我國5G技術(shù)研發(fā)試驗進(jìn)展：明年年中啟動第二階段網(wǎng)絡(luò)技術(shù)測試工作

　　在IMT-2020（5G）推進(jìn)組的組織下，我國企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)全方位開展5G研發(fā)，在5G需求、技術(shù)及頻譜領(lǐng)域取得了一系列的研究成果，有力地推動了全球5G技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。目前已完成5G愿景與需求研究并獲得全球廣泛共識，在業(yè)界率先明確5G技術(shù)路線及核心關(guān)鍵技術(shù)，并發(fā)布5G無線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)。當(dāng)前，5G標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)啟動，我國于2016年1月正式全面啟動5G技術(shù)研發(fā)試驗，我國5G技術(shù)研發(fā)試驗對外企開放，目前參加單位包括中國信息通信研究院、中國移動、中國聯(lián)通、中國電信、日本都科摩、華為、中興、大唐、愛立信、三星、諾基亞和上海貝爾、英特爾、高通、展訊、羅德施瓦茨、是德科技、星河亮點(diǎn)等國內(nèi)外企業(yè)，涵蓋運(yùn)營商、設(shè)備制造企業(yè)、芯片和儀表企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)。國內(nèi)外企業(yè)共同參與，有利于推動5G關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共識達(dá)成，為5G產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

　　我國5G技術(shù)研發(fā)試驗總體目標(biāo)及工作計劃

　　我國5G技術(shù)研發(fā)試驗的總體目標(biāo)是通過5G試驗，促進(jìn)5G核心關(guān)鍵技術(shù)成熟，推動5G技術(shù)研發(fā)；驗證5G技術(shù)方案設(shè)計，開發(fā)滿足ITU性能指標(biāo)的5G技術(shù)概念樣機(jī)，為5G產(chǎn)品研發(fā)奠定基礎(chǔ)；構(gòu)建全球化的5G聯(lián)合試驗平臺，促進(jìn)全球統(tǒng)一的5G國際標(biāo)準(zhǔn)形成。

　　基于ITU和3GPP確定的5G工作計劃，結(jié)合全球主要企業(yè)的5G研發(fā)計劃，我國5G試驗分兩步實施，第一步為5G技術(shù)研發(fā)試驗（2016年～2018年），主要目標(biāo)是支撐5G國際標(biāo)準(zhǔn)研制，第二步為5G產(chǎn)品研發(fā)試驗（2018年至2020年），主要目標(biāo)是基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)的第一版本，開展5G預(yù)商用測試。當(dāng)前主要面向5G技術(shù)研發(fā)試驗開展工作，我國的5G技術(shù)研發(fā)試驗總體規(guī)劃為三個階段：

　　第一階段（2016年1月～2016年9月）5G關(guān)鍵技術(shù)驗證階段

　　本階段主要目標(biāo)是通過對5G單項關(guān)鍵技術(shù)樣機(jī)的測試，評估5G候選關(guān)鍵技術(shù)性能，推動5G關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共識達(dá)成，此階段測試對象為業(yè)界主流企業(yè)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)試驗樣機(jī)。

　　第二階段（2016年6月～2017年9月）5G技術(shù)方案驗證階段

　　本階段主要面向ITU確定的5G性能指標(biāo)，基于不同廠商提出的5G技術(shù)方案開發(fā)的5G概念樣機(jī)開展測試，驗證不同廠商的5G技術(shù)方案性能，支撐國際標(biāo)準(zhǔn)制定。本階段將制定統(tǒng)一的設(shè)備規(guī)范和測試規(guī)范，利用第三方測試儀表，在統(tǒng)一的試驗環(huán)境下開展單基站性能測試。

　　第三階段（2017年6月～2018年10月）5G系統(tǒng)驗證階段

　　本階段的主要目標(biāo)是通過多基站高低頻混合組網(wǎng)，構(gòu)建5G典型應(yīng)用場景，開展5G系統(tǒng)的組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)驗證，評估5G系統(tǒng)在組網(wǎng)條件下的性能，同時，開展5G典型業(yè)務(wù)演示，為后續(xù)的5G試商用奠定基礎(chǔ)。

