中国移动刘光毅:5G节奏远快于4G 全力以赴攻坚克难


4G带来了移动互联网业务和应用的空前繁荣,极大地改变了人们的生活,5G时代希望能把这种繁荣带给各行各业,促进社会各行各业转型升级的同时,带动经济和社会的发展。在国家的统一组织和规划下,中国确立了2020年商用5G的目标。

回顾4G的发展,从标准的成熟到产业的成熟用了4~5年的时间,而5G的标准完成到商用的时间不足2年,中国移动如何迎接如此艰难的挑战?为寻找这个问题的答案并深度了解中国移动5G规划和试验进展,通信世界全媒体记者采访了中国移动研究院无线所总工刘光毅。

刘光毅表示,5G产业的推进必须以超常规的方式开展,才能实现2020年的成功商用。中国移动从技术标准的制定、产业推进,以及应用和业务孵化等方面并行推进5G的发展,缩短5G产业成熟的周期。在IMT-2020推进组的统筹组织下,中国移动积极承担5G技术研发试验工作。同时,发挥运营商的需求牵引作用,面向商用产品开发和商用部署,中国移动规划了3个阶段的5G试验以加速5G产品成熟。目前,已联合产业合作伙伴取得5G试验阶段性进展,有效促进了5G产业走向成熟。

三阶段进行5G试验

结合产业发展态势,中国移动以运营商需求为牵引,明确了面向商用产品研发的分阶段5G试验规划,全力加速5G产品的商用化进程。

第一阶段是5G关键技术可行性验证。基于4G网络基础设施,联合产业开展5G候选技术的可行性验证,包括大规模天线、用户为中心的网络、新型编码、新型调制等技术,并于2016年完成该阶段工作。结合该阶段的工作,中国移动已提前将5G的大规模天线技术应用于4G网络,可提升现网的容量和频谱利用效率2~3倍,并已开始在业务热点和高楼等场景开始规模部署。

第二阶段是5G系统概念验证。结合3GPP标准进展,联合产业链上下游,突破硬件平台和架构的产业瓶颈,推动实现5G基础设施的硬件能力具备。通过系统样机的实验室和外场测试,全面推动5G端到端产品的设计和优化,以及测试仪器仪表的成熟。实验室测试和外场试验、演示力争在2017年四季度完成。目前,已在2017年6月的MWCS期间,完成在上海和广州的5G组网能力和业务能力的演示。

第三阶段,2018-2019年将面向预商用产品和成熟的3GPP标准开展“规模试验及预商用试验”,确保在2020年实现5G有效商用。通过硬件平台的优化迭代、以及面向3GPP标准的软件迭代,推出预商用的5G产品,通过多厂商、多网络的互联互通,以及4G与5G的互通等试验测试,推进5G端到端的成熟,并力争在2019年下半年提供友好用户体验。

刘光毅对通信世界全媒体记者讲道,考虑到6GHz以下和6GHz以上频率的特点和能力,中国移动优先推进6GHz以下频段的产业成熟和商用,提供广域的覆盖,而毫米波频段主要应用于室内、热点、基站回传等应用场景,提供超高容量和超高速率的体验。所以毫米波的应用要等到5G发展具备一定规模,5G用户渗透率达到一定规模才有必要部署,预计商用时间晚2年左右。

5G试验结果:网络能力符合预期

为实现中国的5G全面引领和2020年商用的重要战略目标,中国移动积极开展5G产业推进工作,加速5G产业走向成熟。“一方面,在IMT-2020推进组的统筹组织下,积极参与工信部组织的5G技术试验,包括样机规范、测试规范的制定,以及外场的测试。另一方面,以2020年商用部署为目标,作为5G技术试验的补充,并行开展面向5G商用的产品研发试验,通过发布5G技术规范和商用规划,给予产业以清晰的指引,引导产业上下游联合研发,突破端到端产品的硬件和架构瓶颈,缩短产品研发的周期。”刘光毅表示。

第一阶段关键技术验证结果

据了解,中国移动已在2016年率先完成第一阶段7个厂家11项5G关键技术样机测试,重点验证了大规模天线(Massive MIMO)、高频段毫米波、新波形、新型多址、新型编码(Polar)、全双工等5G关键技术的可行性,为5G关键技术遴选和标准推动奠定了坚实基础。关键技术验证的结果如下。

