4G帶來了移動互聯(lián)網業(yè)務和應用的空前繁榮,極大地改變了人們的生活,5G時代希望能把這種繁榮帶給各行各業(yè),促進社會各行各業(yè)轉型升級的同時,帶動經濟和社會的發(fā)展。在國家的統(tǒng)一組織和規(guī)劃下,中國確立了2020年商用5G的目標。
回顧4G的發(fā)展,從標準的成熟到產業(yè)的成熟用了4~5年的時間,而5G的標準完成到商用的時間不足2年,中國移動如何迎接如此艱難的挑戰(zhàn)?為尋找這個問題的答案并深度了解中國移動5G規(guī)劃和試驗進展,通信世界全媒體記者采訪了中國移動研究院無線所總工劉光毅。
劉光毅表示,5G產業(yè)的推進必須以超常規(guī)的方式開展,才能實現(xiàn)2020年的成功商用。中國移動從技術標準的制定、產業(yè)推進,以及應用和業(yè)務孵化等方面并行推進5G的發(fā)展,縮短5G產業(yè)成熟的周期。在IMT-2020推進組的統(tǒng)籌組織下,中國移動積極承擔5G技術研發(fā)試驗工作。同時,發(fā)揮運營商的需求牽引作用,面向商用產品開發(fā)和商用部署,中國移動規(guī)劃了3個階段的5G試驗以加速5G產品成熟。目前,已聯(lián)合產業(yè)合作伙伴取得5G試驗階段性進展,有效促進了5G產業(yè)走向成熟。
5G試驗總體規(guī)劃
結合產業(yè)發(fā)展態(tài)勢,中國移動以運營商需求為牽引,明確了面向商用產品研發(fā)的分階段5G試驗規(guī)劃,全力加速5G產品的商用化進程。
第一階段是5G關鍵技術可行性驗證。基于4G網絡基礎設施,聯(lián)合產業(yè)開展5G候選技術的可行性驗證,包括大規(guī)模天線、用戶為中心的網絡、新型編碼、新型調制等技術,并于2016年完成該階段工作。結合該階段的工作,中國移動已提前將5G的大規(guī)模天線技術應用于4G網絡,可提升現(xiàn)網的容量和頻譜利用效率2~3倍,并已開始在業(yè)務熱點和高樓等場景開始規(guī)模部署。
第二階段是5G系統(tǒng)概念驗證。結合3GPP標準進展,聯(lián)合產業(yè)鏈上下游,突破硬件平臺和架構的產業(yè)瓶頸,推動實現(xiàn)5G基礎設施的硬件能力具備。通過系統(tǒng)樣機的實驗室和外場測試,全面推動5G端到端產品的設計和優(yōu)化,以及測試儀器儀表的成熟。實驗室測試和外場試驗、演示力爭在2017年四季度完成。目前,已在2017年6月的MWCS期間,完成在上海和廣州的5G組網能力和業(yè)務能力的演示。
第三階段,2018-2019年將面向預商用產品和成熟的3GPP標準開展“規(guī)模試驗及預商用試驗”,確保在2020年實現(xiàn)5G有效商用。通過硬件平臺的優(yōu)化迭代、以及面向3GPP標準的軟件迭代,推出預商用的5G產品,通過多廠商、多網絡的互聯(lián)互通,以及4G與5G的互通等試驗測試,推進5G端到端的成熟,并力爭在2019年下半年提供友好用戶體驗。
劉光毅對通信世界全媒體記者講道,考慮到6GHz以下和6GHz以上頻率的特點和能力,中國移動優(yōu)先推進6GHz以下頻段的產業(yè)成熟和商用,提供廣域的覆蓋,而毫米波頻段主要應用于室內、熱點、基站回傳等應用場景,提供超高容量和超高速率的體驗。所以毫米波的應用要等到5G發(fā)展具備一定規(guī)模,5G用戶滲透率達到一定規(guī)模才有必要部署,預計商用時間晚2年左右。
5G試驗進展
為實現(xiàn)中國的5G全面引領和2020年商用的重要戰(zhàn)略目標,中國移動積極開展5G產業(yè)推進工作,加速5G產業(yè)走向成熟!耙环矫妫贗MT-2020推進組的統(tǒng)籌組織下,積極參與工信部組織的5G技術試驗,包括樣機規(guī)范、測試規(guī)范的制定,以及外場的測試。另一方面,以2020年商用部署為目標,作為5G技術試驗的補充,并行開展面向5G商用的產品研發(fā)試驗,通過發(fā)布5G技術規(guī)范和商用規(guī)劃,給予產業(yè)以清晰的指引,引導產業(yè)上下游聯(lián)合研發(fā),突破端到端產品的硬件和架構瓶頸,縮短產品研發(fā)的周期!眲⒐庖惚硎。
第一階段關鍵技術驗證結果
據了解,中國移動已在2016年率先完成第一階段7個廠家11項5G關鍵技術樣機測試,重點驗證了大規(guī)模天線(Massive MIMO)、高頻段毫米波、新波形、新型多址、新型編碼(Polar)、全雙工等5G關鍵技術的可行性,為5G關鍵技術遴選和標準推動奠定了堅實基礎。關鍵技術驗證的結果如下。
