡架構、切片能力、邊緣計算等提出了新的要求。
因此,大唐聯手中國科學院計算機網絡信息中心,成立了5G無線網絡與應用聯合創新實驗室,開展5G融合的網絡與云計算技術、移動互聯網與大數據技術、科研信息化等各類關鍵技術試驗;聯合高通、英特爾、是德科技、中國汽車工程研究院等產業鏈多環節合作伙伴,構建終端、芯片、網絡、業務應用、測試儀表等產業生態圈,在AR/VR、車聯網、物聯網、工業控制等業務應用方面開展了跨行業合作,支撐特色業務的端到端試驗。
作為IMT-2020的核心成員,大唐牽頭了多個5G關鍵技術方向的研究與標準化推進工作。2011年開始就啟動了5G關鍵技術研究與儲備;2016年上半年,展示了Massive MIMO超大規模天線技術、PDMA新型多址接入技術和車聯網技術;2016年下半年,大唐發布了LTE-V技術的車聯網芯片級預商用產品。
此外,大唐最近還驗證了NB-IoT/eMTC(TDD/FDD)多模基站與異廠家NB-IoT核心網的兼容性,并完成了與多個終端芯片廠商實現了端到端業務測試。