Massive MIMO:提升平均频谱效率2~3倍,小区下行频谱效率满足30bit/s/Hz需求。

高频段毫米波:高频样机在1GHz带宽下,峰值速率可达20Gbit/s+。

新波形:F-OFDM提高频率利用率实测超过8%。

新型多址:SCMA增加上行连接数近3倍,下行吞吐量相比LTE提升72%~88%。

新型编码(Polar Code):Polar码相对Turbo码不同码长可获0.34~0.6dB编码增益,适合uRLLC和mMTC等业务的小数据包及控制信令的传输。

第二阶段系统概念验证进展

在Sub-6GHz测试进展方面,为促进5G产品架构和硬件平台及早成熟,中国移动在2017年2月巴塞罗那MWC大会期间发布了《3.5GHz 5G系统样机及测试技术指导建议书》,引导产业进行5G端到端样机的设计与优化,满足中国移动第二阶段试验测试的需求。在2017年6月的MWCS期间,中国移动联合华为和中兴在上海和广州完成5G系统样机外场测试的现场直播和业务体验,从实验室测试和外场测试结果来看,系统样机的硬件平台已经接近商用产品的规格要求,网络能力符合预期。

速率性能:100MHz带宽下,下行单用户峰值速率达2.3Gbit/s以上(是4G用户的6~10倍),上行单用户峰值速率达388Mbit/s;高低频双连接系统(3.5GHz频段100MHz带宽、26GHz频段800MHz带宽),下行单用户峰值速率为18Gbit/s+;多用户小区吞吐量可达6Gbit/s以上(14用户、28流传输);流量密度达30Mbit/s/平米,满足ITU技术指标需求。

时延指标:单向空口时延0.41~0.66ms,达到了ITU定义的单向空口时延<1ms的需求,好、中、差点的时延差异在7%以下。

大连接能力:在室外场景使用20部终端,采用新型多址及免调度方案,支持160万+连接/小区/MHz/分钟,连接数能力达到ITU定义的百万连接/平方公里的需求。

目前,中国移动已推动主要系统厂商开发出符合“5G系统样机及测试指导建议书”技术需求的样机平台,力争在2017年底前完成第二阶段系统概念验证测试。

在高频毫米波测试进展方面,中国移动联合主要设备厂家,包括中兴、爱立信、华为、大唐和诺基亚等合作伙伴,开展了5G高频段关键技术测试验证,初步验证了高频段的部署场景及覆盖能力、高频传播特性、峰值速率、关键技术特性等。

部署场景与覆盖:室外场景下,外场直射场景下覆盖范围可达400~600m。室内降功率部署,直射覆盖范围可达60m。室外覆盖室内场景下,基站距离建筑物较近时,可覆盖单个楼层15~20m深度。

高频传播特性:高频信号传播容易受到遮挡物体的影响,茂密树冠的遮挡将导致21~25dB额外损耗,车体损耗为14~20dB,人体遮挡损耗为17~18dB,水泥墙体的遮挡会导致40~60dB的遮挡损耗。

极高传输速率:室内场景基于800MHz带宽,单用4流户峰值速率接近14Gbit/s,2用户空间复用可达24.3Gbit/s;室外场景两用户峰值速率可达13.2~14.2Gbit/s。

关键技术特性:室外LOS场景下,高频可实现30~40km/h移动速度下的动态波束跟踪能力,相位噪声参考符号使得高阶调制可以在高频使用,部分样机实现了基于波束一致性的高频传输能力。

“基于当前的测试发现,单站覆盖场景由于浓密植被和建筑物的遮挡,会导致覆盖空洞,需要以多站部署的方式进行解决。后续将进一步研究基于密集组网、高低频协作等组网方案,并针对小区间干扰、多点协同等方案进行测试和验证。”刘光毅表示。

刘光毅最后表示,中国移动力争按照政府规划,在2020年实现5G网络商用部署。后续将依托国家重大专项课题,进一步开展面向商用的5G规模试验,全面推进5G端到端的成熟。同时,中国移动将秉承开放合作的态度,与全球产业合作伙伴开展深入、广泛的合作,攻坚克难、协同创新,携手共创5G美好未来。


来源:(《通信世界》杂志2017年第30期)



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