5G 标准化现状|带你读《5G无线网络规划与设计》之二-阿里云开发者社区

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5G 标准化现状|带你读《5G无线网络规划与设计》之二

简介: 推动 5G 加速部署的关键因素,同时也是 5G 商用部署的主要挑战和障碍。面向急速增长的移动数据流量需求,移动运营商面临着前所未有的巨大压力。随着业务多样性的发展,运营商的竞争对手在类型和数量上都在向全 IP 世界扩展。这些新的竞争对手有些可以以更低的成本提供服务,有些具有更灵活的开发环境,便于加快产品上市的速度。

第 1 章 5G 发展现状

1.2 推动因素

1.3 5G 标准化现状

全球唯一标准是 5G 发展的重要目标之一。此前,美国运营商为了快速抢占 5G 市场,提出了自己的基于高频的 5G 标准,之后 3GPP 将该标准与 3GPP 5G标准进行了整合。但是为了避免此类情况再次发生,3GPP 将首个 5G 标准 R15分成了 3 个阶段。
• “Early Drop”是指 2017 年 12 月发布的第一版 5G 标准文件,其中,针对非独立部署(NSA,Non Stand Alone)架构进行了标准化定义,即以 LTE 作为锚点、5G NR 以双连接的形式辅助数据传输;核心网仍然依托 4G 核心网 EPC。此版本的 5G 标准主要提供的是满足 eMBB 业务所需网络部署的技术细节,其目的在于加速 5G 部署和商用的步伐,确保全球唯一的 5G 生态环境。
• “Main Drop”于 2018 年 6 月发布,其最重要的意义是定义了 5G 核心网5GC 的技术规范,是实际意义上的第一版完整的 5G 标准。此版本定义了 5G 独立部署(SA,Stand Alone)架构,以及核心网侧依托 5GC 的部分 NSA 部署架构。
• “Late Drop”原定于 2018 年 12 月发布,着重于 LTE 向 5G 演进的技术细节和加速方案,包括全部的演进选项。但是在 2018 年 12 月举行的 TSG RAN全体会议上,3GPP 主席 BalazsBertenyi 表示 R15“Late Drop”的完成将会推迟到 2019 年 3 月。推迟的原因据称是为了预留更多的时间确保 3GPP 各工作组之间的充分协调,以及保证网络与终端、芯片之间更完善的兼容性等。
3GPP 的 5G 标准化时间如图 1-1 所示。
根据图 1-1 所示的时间,3GPP 已经在 2017 年第 4 季度开始了对 R16 内容的研究。R16 的主要工作是对 5G 进行扩展和效率提升。在 5G 扩展方面,3GPP的研究重心主要涉及以下几个方面。image.png
(1)5G V2X。
(2)5G 工业物联网。
(3)5G uRLLC 增强。
(4)5G 与卫星通信。
(5)52.6 GHz 以上高频 5G。
IEEE 802.11p 或 3GPPC-V2X(R14)建立了基础的 V2X 支撑,能够实现基本的安全保障。3GPP R15 对 C-V2X 进行了扩展和补充,增强了应用范围和可靠性,更重要的是强化安全保障。在 R16 阶段,C-V2X 将向更大流量带宽、更高可靠性、更低延迟,以及宽带测距和定位的方向发展,实现先进的安全保障。R16 会将 C-V2X 的应用扩展到远程驾驶、车辆编队(Vehicle Platooning)、高级驾驶(Advanced Driving)等领域。
对于工业物联网和 uRLLC 增强,3GPP 关注的焦点主要在于其商业和工业用例,例如 AR/VR、自动化工厂、交通运输业以及电力分配等。R16 将在 R15的基础上,从 L1/L2/L3 多方面增强可靠性和降低延迟。
不同于上述已经比较明确的研究方向,3GPP 对 5G 与卫星通信以及 52.6GHz 以上高频 5G 仍然在摸索阶段,尚未明确具体的方向。对上述 5G 扩展方向的研究和讨论总体上从 2018 年第 3 季度开始,预计将于 2019 年年底结束,具体时间如图 1-2 所示。
R16 还将在多个维度对提升 5G 的效率进行研究,目前可以明确的具体研究方向包括以下几个。
(1)干扰抑制。
(2)5G 自组织网络(SON,Self-Organizing Network)和大数据。
image.png
(3)5G MIMO 增强。
(4)5G 位置和定位增强。
(5)5G 功耗降低。
(6)双连接增强。
(7)设备能力转换。
(8)移动性增强。
(9)非正交多址接入(NOMA,Non-Orthogonal Multiple Access)。对上述 5G 效率提升方面的研究和讨论总体上从 2018 年第 3 季度开始,预计将于 2019 年年底结束,具体时间表如图 1-3 所示。其中,对于非正交多址接入的研究早已启动,但并没有包含在 R15 中。image.png
另外,对 5G 能力扩展和资源效率之间平衡的探索将会影响 R16 的具体内容。

