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4G帶來了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用的空前繁榮，極大地改變了人們的生活，5G時(shí)代希望能把這種繁榮帶給各行各業(yè)，促進(jìn)社會(huì)各行各業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的同時(shí)，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。在國(guó)家的統(tǒng)一組織和規(guī)劃下，中國(guó)確立了2020年商用5G的目標(biāo)。
回顧4G的發(fā)展，從標(biāo)準(zhǔn)的成熟到產(chǎn)業(yè)的成熟用了4~5年的時(shí)間，而5G的標(biāo)準(zhǔn)完成到商用的時(shí)間不足2年，中國(guó)移動(dòng)如何迎接如此艱難的挑戰(zhàn)？為尋找這個(gè)問題的答案并深度了解中國(guó)移動(dòng)5G規(guī)劃和試驗(yàn)進(jìn)展，通信世界全媒體記者采訪了中國(guó)移動(dòng)研究院無線所總工劉光毅。
劉光毅表示，5G產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)必須以超常規(guī)的方式開展，才能實(shí)現(xiàn)2020年的成功商用。中國(guó)移動(dòng)從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)，以及應(yīng)用和業(yè)務(wù)孵化等方面并行推進(jìn)5G的發(fā)展，縮短5G產(chǎn)業(yè)成熟的周期。在IMT-2020推進(jìn)組的統(tǒng)籌組織下，中國(guó)移動(dòng)積極承擔(dān)5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)工作。同時(shí)，發(fā)揮運(yùn)營(yíng)商的需求牽引作用，面向商用產(chǎn)品開發(fā)和商用部署，中國(guó)移動(dòng)規(guī)劃了3個(gè)階段的5G試驗(yàn)以加速5G產(chǎn)品成熟。目前，已聯(lián)合產(chǎn)業(yè)合作伙伴取得5G試驗(yàn)階段性進(jìn)展，有效促進(jìn)了5G產(chǎn)業(yè)走向成熟。
5G試驗(yàn)總體規(guī)劃
結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)，中國(guó)移動(dòng)以運(yùn)營(yíng)商需求為牽引，明確了面向商用產(chǎn)品研發(fā)的分階段5G試驗(yàn)規(guī)劃，全力加速5G產(chǎn)品的商用化進(jìn)程。
第一階段是5G關(guān)鍵技術(shù)可行性驗(yàn)證。基于4G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)開展5G候選技術(shù)的可行性驗(yàn)證，包括大規(guī)模天線、用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)、新型編碼、新型調(diào)制等技術(shù)，并于2016年完成該階段工作。結(jié)合該階段的工作，中國(guó)移動(dòng)已提前將5G的大規(guī)模天線技術(shù)應(yīng)用于4G網(wǎng)絡(luò)，可提升現(xiàn)網(wǎng)的容量和頻譜利用效率2~3倍，并已開始在業(yè)務(wù)熱點(diǎn)和高樓等場(chǎng)景開始規(guī)模部署。
第二階段是5G系統(tǒng)概念驗(yàn)證。結(jié)合3GPP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游，突破硬件平臺(tái)和架構(gòu)的產(chǎn)業(yè)瓶頸，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)5G基礎(chǔ)設(shè)施的硬件能力具備。通過系統(tǒng)樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)室和外場(chǎng)測(cè)試，全面推動(dòng)5G端到端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以及測(cè)試儀器儀表的成熟。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和外場(chǎng)試驗(yàn)、演示力爭(zhēng)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(wǎng)能力和業(yè)務(wù)能力的演示。
