5G未来已来：产业生态系统走向协同共赢

随着运营商的网络重构，NB-IoT/eMTC将商用使能垂直行业，网联汽车推动C-V2X发展，以及业界对网络切片、边缘计算等展开深入探索和部署，预示着面向5G商用更进一步。与此同时，3GPP也加速了5G标准化现阶段的进程：2017年12月完成Rel.15非独立组网5G新空口技术标准，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，支持增强型移动宽带(eMBB)、海量物联(mMTC)、高可靠通信(uRLLC)三大场景， 满足全部ITU技术要求。NB-IoT商用是进入5G时代的信号在国际上，欧盟2018年启动5G规模试验，力争2020年实现5G为垂直行业服务;2017年， Verizon在美国将启动部分5G 商用;2018年初，韩国冬奥会启动5G预商用试验;2020年7月，东京奥运会实现5G商用。在我国《十三五规划纲要》中提及，积极推进第五代移动通信(5G)和超宽带关键技术研究，启动5G商用。也就是说，中国将不会晚于2020年展开5G的正式商用。目前，4G演进将满足大部分5G需求。5G 新空口满足了所有需求，但不考虑后向兼容。因此，中国在2020年商用5G将采用全球统一的5G标准，商用运营风险极小。据媒体报道，我国首批5G外场测试试验网建设城市近期公布，包括了宁波、上海、广州和苏州，预示着我国5G商用进程的加速。5月12日，中国电信再次明确3亿元补贴NB-IoT/Cat.1等物联网产业链，5月底建成国内首个全球连接管理平台;中国联通于5月15日启动NB-IoT网络试商用，并组建中国联通NB-IoT终端产业联盟……这表明海量连接、安全的5G时代即将来临，其背后是运营商面向数字经济的网络转型与努力。与此同时，三大运营商在2015年之后面向未来的网络重构，如中国移动的NovoNet2020、中国联通的CUBE-Net，以及中国电信的CTNet2025。此前，中国电信基于SDN/NFV提出了5G三朵云架构，网络功能模块化、软件化，控制面与用户面分离等，其核心理念被3GPP接受。我国5G商用进程与3GPP标准化同步自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，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。2016年年初，我国启动了5G技术研发试验，分为两个阶段。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。2016年9月15日，我国完成的5G第一阶段技术研发试验，华为、爱立信、中兴、大唐、诺基亚上海贝尔、三星和英特尔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。测试结果基本符合预期：相对于LTE-A，大规模天线可实现3~4的频谱效率提升;结合多址、编码等关键技术，可满足ITU频谱效率指标(3-5倍)提升需求;相比于LTE，采用新型多址技术可获得86%以上的下行频谱效率提升和3倍上行用户连接能力提升;相比于传统的Turbo码，极化码在静止和移动场景下可获得0.3~ 0.6 dB 的性能提升，同时，与高频段通信结合可实现>20Gbps的数据传输能力，验证Polar Code能够很好地支持ITU定义三大场景;验证了高频段技术方案的可行性，同时，证明了利用高频通信技术可满足10-20 Gbps的ITU峰值速率指标要求;5G系统在统一技术框架基础上支持不同场景差异化技术方案的需求。第二阶段：展开多场景测试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。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。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。2016年9月，中国5G技术研发试验第二阶段启动。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，预计到2017年底第二阶段试验完成。IMT-2020(5G)推进组在三部委的支持下，由中国移动、中国电信、中国联通、都科摩、中国信通院等组成测试组，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。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。5G技术研发试验第二阶段测试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时代，需要新的商业模式2017年年初，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，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。