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MIIT三阶段测试规范发布，运营商表述测试计划和技术热点 你真的看得透吗？ 2018-1-21 2018/1/16号，工信部发布5G技术研发试验第三阶段规范，同时部分设备厂商也公布了2018年测试计划，国内三大运营商公布了5G测试、预商用和商用计划。 透过测试规范和会议发言可以看到，虽然5G技术已经指日可待，但是5G网络建设中的一些关键技术和特性如何应用还不太明确，有待进一步测试和验证。而这也是2018年工信部和运营商的三阶段测试中的主要目的和任务。 那么，国内三大运营商的5G预商用计划是什么哪？目前阶段哪些技术方案还有待进一步论证哪？背后又有什么考虑呢？ 本文借助会议发言和测试规范予以简单整理和分析。 1. 国内三大运营商预商用计划和技术取向会议上，中国移动研究院副院长黄宇红、中国电信技术部副总经理沈少艾、中国联通网络建设部副总经理马红兵分别发言，对各自的测试布局、商用计划和技术取向进行了阐述。简单归类和整理如下。 | | | | | | | | | | - 2018/Q1~Q3：参与MIIT技术试验三阶段工作； - 2018/Q3~2019/Q3，产品商用架构形成。 - 2019/Q3，70国庆时进行5G应用展示 | | - 2018测试； - 2019预商用 - 2020商用。 | | - 覆盖性能测试 - 室内外联想覆盖 - 高回传带宽 - CU/DU分离 - UP下沉 - 混合组网方案 - 4G演进和5G协作组网方案 - NFV引入后核心网组网方案 | - 面向eMBB业务 - 优先采用SA组网 - 推荐CU/DU合设 - 支撑基于核心网互通 - 实现与4G互操作(SA) - 网络切片 - 边缘计算 - 语音回落到VOLTE - 多网融合 - 全模全频全网通终端 - 5G手机终端首选SA单射频方案 | | | | - SA NR独立组网性能 - CU-DU架构对基站性能影响 - 传输承载需求 | |
横向对比3大运营商披露的一些信息，有助于看清国内5G当前态势，了解5G未来走势。但是，你对其中的一些技术选择方面的分歧和背后的含义了解吗？ 2. 中国移动强调 “收敛”，MIIT测试5种帧结构予以佐证
在“5G技术研发试验系统验证阶段低频基站设备功能技术要求”的第5章的 “gNB 基本功能要求”中，“5.1.4.1典型帧结构”内容为：“面向eMBB，按照30kHz子载波间隔，支撑下列帧结构Option 1~Option 5中的一种或多种（静态配置）”。 问题在于，还记得参测厂家有几个吗？5个！！是的，看样子每个厂家都提出了一种帧结构。难怪中国移动认为，“标准和产品需同步推出，但目前标准可选项太多，需要收敛。”因此，通过测试，才能更好地进行充分的对比和验证工作。 比如，这些不同的帧结构是否都适合于哪类业务，对信道设计的影响有多大、与LTE共存性如何、是否便于前向演进、对未来网络的影响有多大等等。
2.1 3GPP定义的帧结构 (TS38.211)
根据3GPP TS 38.211规范，一帧的时域为10 ms，一帧包含10个子帧，每个子帧时域1 ms。每帧分为两个相等大小的半帧，每个半帧包含5个子帧，即半帧0由子帧0-4组成，半帧1由子帧5-9组成。 一个时隙内有N个连续的OFDM符号，其中N的值取决于CP长度。时隙内的OFDM符号被分为“downlink”（在TS38.211的Table 4.3.2-3中表示为D）、“flexible”（表示为X）或“uplink”（表示为U）。 Table 4.3.2-3中定义了62中帧格式，充分体现了5G新空口的灵活性，但是也给系统设计和运营商应用带来了很大挑战。 详情请参考3GPP TS 38.211规范。
2.2 三阶段测试基本帧结构
工信部三阶段测试技术要求中空口参数集信息整理如下：
相应的无线帧结构的基本结构为：
技术要求中对各种帧结构进行文字说明和图示，本文略加整理，希翼能更明确。将1/2和3/4联合展示没有分类的意思，只是为了方便性，特此说明。
2.3 选项1和2
帧结构选项1：每5ms里面包含5个全下行时隙，三个全上行时隙和两个特殊时隙。Slot3和Slot7为特殊时隙，配比为10:2:2（可调整）。 帧结构选项2：每2.5ms里面包含3个全下行时隙，一个全上行时隙和一个特殊时隙。特殊时隙配比为10:2:2（可调整）。
2.4 选项3和4
帧结构选项3：每2ms里面包含2个全下行时隙，一个上行为主时隙和一个特殊时隙。特殊时隙配比为10:2:2（可调整）。上行为主时隙配比为1:2:11（GP长度可调整）。 帧结构选项4：每2.5ms里面包含5个双向时隙，其中4个下行为主时隙、1个上行为主时隙。上行为主时隙配比为1:1:12（DL符号：GP：UL符号）。下行为主时隙配比为12:1:1（DL符号：GP：UL符号）
