中国5G进程加速:2020年5G商用基站将超1万个

 

目前,我国5G研发已经进入到第二阶段试验,主要测试技术方案的集成度和可实现性,对5G性能、指标进行试验。

 

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2016年年初,我国启动了5G技术研发试验,分为两个阶段。

 

2016年9月15日,我国完成的5G第一阶段技术研发试验,针对5G潜在关键技术开展技术验证和测试,促成5G关键技术性标准共识的形成,华为、中兴、大唐、爱立信、诺基亚等7个厂家参与测试。

 

第一阶段技术研发试验验证了大规模天线、新型多址、超密集组网、网络切片、移动边缘计算、控制承载分离和网络功能重构等关键技术在支持Gbps用户体验速率、毫秒级端到端时延、每平方公里百万连接等多样化5G场景需求的技术可行性。

 

5G主要面向移动互联网、低时延高可靠和低功耗大连接三大5G典型场景,涉及无线空口和网络架构技术方案的研发与试验。

 

5G技术研发试验第二阶段,测试将基于统一的试验平台、统一频率、统一设备和测试规范开展,针对各厂商面向5G移动互联网和物联网不同应用场景的技术方案进行验证。同时,此阶段将引导芯片、仪表厂商参与,开展产业链的对接测试。

 

5G宏微混合组网测试场景

 

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自2012年底到现在,我国和国际同步启动5G研发,成立了IMT-2020(5G)推进组,现有56个成员,涵盖国内外移动通信产学研用单位, 5G技术研发试验全力支持在ITU和3GPP框架下研制全球统一的5G技术标准,支撑2020年5G商用。

 

业界预计,中国在2020年将部署超过1万个5G商用基站。

 

此外,我国加快了5G频率的规划。2016年,无线电管理部门批复了在3.4-3.6GHz频段开展5G系统技术研发试验。目前,工信部正在抓紧开展其他有关频段的研究协调工作。我国5G测试目标之一是加强全球协调一致的5G频率,在重点推动低频段的同时,加强高频段频谱研究。

 

而欧盟于2016年发布5G行动计划和频率规划;2018年启动5G规模试验,力争2020年实现5G为垂直行业服务;并启动了5G PPP、METIS等项目;

 

美国组织5G American开展5G研究;2016年7月发布5G高频频段,投入4亿美元支持5G试验及研发; 2017年,Verizon将启动部分5G “商用”。

 

日本成立了5G移动通信推进论坛(5GMF);2017年启动5G技术试验等工作;2020年7月,东京奥运会实现5G商用;NTT DoCoMo展开了5G技术验证。

 

韩国启动GIGA Korea项目,成立韩国5G论坛,2015年发布5G国家战略,投入1.6万亿韩元(约14.3亿美元), 2018年初,冬奥会启动5G预商用试验。

 

目前,我国在5G愿景、需求、概念、无线技术、网络框架结构等方面,都取得了一系列积极进展,主要观点在国际上也得到了同行的认可。

 

可以发现,我国5G商用推进进程几乎与ITU、3GPP的5G标准化时间表保持一致:

  • 3GPP将在2017年12月完成Rel.15非独立组网5G新空口技术标准化,以及完成5G网络架构标准化,满足美韩日激进运营商需求;
  • 2018年6月完成独立组网5G新空口和核心网标准化,支持eMBB和uRLLC两大场景,满足2020年5G初期商用需求;
  • 2019年9月,支持eMBB、mMTC、uRLLC三大场景, 满足全部ITU技术要求。

 

在MWC2017上,中国移动发布了5G商用规划,2017年将启动5G外场试验,2018年启动5G网络预商用试验,在2019年进行商用化规模试验,力争在2020年实现5G网络规模商用的目标。而面向目标网络的NovoNet试验网,预计2018年启动规模商用,2020年实现主要网元的网络功能虚拟化。

 

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中国5G技术研发试验第二阶段于2016年9月启动,由IMT-2020(5G)推进组具体组织实施,测试组由中国移动、中国电信、中国联通、都科摩、中国信通院组成,测试针对移动互联网和物联网不同应用场景的技术方案进行验证,主要包括:

 

连续广覆盖场景、低时延高可靠场景、低功耗大连接场景、热点高容量(低频)场景、热点高容量(高频)场景、高低频混合场景与其他混合场景共七大场景的性能测试,同时还有多方互通对接测试。

 

第二阶段试验针对5G技术需求,验证不同厂商5G技术方案性能,支撑5G国际标准研制,将引入国内外芯片和仪表厂商,共同推动5G产业链成熟。预计到2017年底,第二阶段试验完成。

 

值得注意的是,不同场景的技术方案将基于统一的技术框架进行设计。由于5G技术框架应当具有统一、灵活、可配置的特点,因此,基于不同场景的技术需求,通过关键技术和参数配置来形成相应的优化技术方案。