第三階段，2018-2019年將面向預(yù)商用產(chǎn)品和成熟的3GPP標(biāo)準(zhǔn)開展“規(guī)模試驗(yàn)及預(yù)商用試驗(yàn)”，確保在2020年實(shí)現(xiàn)5G有效商用。通過硬件平臺(tái)的優(yōu)化迭代、以及面向3GPP標(biāo)準(zhǔn)的軟件迭代，推出預(yù)商用的5G產(chǎn)品，通過多廠商、多網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，以及4G與5G的互通等試驗(yàn)測(cè)試，推進(jìn)5G端到端的成熟，并力爭(zhēng)在2019年下半年提供友好用戶體驗(yàn)。
劉光毅對(duì)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(diǎn)和能力，中國(guó)移動(dòng)優(yōu)先推進(jìn)6GHz以下頻段的產(chǎn)業(yè)成熟和商用，提供廣域的覆蓋，而毫米波頻段主要應(yīng)用于室內(nèi)、熱點(diǎn)、基站回傳等應(yīng)用場(chǎng)景，提供超高容量和超高速率的體驗(yàn)。所以毫米波的應(yīng)用要等到5G發(fā)展具備一定規(guī)模，5G用戶滲透率達(dá)到一定規(guī)模才有必要部署，預(yù)計(jì)商用時(shí)間晚2年左右。
5G試驗(yàn)進(jìn)展
為實(shí)現(xiàn)中國(guó)的5G全面引領(lǐng)和2020年商用的重要戰(zhàn)略目標(biāo)，中國(guó)移動(dòng)積極開展5G產(chǎn)業(yè)推進(jìn)工作，加速5G產(chǎn)業(yè)走向成熟�！耙环矫�，在IMT-2020推進(jìn)組的統(tǒng)籌組織下，積極參與工信部組織的5G技術(shù)試驗(yàn)，包括樣機(jī)規(guī)范、測(cè)試規(guī)范的制定，以及外場(chǎng)的測(cè)試。另一方面，以2020年商用部署為目標(biāo)，作為5G技術(shù)試驗(yàn)的補(bǔ)充，并行開展面向5G商用的產(chǎn)品研發(fā)試驗(yàn)，通過發(fā)布5G技術(shù)規(guī)范和商用規(guī)劃，給予產(chǎn)業(yè)以清晰的指引，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)上下游聯(lián)合研發(fā)，突破端到端產(chǎn)品的硬件和架構(gòu)瓶頸，縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期�！眲⒐庖惚硎�。
第一階段關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證結(jié)果
據(jù)了解，中國(guó)移動(dòng)已在2016年率先完成第一階段7個(gè)廠家11項(xiàng)5G關(guān)鍵技術(shù)樣機(jī)測(cè)試，重點(diǎn)驗(yàn)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(guān)鍵技術(shù)的可行性，為5G關(guān)鍵技術(shù)遴選和標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證的結(jié)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(jī)在1GHz帶寬下，峰值速率可達(dá)20Gbit/s+。
新波形：F-OFDM提高頻率利用率實(shí)測(cè)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(duì)Turbo碼不同碼長(zhǎng)可獲0.34~0.6dB編碼增益，適合uRLLC和mMTC等業(yè)務(wù)的小數(shù)據(jù)包及控制信令的傳輸。
第二階段系統(tǒng)概念驗(yàn)證進(jìn)展
在Sub-6GHz測(cè)試進(jìn)展方面，為促進(jìn)5G產(chǎn)品架構(gòu)和硬件平臺(tái)及早成熟，中國(guó)移動(dòng)在2017年2月巴塞羅那MWC大會(huì)期間發(fā)布了《3.5GHz 5G系統(tǒng)樣機(jī)及測(cè)試技術(shù)指導(dǎo)建議書》，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行5G端到端樣機(jī)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，滿足中國(guó)移動(dòng)第二階段試驗(yàn)測(cè)試的需求。在2017年6月的MWCS期間，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合華為和中興在上海和廣州完成5G系統(tǒng)樣機(jī)外場(chǎng)測(cè)試的現(xiàn)場(chǎng)直播和業(yè)務(wù)體驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果來看，系統(tǒng)樣機(jī)的硬件平臺(tái)已經(jīng)接近商用產(chǎn)品的規(guī)格要求，網(wǎng)絡(luò)能力符合預(yù)期。