2.5 选项5帧结构选项5：每2ms里面包含2个全下行时隙（DL），1个下行为主时隙（S）和1个全上行时隙（UL）。下行为主时隙为12:2:0（GP长度可配置，且大于或等于2）。
2.6 5种帧结构对比
将5种帧结构对比可知： - 周期：2ms和2.5ms。 - 时隙类型：部分支撑双向时隙，即时隙中不是全上/下行符号，而是上/下行为主。从各选项的详细描述中可以看到，上/下行为主表示除了用于传送上/下行数据的符号外，还可能存在部分用于传送上行或者下行控制的符号。 - 配置方式：类似LTE的方式，如DDDSU，还有双周期DDDSU-DDSUU，再有DDSU或者DSDU等。 - 特殊时隙配置：多采用10:2:2方式。上行或者下行为主的时隙中则存在一些变形，如12:1:1，1:1:12，12:2:0等。GP长度大都可调整。
2.7 中国移动的帧结构信息
在MWC 2017(即2017/3)上发布的“3.5GHz 5G系统样机技术引导建议(Guideline for 3.5GHz 5GSystem Prototype and Trial)”中提到，“通过灵活配置DL和UL传输的周期、DL和UL传输方向以及GP来实现灵活的TDD帧结构。即传输周期开始为少量的DL，结束为少量的UL，开始和结束中间的资源可以灵活配置为DL、UL、GP或者留空”。 文中给出了2个例子，但是强调，具体实施不限于此2种。 - 帧结构举例1： 传输周期为5ms；每5ms周期中，子帧#0固定为DL，可以传送同步和广播信号；子帧#4固定为UL，可以传送随机接入信息。子帧#1、#2和#3可以灵活配置为DL、UL、GP或者留空。例如，下图中，#1和#2配做DL，#3配做GP。
- 帧结构举例2： 传输周期为1ms；每1ms周期中，初始的M个符号为DL，后续的K个符号为GP/空,接着的L个符号为UL。M、K和L的值可以根据上下行业务量和覆盖需求灵活配置。下图中DL/GP/UL的比例为19:2:7。
鉴于R15规范中帧结构相关内容已经完善，且中国移动对帧结构相关的工作一直在研究论证中。因此，中国移动可能会进一步考虑帧结构的选项和配置原则，还有待下一步继续跟踪和观察。 3. 中国电信优选SA组网，SA/NSA架构选项是重中之重
此次会议上，中国电信明确指出，“中国电信首先面向eMBB业务，优先采用SA组网：考虑到非独立组网架构需要4G和5G基站紧耦合，并且非独立组网场景中LTE现网频段与NR频段的部分组合在终端侧存在较严重的干扰问题，因此优先采用独立组网架构。为了避免频繁互操作,独立组网尽量连续覆盖。” 那么，对于NSA和SA，工信部是如何考虑的哪？其他运营商如何选择哪？
3.1 3GPP标准NSA/SA时间节点
目前已经宣告完成的是R15中面向5G和LTE相配合的非独立组网(Non-standalone，简称NSA)的相关空口标准，面向5G独立组网(Standalone，简称SA)的相关空口标准2018年旬才会完成。R15整体标准也在2018年底才会彻底完成。
3.2 工信部NSA/SA测试时间和架构类型
因此，根据工信部的安排，NSA和SA测试规范也会分步进行讨论和颁布。2018/1/16颁布的第三阶段测试规范就是针对NSA下的eMBB场景的实验室测试的，2018年4月份将颁布室内分布和NSA外场测试规范，而SA和URLLC相关规范将在2018年8月颁布。
针对NSA的实验室测试工作在第一季度就可以启动了，外场测试应该在第二季度之后进行，SA的测试工作会在第三和第四季度进行。
目前大多数设备商支撑3x架构，因此在充分调研的基础上，第三阶段NSA架构测试首选3x方式。 在“5G技术研发试验系统验证阶段低频基站设备功能技术要求”第6章“EN-DC双连接”中提到，EN-DC架构下，LTE eNB作为主基站（即MeNB），NR gNB作为辅基站（即SgNB），LTE基站eNB通过S1接口连接到EPC核心网，NR gNB和LTE基站eNB间通过X2接口连接。 其中Option 3X架构必选。
3.3 运营商对NSA/SA的考虑
对于运营商来说，一方面参与目前的测试和技术验证工作，另一方面也在结合自身网络特点和5G引入策略考虑未来的网络架构。 中国移动一直坚称要采用SA组网方式。在MWC 2017上发布的“3.5GHz 5G系统样机技术引导建议(Guideline for 3.5GHz 5GSystem Prototype and Trial)”中提到，“5G RAN应当支撑独立(Standalone) NR部署，NR gNB可以独立工作，且和5GC(即5G核心网)之间有连接，支撑全部控制面特性。LTE与NR之间的互操作可通过5GC内部实现，或者经过EPC与5GC之间的接口来进行，这取决于LTE eNB是否连接到5GC”。