1.4 5G 部署的主要挑战

推动 5G 加速部署的关键因素,同时也是 5G 商用部署的主要挑战和障碍。面向急速增长的移动数据流量需求,移动运营商面临着前所未有的巨大压力。随着业务多样性的发展,运营商的竞争对手在类型和数量上都在向全 IP 世界扩展。这些新的竞争对手有些可以以更低的成本提供服务,有些具有更灵活的开发环境,便于加快产品上市的速度。
为了在 5G 时代生存和发展,移动运营商需要新的方法来构建网络,提供具有成本效益、灵活性和便捷性的服务。甚至,运营商可能需要新的业务模式和收费模式,以确保在 5G 投资成本和运营环境中获得可观收益。
对于运营商而言,5G 部署的主要障碍不在于技术或应用价值,而在于运营商如何从 5G 网络中获利。全球信息提供商 IHSMarkit 在一项调查报告中表示:升级到 5G 网络的首要障碍是“未定义的商业模式”。一些 5G 发展进程较快的国家已经开始对商业模式进行探索和试用。
韩国三大运营商之一的 KT 已于 2018 年 12 月 1 日正式启动 5G 商用,位于乐天世界大厦的观光机器人 Lota 成为 KT 的首个 5G 服务客户,其使用的包月套餐服务,每月流量上限为 10 GB,价格约合人民币 300 元,相当于每吉比特流量 30 元,比目前韩国的 4G 资费高。
芬兰运营商 Elisa 推出了不限量、不限速的 5G 移动套餐,每月收费 50 欧元,约合人民币 400 元。这种资费方式虽然费用较高,但可能更符合芬兰的国情。据调查,截止到 2017 年 12 月,芬兰人的月均数据流量使用量已经到达20 GB。
美国 AT&T 同样在 2018 年 12 月正式上线 5G 服务。由于预计 5G 手机于2019 年才能上线销售,AT&T 推出了一款名为“Nighthawk 移动热点”便携式设备,用户可通过该设备将手机、笔记本电脑和平板电脑等设备连接到 5G 网络。在资费方面,AT&T 公司表示会首先向“精选”的企业和消费者提供 90天的 Nighthawk 5G 网络服务免费试用。之后,用户需要缴纳 499 美元(约合人民币 3 440 元)的初始费用,并在使用期间的每个月缴纳 70 美元(约合人民币480 元)的费用,而该套餐每月流量上限为 15 GB。

1.5 国内外运营商发展现状 |

截止到 2018 年年底,美国、芬兰、韩国己开启了小规模 5G 商用。预计 2019年将有包含中国、日本等在内的更多国家启动 5G 小规模商用,而大规模的 5G网络部署及商用将出现在 2020 年及以后。目前,所有的主流通信设备厂商都在与运营商积极合作,进行 5G 商用的测试和探索。
重大体育赛事成为运营商展示 5G 技术、为用户提供直观感受的绝佳机会。在 2018 年 2 月举办的韩国平昌冬奥会上,5G 技术惊艳亮相,不但向世界展示了未来技术能够为用户体验带来的巨大改变,同时也展示了韩国在 5G 领域的领先地位。毫无疑问,5G 应用在平昌冬奥会上的成功成为韩国进一步加速 5G商用进程的重要激励。2018 年 4 月,由韩国政府出面协调,韩国三大运营商SK、KT 与 LGU+达成一致,决定在 5G 部署上实行共建共享的原则,充分利用资源以减少重复投资,并加速推进 5G 商用。此后,韩国三大运营携手共同布局 5G。2018 年 6 月,韩国完成了 5G 频谱的拍卖,成为全球首个同时完成 3.5 GHz和 28 GHz 频谱拍卖的国家。2018 年 12 月 1 日,韩国三大运营商同步在韩国部分地区进行小规模的 5G 商用。
日本的主要运营商 NTT DoCoMo 和软银开展了大量的 5G 外场试验,包括eMBB 相关试验、超高清视频、无人驾驶和低延迟远程控制等。如果说 2018年平昌冬奥会上使用的是不完全符合要求的“类 5G”应用,那么 2020 年东京奥运会可能将成为实际意义上的全球首个应用 5G 的重大体育赛事。为了在2020 年实现实用化的高速、大容量的下一代通信标准“5G”的新观战方式,日
本运营商正在积极筹划和部署。如果进行得顺利,这也必将大力推动日本的 5G商用发展。
在美国,AT&T 率先于 2018 年 12 月推出了 5G 商用服务,而其他运营商也在 2019 年陆续推出 5G 服务。T-Mobile 宣布计划从 2019 年开始使用部分新收购的 600 MHz 频谱部署 5G 网络。Verizon 计划在 2019 年推出 5G 热点。Sprint计划在 2019 年推出 2.5 GHz 频谱的商用 5G 服务,并称将于同一时期推出 5G手机。
芬 兰 Elisa 推出的 5G 网络服务目前网速最高可以达到 600 Mbit/s(75 Mbyte/s)。此外,Elisa 还宣布使用华为正在研发的一款 5G 柔性折叠手机拨打电话。
在我国,从中国联通、中国移动和中国电信公布的 5G 发展进度来看,三大电信运营商预计在 2019 年第 3 季度建成全国范围内可商用的 5G 网络。在此之前,在一些重点城市将会提前启动小规模 5G 试商用。全国范围的 5G 正式商用预计在 2020 年实现。在 5G 网络资费规则的制订上,中国移动曾公开表示 5G资费不会很高,人人都能承担得起。一方面,这符合我国“提速降费”的改革方针;另一方面 5G 网络时代运营商的盈利模式将出现变化,其最大的利润来源将不再是个人用户,而是企业用户。

第 2 章 5G 网络结构

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