　　我國5G技術(shù)研發(fā)試驗進(jìn)展

　　我國5G技術(shù)研發(fā)試驗于2016年1月啟動， 截至2016年9月15日，在推進(jìn)組的組織下，國內(nèi)外移動通信設(shè)備制造商、運(yùn)營商和科研機(jī)構(gòu)通力合作，已順利完成了5G技術(shù)研發(fā)試驗第一階段測試工作。

　　一、5G無線關(guān)鍵技術(shù)測試進(jìn)展

　　華為、大唐、中興、愛立信、諾基亞/上海貝爾、三星、英特爾等共7家國內(nèi)外企業(yè)完成了第一階段測試工作，涉及的無線關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線、新型多址、超密集組網(wǎng)、高頻段通信、新型多載波、先進(jìn)編碼調(diào)制和全雙工等。

　　大規(guī)模天線陣列是提升5G系統(tǒng)頻譜效率最有效的手段，MIMO技術(shù)在4G系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，面對5G傳輸速率與系統(tǒng)容量方面的挑戰(zhàn)，天線數(shù)目的進(jìn)一步增加將是5G技術(shù)重要的演進(jìn)方向?；谌A為、中興、大唐大規(guī)模天線陣列的試驗樣機(jī)的性能測試結(jié)果，通過將天線端口數(shù)增加至64～128，相比于LTE-A，可實現(xiàn)3～4倍的頻譜效率提升，結(jié)合新型多址、先進(jìn)編碼等關(guān)鍵技術(shù)，可滿足ITU頻譜效率指標(biāo)3～5倍提升需求。面向商用的低成本大規(guī)模天線系統(tǒng)將是后續(xù)重要的研究方向。

　　新型多址技術(shù)作為創(chuàng)新性的5G技術(shù)方向，通過將多個用戶信息疊加在相同的時頻資源上進(jìn)行傳輸，在接收端利用先進(jìn)的接收算法分離用戶信息，不僅可成倍提升系統(tǒng)的接入容量，還可有效提升系統(tǒng)頻譜效率。在試驗中，通過對華為稀疏編碼多址接入（SCMA）、中興多用戶共享接入（MUSA）和大唐圖樣分割多址接入（PDMA）概念樣機(jī)的性能測試，相對于現(xiàn)有LTE系統(tǒng)，新型多址技術(shù)可以將系統(tǒng)的上行用戶接入容量提升至3倍，下行小區(qū)平均吞吐量增益可達(dá)86%以上，但新型多址技術(shù)接收機(jī)的復(fù)雜度較高，尤其與大規(guī)模天線、高階調(diào)制相結(jié)合的情況下，因此，低復(fù)雜度接收機(jī)算法研究將是后續(xù)的研究重點(diǎn)。

　　高頻段通信作為未來5G重要的技術(shù)方向，在滿足5G峰值速率和系統(tǒng)容量指標(biāo)方面將起到重要的支撐作用，因此，受到業(yè)界主流企業(yè)的廣泛關(guān)注。通過對愛立信、華為、三星、中興、諾基亞和上海貝爾等公司的高頻段試驗樣機(jī)進(jìn)行測試，初步驗證了高頻段技術(shù)方案支持大帶寬高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，同時，也驗證了高頻段非視距傳輸?shù)男阅堋＠酶哳l段大帶寬可滿足10～20Gbps的ITU峰值速率指標(biāo)要求。

　　新型多載波技術(shù)通過濾波處理來降低帶外泄露，可以更有效支持基于不同子帶的異步傳輸。通過對華為、中興、愛立信和上海貝爾新型多載波技術(shù)方案的測試，驗證了新型多載波技術(shù)性能，相對于OFDM技術(shù)，新型多載波可以充分利用系統(tǒng)保護(hù)帶寬進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可獲得更高的頻譜使用效率，同時，面對5G不同場景及業(yè)務(wù)需求，可將系統(tǒng)帶寬劃分為不同子帶，不同子帶采用不同的技術(shù)方案進(jìn)行異步傳輸，對系統(tǒng)性能不會產(chǎn)生影響。