 

测试终端原型在宏微覆盖场景中经过楼体遮挡时,小基站开始提供更好的接入服务。(蓝线为小基站信号强度,红线为小基站提供的接入速率)

 

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目前,第二阶段测试在北京怀柔规划了全球最大的5G试验外场,完成了30个站的站址规划,可满足6家系统厂商的外场单站及组网性能测试需求。同时,展讯、MTK等芯片企业,是德科技、罗德与施瓦茨、大唐联仪、星河亮点等仪表企业也参与测试。

 

在上海浦东,中国移动通过5G C-Band 5站密集城区连续组网,C-Band峰值速率可达4Gbps,拉远覆盖可达1.5公里,平均吞吐率达到1.7Gbps。

 

在广州番禹,中国移动初步选出7个站点作为备选测试区域,主测站点为广东工业大学教学五号楼站点。

 

与此同时,中国移动成立了5G联合创新中心,推进5G通信技术成熟,孵化创新应用,构建共赢生态为目标,开展涉及基础通信能力、物联网、车联网、工业互联网、云端机器人、虚拟/增强现实等6大领域工作,启动了30+个联合创新项目。

 

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基于上述所构建的北京怀柔外场测试环境,华为、大唐等开展了3.5GHz 5G新空口下外场性能测试。

 

在外场性能测试中, 华为基于统一空口的解决方案完成了连续广域覆盖、低时延高可靠、低功耗大连接和混合场景的外场性能测试,分别实现了10Gbps峰值速率、小于1ms的空口时延和大于100万连接的5G关键性能指标需求。

 

为验证华为5G新空口技术方案,华为5G原型系统与罗德与施瓦茨、是德科技和大唐联仪等仪表企业开展了互通对接测试,基于第三方测试仪表验证了华为新空口技术方案中的参数集、帧结构和新波形等技术。

 

大唐启动了3.5GHz 频段5G外场速率与覆盖能力测试、宏基站和密集覆盖小基站之间的切换,以及针对未来融合组网的覆盖对比验证。目前,已完成室外定点速率、移动拉远及4G/5G覆盖对比、宏微基站切换等测试场景。测试中,核心网采用统一的虚拟化云平台,可以满足5G的多样化场景,支持核心网功能及本地化业务的部署,平均延迟仅2-5微秒。

大唐的怀柔首站在2月底完成建设,包含一个支持大规模天线的宏站,以及两个灯杆小站,进行了宏微立体覆盖场景搭建,实现了宏微协同组网和双连接等功能,具备了5G立体组网的典型验证环境。

 

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作为5G技术试验基地,怀柔试验网环境将持续建设,后续大唐将逐步开展低时延高可靠、低功耗大连接等更多场景的测试,并将在年底形成5~7个站的小规模网络环境,支持后续的组网性能验证。

值得一提的是,大唐在5G基站覆盖能力测试中,通过大规模天线技术,在3.5GHz频段下测试保持100Mbps下载速率的环境中,覆盖距离超过2km,达到与2.6GHz频段4G基站相近的覆盖能力。

 

这意味着,电信运营商在面向不确定的5G时代,将能够有计划的规划各阶段资金投入以实现不同时期5G网络的阶段性部署,综合考量CAPEX、OPEX与利润率等因素。目前,国内相关运营商明确了将对5G投资资金进行准备。

在5G时代的超密集组网中,既要考虑网络的覆盖与协作,动态小区干扰与网络性能,端到端的无缝连接,又要满足大连接的海量以及对速率、时延的需求,从业务应用层需要从网络架构、切片能力、边缘计算等提出了新的要求。

 

因此,大唐联手中国科学院计算机网络信息中心,成立了5G无线网络与应用联合创新实验室,开展5G融合的网络与云计算技术、移动互联网与大数据技术、科研信息化等各类关键技术试验;联合高通、英特尔、是德科技、中国汽车工程研究院等产业链多环节合作伙伴,构建终端、芯片、网络、业务应用、测试仪表等产业生态圈,在AR/VR、车联网、物联网、工业控制等业务应用方面开展了跨行业合作,支撑特色业务的端到端试验。

 

作为IMT-2020的核心成员,大唐牵头了多个5G关键技术方向的研究与标准化推进工作。2011年开始就启动了5G关键技术研究与储备;2016年上半年,展示了Massive MIMO超大规模天线技术、PDMA新型多址接入技术和车联网技术;2016年下半年,大唐发布了LTE-V技术的车联网芯片级预商用产品。

 

此外,大唐最近还验证了NB-IoT/eMTC(TDD/FDD)多模基站与异厂家NB-IoT核心网的兼容性,并完成了与多个终端芯片厂商实现了端到端业务测试。

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