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。中国移动相关人士认为，5G时代需要提前把握怎样根据需求定制网络切片、参数设置，确保5G网络是可运营、可管理。同时，对于融合创新，要强化跟垂直行业的合作，不仅仅研究新的业务，还要研究新的商业模式。目前，在北京怀柔规划的全球最大的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。此外，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。与此同时，在担任3GPP RAN全会副主席和RAN2副主席的同时，中国移动牵头了5G相关立项，并申请5G相关专利450+项。中国电信根据自身网络特征，主导了移动大视频、多网融合等多项5G相关的3GPP国际标准，并构建了5G技术仿真评估体系。中国联通也面向5G成立了开放实验室，对基础网络与能力、物联网、车联网、工业互联网展开研究合作。国产芯片5G时代将不再落后面向2020年的500亿连接将产生海量数据，只有5G网络能够实现新的信息形态、提升业务效率，并带来数据增值。在英特尔院士、通信与设备事业部无线标准首席技术专家吴耕看来，从设备端、无线技术到网络端、云端，英特尔是唯一一家能够提供5G端到端解决方案的公司。此前，英特尔收购Mobileye显然是为发力自动驾驶做铺垫。在MWC2017上，英特尔发布了千兆级LTE Modem XMM 7560，同时面对移动边缘计算，英特尔提供了凌动C3000、至强D-1500、25 GbE以太网适配器XXV710等产品组合。高通也是在MWC2017前夕发布了5G Modem骁龙 X50，通过单芯片实现2G/3G/4G/5G多模功能，以支持在6GHz以下和多频段毫米波。2017年下半年，中国移动、高通和中兴将开展5G新空口试验，基于符合3GPP规范的试验和互操作性试验势必会加速5G的大规模部署。高通中国区董事长孟樸认为，智能化、自主化、网络化及互联化是移动技术的最新发展趋势，未来的5G网络将会为大连接时代的计算、存储、网络资源以及连接提供一个一体化的分布式平台。英特尔的盟友中国芯片商展讯基于Rel.15将在2019年推出第一颗5G芯片，2020年推出真正意义上的5G(Rel.16)芯片。展讯CEO李力游表示，2G时代展讯落后高通10年，3G时代展讯落后高通5年，LTE时代展讯落后高通1~2年，5G时代我们落后高通1~2个月或者是1~2天，甚至有可能超过1~2秒。这不光是展讯的进步，也是我们国家半导体设计水平的进步，包括最近航母下水，差距也越来越小。值得注意的是，不仅仅是华为、中兴等传统通信大厂展开了5G研发，包括vivo这类终端厂商也展开了5G的研究部署，同时通过HPUE提升TD-LTE终端的上行体验。基于TDD，软银在美国弗吉尼亚进行Band41 HPUE外场测试，小区容量提升11%，覆盖范围提升16%;Sprint联合诺基亚和摩托罗拉，通过骁龙 X16 Modem进行千兆级LTE测试，下行网速达到705Mbps……这一切虽是4G终端的性能提升，但实质是为5G打下基础。5G时代：网随云动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。在华为相关人士眼中，运营商的网络转型驱动力在于：用户需求决定网随云动，以及运营商自身希望降本增效。5G网络对基础设施的可视化、容灾、弹性，以及业务应用上线交付的生命周期提出了新的需求，当时还要具备低时延、高可靠等特性。因此，不难理解华为通过Cloud Edge+Cloud RAN+Cloud Air是希望构建一张全面云化的网络。上个月，中国联通广东分公司开通国内首个5G试点，合作伙伴爱立信在现网中实现了基于双频段无线点系统1Gbps现网传输测试与演示。此前，爱立信与中国移动完成了运营商网络控制的5G原型系统无人机外场测试;合作开启针对Cloud RAN合作研发项目;完成了全新场景下的5G高频阶段性测试;与两家国际运营商展开了5G联合网络切片漫游试验。在2016年通信展上展示了5G无线原型机，峰值吞吐量可超过25 Gbps。在嘉兴，中国移动与中兴完成了3D-MIMO(即Pre5G Massive MIMO)商用部署及多场景测试验证。中兴在嘉兴部署的新一代宽频3D-MIMO，针对高校大话务场景、居民高楼立体深度覆盖等多个场景展开验证。同样是在怀柔外场，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。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。

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