　　先進(jìn)編碼調(diào)制技術(shù)測試主要驗證了極化碼的性能，極化碼是一種新型編碼方式，也是當(dāng)前3GPP標(biāo)準(zhǔn)制定中的一種候選編碼技術(shù)方案，通過對華為極化碼試驗樣機(jī)在靜止和移動場景下的性能測試，針對短碼長和長碼長兩種場景，在相同信道條件下，相對于Turbo碼，可以獲得0.3～0.6dB的誤包率性能增益，同時，華為還測試了極化碼與高頻段通信相結(jié)合，實現(xiàn)了20Gbps以上的數(shù)據(jù)傳輸速率，驗證了極化碼可有效支持ITU所定義的三大應(yīng)用場景。

　　全雙工技術(shù)是一種新型的雙工技術(shù)，通過高效的自干擾消除方案，可以實現(xiàn)同時同頻全雙工收發(fā)，因此，全雙工技術(shù)的核心是自干擾消除，通過對華為全雙工實驗樣機(jī)的測試，在20MHz帶寬，2天線收發(fā)條件下，可以實現(xiàn)113dB的自干擾消除能力。

　　超密集組網(wǎng)通過更加密集的無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施部署，可以獲得更高的頻譜復(fù)用效率，從而在局部熱點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)百倍量級的系統(tǒng)容量提升，是滿足2020年及未來移動數(shù)據(jù)流量需求的主要技術(shù)手段。通過對大唐超密集組網(wǎng)試驗樣機(jī)的測試，驗證了超密集組網(wǎng)中的虛擬小區(qū)等關(guān)鍵技術(shù)在滿足系統(tǒng)容量，提升用戶體驗速率等方面的優(yōu)勢，在100MHz帶寬條件下，在覆蓋面積300m2情況下，可實現(xiàn)系統(tǒng)吞吐量3.3Gbps，可等效實現(xiàn)流量密度約11Tbps/km2，可滿足ITU流量密度指標(biāo)要求。

　　二、網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)測試進(jìn)展

　　華為、中興通訊、大唐、愛立信、諾基亞/上海貝爾和英特爾六家公司完成了網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)測試。涉及的網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)切片、移動邊緣計算、控制和承載分離、網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)等。

　　網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，通過切片技術(shù)能夠改變原有網(wǎng)絡(luò)剛性管道模式。切片模板、切片生命周期管理、多切片接入、切片共享和切片運(yùn)行維護(hù)方面等功能已基本成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)基于5G場景和需求靈活構(gòu)建不同特性網(wǎng)絡(luò)切片的能力。

　　控制和承載分離，相比與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能的完全分離，網(wǎng)絡(luò)功能可以按需編排和重構(gòu)，從而滿足不同場景差異化要求。

　　網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)，5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠基于虛擬化技術(shù)實現(xiàn)，硬件平臺采用通用x86服務(wù)器，云管理系統(tǒng)基于開源技術(shù)?；谔摂M化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在計算性能和通信性能上較專用硬件有一定下降，但是在資源利用效率上更加靈活和高效。

　　移動邊緣計算，5G網(wǎng)絡(luò)中移動邊緣計算技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)的本地路由、阻斷、透傳、限速、計費(fèi)以及切換等功能，可以有效降低業(yè)務(wù)時延，提高視頻類業(yè)務(wù)的用戶體驗。

　　三、5G技術(shù)研發(fā)試驗第二階段測試計劃

　　5G技術(shù)研發(fā)試驗第一階段測試已順利結(jié)束，IMT-2020（5G）推動組已于2016年6月啟動了第二階段測試規(guī)范的起草工作，計劃10月份完成無線關(guān)鍵技術(shù)測試規(guī)范的制定，2016年年底前將啟動第二階段無線技術(shù)測試工作，2017年年中將啟動第二階段網(wǎng)絡(luò)技術(shù)測試工作。

　　5G技術(shù)研發(fā)試驗第二階段測試將基于統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一試驗頻率、統(tǒng)一的設(shè)備和測試規(guī)范開展，面向連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低時延高可靠和低功耗大連接等5G典型場景，驗證不同廠商技術(shù)方案的功能和性能。并且，還將開展5G核心網(wǎng)增強(qiáng)和無線接入網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)方案測試。此外，還將重點(diǎn)推動系統(tǒng)、芯片和儀表廠商合作開展多方對接測試，培育5G產(chǎn)業(yè)鏈。