在日前召开的“5G网络创新研讨会”上,中国移动研究院首席专家刘光毅发表题为《5G标准与演进》的主题演讲。

刘光毅表示,从整个移动通信环境的发展来看,为了实现5G成功商用,首先要有一个全球统一的标准,以便共享全球规模和降低投资成本,然后要把这个标准变成成熟的产品,最后也是最重要的:培育和孵化出5G相关应用。

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刘光毅指出,5G标准的制定不是一蹴而就的,是一个不断发展和完善的过程:第一版国际标准(Rel-15)已全部完成,第二版增强标准(Rel-16)正在制定中,预计2020年3月完成,面向未来演进的Rel-17标准已启动技术布局,进入立项规划阶段。

5G标准的第一阶段:Rel-15聚焦5G初期的部署需求

5G标准的第一版Rel-15,通过灵活统一的5G新空口设计满足5G多场景和多样化的业务需求,提升用户体验。

5G标准的第一版面向2020年大规模商用的目标,在2018年完成。2018年6月14日11时18分,在美国的圣地亚哥3GPP全会正式批准5G NR Rel-15独立组网标准正式冻结,5G步入商用化冲刺的新阶段。

由于时间和认识的限制,Rel-15不能完全满足所有未来可能出现的场景的业务需求,特别是一些极致可靠性的要求,需要后续标准不断的增强、完善,保证5G的技术竞争力,不断拓展新的市场。

刘光毅也在会上表示,标准的制定通常面向特定时期的特定需求,标准的发展是一个从制定到应用,再从应用经验到标准完善和优化的过程,通过多次迭代而趋于完善,无论4G、5G,还是未来的6G、7G都是这样的过程。

5G标准发展的第一个阶段,聚焦个人业务和部分垂直行业应用需求,以及5G标准架构的搭建,覆盖了低时延、高速率、广覆盖、高速移动、大连接这些场景5G初级部署的要求。但是整个标准的发展必然会经历不同的版本,3GPP会把Rel-15、Rel-16版本提交ITU以全面满足ITU对5G多场景的需求,使得3GPP标准成为全球统一的标准。

5G标准的第二阶段:5G技术的继续优化和能力提升

在Rel-15标准制定完成后,按惯例,3GPP会进一步提升5G能力和拓展网络功能,并计划在2020年3月完成Rel-16版本的制定。Rel-16主要包含三个方面的内容,增强网络性能和技术竞争力,为用户带来更优质的业务体验,支持更广阔的垂直行业应用。

刘光毅坦言,Rel-16演进有助于进一步提升5G网络服务质量,继续拓展5G的应用场景。但同时,5G未来的大规模应用也需要解决频谱资源紧张、终端和基站功耗、高移动性增和远端基站干扰等问题。随着5G的发展,现有的频谱资源将被用尽,如何挖掘更多的频谱、拓展新的频谱空间满足业务对数据的要求,是切实需要标准解决的问题。

在5G Rel-16中,很重要的一项工作就是5G空口定位能力的增强。随着新场景和新应用的涌现,对5G空口高精度定位提出需求。超大带宽使时间分辨率更精细,大规模天线使得空间角度估计更准,进而可提供更高的定位精度。结合大带宽、多波束等特点对5G定位能力进行评估,预期可提供米级定位精度(室外水平定位精度10m,室内水平定位精度3m)

5G终端由于支持更高传输速率、更大带宽、更多收发天线数,功耗相比于4G终端会进一步提升,功耗问题可能影响5G用户的终端体验。行业一开始就意识到这是一个非常重要的问题,需要从技术、标准上进行进一步优化和完善。Rel-16通过跨时隙调度、CDRX、MIMO的层数自适应等,可以在中等业务负载下,节约空口能耗35%左右,节约整机能耗11%左右。

关于移动性的增强,“0”ms方案能避免切换中的用户面数据中断,保证UE在切换过程中一致性的速率体验;基于条件切换的鲁棒性增强方案能提升控制面的鲁棒性,提升切换的成功率。

还有一个非常重要的问题,也是一直困扰整个TDD技术发展的问题:大气波导导致的远端基站对近端基站的干扰。大气波导效应无法预测,对用户体验产生非常大的影响,3GPP基于中国移动的4G远端基站干扰企标方案为基础,3GPP定义了自动化的规避机制,可以在降低人力维护成本的同时,建立高效的干扰规避机制。

智能化和自动化运维带来的降本增效对运营商非常重要,5G未来的发展要求运营商必须开源节流,开源就是寻找新的市场空间,节流就是进一步降低运维成本,这不仅是中国移动的需求,也是全世界运营商共同的需求。Rel-16通过引入网络自动化特性,使网络能够根据实际情况优化调整无线参数和配置,降低过早/过晚/非必要切换,减少随机接入失败的概率,更快速准确地定位网络覆盖等问题,减少人工成本,提升网络智能化水平。

5G标准的第三阶段:Rel-17,5G标准演进的下一个版本

近期,3GPP已经启动了Rel-17的立项讨论,并计划在今年12月份正式进行一揽子批准,预计会在2021年6月份完成整个Rel-17标准的制定。

5G Rel-17一方面会引入一些现有功能的继续增强和完善,另一方面也会新增很多新的功能,无论是智能网络还是场景拓展方面,都会尝试引入一些新的解决方案,来满足新场景下的新需求,比如说更高速率要求的大规模物联网解决方案、多SIM卡、公共安全、基站节能等等。

演讲的最后,刘光毅还对5G标准的演进提出了一些自己的建议:第一,结合5G初期应用,充分挖掘新问题和新需求,实现商用网络和标准的迭代完善;第二,以更高性能为目标,开展5G演进技术攻关和标准推进,持续提升5G网络性能和技术竞争力;第三,以运维低成本、高效率为目标,开展网络智能化、自动化等功能的标准化,落实网络降本增效需求;第四,以更灵活、可扩展为设计目标,适配垂直行业各应用场景需求,提供拓展垂直行业新应用的高效手段。

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