Massive MIMO:提升平均頻譜效率2~3倍,小區(qū)下行頻譜效率滿足30bit/s/Hz需求。
高頻段毫米波:高頻樣機在1GHz帶寬下,峰值速率可達20Gbit/s+。
新波形:F-OFDM提高頻率利用率實測超過8%。
新型多址:SCMA增加上行連接數(shù)近3倍,下行吞吐量相比LTE提升72%~88%。
新型編碼(Polar Code):Polar碼相對Turbo碼不同碼長可獲0.34~0.6dB編碼增益,適合uRLLC和mMTC等業(yè)務的小數(shù)據包及控制信令的傳輸。
第二階段系統(tǒng)概念驗證進展
在Sub-6GHz測試進展方面,為促進5G產品架構和硬件平臺及早成熟,中國移動在2017年2月巴塞羅那MWC大會期間發(fā)布了《3.5GHz 5G系統(tǒng)樣機及測試技術指導建議書》,引導產業(yè)進行5G端到端樣機的設計與優(yōu)化,滿足中國移動第二階段試驗測試的需求。在2017年6月的MWCS期間,中國移動聯(lián)合華為和中興在上海和廣州完成5G系統(tǒng)樣機外場測試的現(xiàn)場直播和業(yè)務體驗,從實驗室測試和外場測試結果來看,系統(tǒng)樣機的硬件平臺已經接近商用產品的規(guī)格要求,網絡能力符合預期。
速率性能:100MHz帶寬下,下行單用戶峰值速率達2.3Gbit/s以上(是4G用戶的6~10倍),上行單用戶峰值速率達388Mbit/s;高低頻雙連接系統(tǒng)(3.5GHz頻段100MHz帶寬、26GHz頻段800MHz帶寬),下行單用戶峰值速率達18Gbit/s+;多用戶小區(qū)吞吐量可達6Gbit/s以上(14用戶、28流傳輸);流量密度達30Mbit/s/平米,滿足ITU技術指標需求。
時延指標:單向空口時延0.41~0.66ms,達到了ITU定義的單向空口時延<1ms的需求,好、中、差點的時延差異在7%以下。
大連接能力:在室外場景使用20部終端,采用新型多址及免調度方案,支持160+萬連接/小區(qū)/MHz/分鐘,連接數(shù)能力達到ITU定義的百萬連接/平方公里的需求。
目前,中國移動已推動主要系統(tǒng)廠商開發(fā)出符合“5G系統(tǒng)樣機及測試指導建議書”技術需求的樣機平臺,力爭在2017年底前完成第二階段系統(tǒng)概念驗證測試。
在高頻毫米波測試進展方面,中國移動聯(lián)合主要設備廠家,包括中興、愛立信、華為、大唐和諾基亞等合作伙伴,開展了5G高頻段關鍵技術測試驗證,初步驗證了高頻段的部署場景及覆蓋能力、高頻傳播特性、峰值速率、關鍵技術特性等。
部署場景與覆蓋:室外場景下,外場直射場景下覆蓋范圍可達400~600m。室內降功率部署,直射覆蓋范圍可達60m。室外覆蓋室內場景下,基站距離建筑物較近時,可覆蓋單個樓層15~20m深度。
高頻傳播特性:高頻信號傳播容易受到遮擋物體的影響,茂密樹冠的遮擋將導致21~25dB額外損耗,車體損耗為14~20dB,人體遮擋損耗為17~18dB,水泥墻體的遮擋會導致40~60dB的遮擋損耗。
極高傳輸速率:室內場景基于800MHz帶寬,單用4流戶峰值速率接近14Gbit/s,2用戶空間復用可達24.3Gbit/s;室外場景兩用戶峰值速率可達13.2~14.2Gbit/s。
關鍵技術特性:室外LOS場景下,高頻可實現(xiàn)30~40km/h移動速度下的動態(tài)波束跟蹤能力,相位噪聲參考符號使得高階調制可以在高頻使用,部分樣機實現(xiàn)了基于波束一致性的高頻傳輸能力。
“基于當前的測試發(fā)現(xiàn),單站覆蓋場景由于濃密植被和建筑物的遮擋,會導致覆蓋空洞,需要以多站部署的方式進行解決。后續(xù)將進一步研究基于密集組網、高低頻協(xié)作等組網方案,并針對小區(qū)間干擾、多點協(xié)同等方案進行測試和驗證!眲⒐庖惚硎。
劉光毅最后表示,中國移動力爭按照政府規(guī)劃,在2020年實現(xiàn)5G網絡商用部署。后續(xù)將依托國家重大專項課題,進一步開展面向商用的5G規(guī)模試驗,全面推進5G端到端的成熟。同時,中國移動將秉承開放合作的態(tài)度,與全球產業(yè)合作伙伴開展深入、廣泛的合作,攻堅克難、協(xié)同創(chuàng)新,攜手共創(chuàng)5G美好未來。
來源:(《通信世界》雜志2017年第30期)