中国电信此次会议上强调将采用SA组网方式。早在2016年2月RAN3#95会议上，中国电信曾有提案指出，初期部署会考虑采用选项7/7a，且把选项5看成7/7a的一个子集。那么，此次电信明确未来将考虑SA方式，是将LTE eNB升级以便从7/7a起步，还是也可能全新的5G gNB而采用选项2哪？有待进一步观察。
5G与LTE联合组网架构7和7A示意图
图4 5G与LTE联合组网架构2(左)和5示意图(右)
RAN3#95会议上的R3-170739提案是“Viewson 5G Migration Paths”，其中提到，选项3/3a便于快速部署，但是它仍可以被看作4G，它的峰值速率与7/7a相同，且将来如何引导用户从3/3a转到7/7a可能会是个问题。另外，如果运营商在第二阶段考虑其他选项的话，选项3是无法与它们相兼容的。由于选项7仍将LTE作为基本层并为eLTE和NG引入了NG接口，因此大家认为，5G初期部署时选项7/7a的优先级较高。 虽然选项4/4a对于eMBB是必需的，但是第一阶段将MeNB从eLTE转到NR的必要性也不大，因此不予考虑，第二阶段如果NR的总体覆盖还可以，也可能会考虑4/4a。对于mMTC和URLLC来说，选项2方便简单。由于选项5可以看成7/7a的子集，因此从网络侧不独立考虑选项5。后续考虑2条演进路径，即选项7/7a+选项2->选项2，或选项7/7a+选项2->选项7/7a+选项4/4a+选项2->选项2。 中国联通此次会议上没有明确表态，基于之前的理解，联通会首选独立组网方式。 4. 中国电信“初期推荐CU/DU合设”，未来产品形态尚不明朗
4.1 3GPP的相关标准
3GPP规范讨论过程中，RAN内部高层分离一直是一个主要论题。从众多切分方案中明确选项2作为标准，并明确了F1接口的相关功能，也确实费了不少功夫。
4.2 运营商的考虑
但是，实际应用过程中，不同设备商和运营商却有不同的选择。 比如，在MWC 2017(即2017/3)上发布的“3.5GHz 5G系统样机技术引导建议(Guideline for 3.5GHz 5G System Prototype and Trial)”中，中国移动提到，“5G独立(standalone)部署时，gNB的逻辑体系采用CU-DU分离模式。基于协议栈功能的配置，CU-DU逻辑体系可以分为2种，即CU-DU分布架构和CU-DU融合架构(LTE eNB连接到EPC，NR gNB连接到5GC)，如下图所示”。
本次会议上，中国移动提到，在规模实验第一阶段测试工作中，将面向关键技术，探索真实复杂场景下的应用方案，其中包括CU/DU新架构。在规模实验第二阶段测试工作中，将面向商用建设运营，积累规划、建设、优化和运营经验。在面向建设的工作中，包括CU/DU分离和UP下沉等关键技术问题。 而中国电信则考虑初期CU/DU合设。其原因是，“现阶段通用处理器计算/转发效率不高，且会带来运维复杂化、CU集中需要考虑部署位置与时延要求折衷等挑战，初期考虑CD/DU合设”。但同时，中国电信还表示，5G技术研发试验第三阶段系统工作中，将研究CU-DU架构对基站性能影响。因此，不排除未来引入CU/DU分离架构。
4.3 工信部三阶段的测试方面的考虑
工信部在二阶段曾经进行过CU/DU相关架构的测试工作。在三阶段测试技术要求中明确考虑CU/DU架构并设定了相关的测试项。例如，提到 “NR宏基站gNB既可以采用传统的BBU+RRU架构，也可以将gNB切分为gNB-CU（集中式处理单元）、gNB-DU（分布式处理单元）两类功能实体，gNB-CU与gNB-DU间接口为F1接口。”
三阶段测试中，CU/DU的相关测试要求为：
4.4 CU/DU合设与分离的一些看法
CU/DU分离架构有利于未来新业务的引入，也便于与边缘计算等架构相结合，实现网络架构的灵活配置和部署，同时实现面向全自动化网络与可编程RAN，并在X RAN Controller中集成SON等功能，还可以利用云功能实现灵活的商业模式。 从CU/DU架构演变为CU/DU合一的方式应该相对容易些，而将CU/DU合一的设备分离为CU和DU方式，难度则可能会大些。因此，未来是否采用CU和DU分离架构还有待进一步测试和验证。希翼未来的5G网络架构更加灵活和智能化。 5. 结语
2018/1/16号会议上不仅运营商吹响了5G大规模测试和预商用的号角，设备商也纷纷对2018年测试计划和未来商用计划进行了描绘。而对于目前和未来5G面临的挑战，大家也多直言不讳，强调产业链还有待成熟，技术方案还有待进一步验证，设备和中段还有待更加完善。 总之，国内5G测试和预商用如火如荼，而5G技术发展任重道远啊，让大家一起努力吧。
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发表于 2018-1-21 11:12:14