速率性能：100MHz帶寬下，下行單用戶峰值速率達(dá)2.3Gbit/s以上(是4G用戶的6~10倍)，上行單用戶峰值速率達(dá)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(dá)18Gbit/s+；多用戶小區(qū)吞吐量可達(dá)6Gbit/s以上（14用戶、28流傳輸）；流量密度達(dá)30Mbit/s/平米，滿足ITU技術(shù)指標(biāo)需求。
時(shí)延指標(biāo)：?jiǎn)蜗蚩湛跁r(shí)延0.41~0.66ms，達(dá)到了ITU定義的單向空口時(shí)延<1ms的需求，好、中、差點(diǎn)的時(shí)延差異在7%以下。
大連接能力：在室外場(chǎng)景使用20部終端，采用新型多址及免調(diào)度方案，支持160+萬連接/小區(qū)/MHz/分鐘，連接數(shù)能力達(dá)到ITU定義的百萬連接/平方公里的需求。
目前，中國(guó)移動(dòng)已推動(dòng)主要系統(tǒng)廠商開發(fā)出符合“5G系統(tǒng)樣機(jī)及測(cè)試指導(dǎo)建議書”技術(shù)需求的樣機(jī)平臺(tái)，力爭(zhēng)在2017年底前完成第二階段系統(tǒng)概念驗(yàn)證測(cè)試。
在高頻毫米波測(cè)試進(jìn)展方面，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合主要設(shè)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(guān)鍵技術(shù)測(cè)試驗(yàn)證，初步驗(yàn)證了高頻段的部署場(chǎng)景及覆蓋能力、高頻傳播特性、峰值速率、關(guān)鍵技術(shù)特性等。
部署場(chǎng)景與覆蓋：室外場(chǎng)景下，外場(chǎng)直射場(chǎng)景下覆蓋范圍可達(dá)400~600m。室內(nèi)降功率部署，直射覆蓋范圍可達(dá)60m。室外覆蓋室內(nèi)場(chǎng)景下，基站距離建筑物較近時(shí)，可覆蓋單個(gè)樓層15~20m深度。
高頻傳播特性：高頻信號(hào)傳播容易受到遮擋物體的影響，茂密樹冠的遮擋將導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致40～60dB的遮擋損耗。
極高傳輸速率：室內(nèi)場(chǎng)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(fù)用可達(dá)24.3Gbit/s；室外場(chǎng)景兩用戶峰值速率可達(dá)13.2～14.2Gbit/s。
關(guān)鍵技術(shù)特性：室外LOS場(chǎng)景下，高頻可實(shí)現(xiàn)30~40km/h移動(dòng)速度下的動(dòng)態(tài)波束跟蹤能力，相位噪聲參考符號(hào)使得高階調(diào)制可以在高頻使用，部分樣機(jī)實(shí)現(xiàn)了基于波束一致性的高頻傳輸能力。
“基于當(dāng)前的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，單站覆蓋場(chǎng)景由于濃密植被和建筑物的遮擋，會(huì)導(dǎo)致覆蓋空洞，需要以多站部署的方式進(jìn)行解決。后續(xù)將進(jìn)一步研究基于密集組網(wǎng)、高低頻協(xié)作等組網(wǎng)方案，并針對(duì)小區(qū)間干擾、多點(diǎn)協(xié)同等方案進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證�！眲⒐庖惚硎尽�
劉光毅最后表示，中國(guó)移動(dòng)力爭(zhēng)按照政府規(guī)劃，在2020年實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)商用部署。后續(xù)將依托國(guó)家重大專項(xiàng)課題，進(jìn)一步開展面向商用的5G規(guī)模試驗(yàn)，全面推進(jìn)5G端到端的成熟。同時(shí)，中國(guó)移動(dòng)將秉承開放合作的態(tài)度，與全球產(chǎn)業(yè)合作伙伴開展深入、廣泛的合作，攻堅(jiān)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）
