2017-3-5
2017年巴塞罗那世界移动通信大会(MWC 2017)已经落幕， 5G无疑是本届会议的主角，国内外设备商和运营商同台竞技，交流探讨，精彩纷呈。可以看到，5G网络、终端和测试设备和方案更为全面和成熟，运营商的试验和商用计划和决心也更为迫切。
中国移动在MWC 2017上发布“3.5GHz 5G系统样机技术指导建议(Guideline for 3.5GHz 5G System Prototype and Trial)”就是一个最有力的证明。
中国移动发布“ 3.5GHz 5G系统样机技术指导建议”，一方面体现了中国移动对5G技术的深入了解，另一方面还展示了其未来试验和商用的决心，同时有助于带动相关产业链一同前进，展现了其技术领导力和核心地位。
在MWC’2017发布这个指导建议，说明了中国移动开放的心态，对国内外5G相关产业链和技术研究都有非常强的引导和促进作用。庆幸的是，作为关心5G的任何人，都有幸能下载到这本手册，作为我们了解5G技术的重要参考手册。
新闻链接和下载地址：http://gtigroup.org/news/gti/2017-02-24/10157.html (其中包含下载地址)
下面让我们来一起了解下此技术指导建议的相关内容。需要说明的是，本文无意全部翻译原文，只是摘取部分关键内容。更多详细内容，还需要阅读原文。
1. “3.5GHz 5G系统样机技术指导建议”摘录
指导建议前言部分提到，中国移动(CMCC)的目标是在2020年实现5G网络的商用。以此为前提， CMCC的5G试验分为3个阶段，即关键技术验证阶段、概念验证(Proof-of-Concept)阶段以及预商用阶段。
第一阶段：关键技术点验证，2014~2016。此工作已经于2016年完成了。
第二阶段：PoC系统，2017年，外场多个城市7个站测试。
第三阶段：预商用网络，2018~2019年。外场多城市上百个站测试。
目前，在第一阶段测试的基础上，结合3GPP最新进展，CMCC已经与国内外合作商共同形成了第二阶段增强移动宽带(eMBB)的5G测试框架。
CMCC的5G商用网络将采用3GPP 5G NR(新空口) R15及随后的标准。鉴于3GPP 5G新空口标准2018年6月才能完成，因此此技术指导建议的颁布能够指导试验系统和测试工作，可作为样机产品的开发和设计的原则和准绳，有助于推动硬件和平台在2017年底完善(Ready)。
此指导建议书主要用于第二阶段eMBB场景的测试任务。其主要内容包括以下四大部分。各部分内容都基于3.5GHz新空口，面向网络原型机、基站原型机、用户终端原型机，包含相应的关键系统参数、性能要求、功能要求以及硬件需求等信息。第四部分则强调了需要基于5G standalone网络进行测试。
第一部分：网络
第二部分：基站
第三部分：终端设备
第四部分：试验和测试
1.1 网络部分
为了满足2017年底5G平台、架构及关键技术的测试需求，CMCC希望5G核心网络原型机首先实现以下功能：
基于C/U分离的基本原则，实现控制面重构，实现用户面的高效和灵活性。
基于NFV技术实现功能虚拟化，并基于电信云平台进行5G网络原型机系统的部署。
基于切片技术，实现新的网络组织方法。
为了实现以上目标，5G网络原型机系统应当支持模块化网络功能，包括接入和鉴权管理、移动管理、进程管理、QoS和业务连续性等，并支持用户面的灵活部署。另外，5G网络还应当支持虚拟化平台上的网络功能部署，灵活的计算、存储和网络资源的部署。虚拟化平台应当能够根据话务变化来迅速和平滑地调整资源。基于虚拟化平台，5G应当能够根据业务和商务需求获取完全的网络切片编排功能。
指导建议书中从以下几个方面对网络功能进行了详细描述。此处不多展开，感兴趣的读者请直接阅读原文稿。
5G网络系统高层架构需求
基于业务的架构
基于C/U分离的控制面重构
灵活和高效的用户面
边缘计算
网络切片
QoS体系(Framework)
5G传输网络
虚拟平台的技术要求
1.2 基站部分
为了实现2017年底进行5G原型机测试的目标，CMCC对3.5GHz下的PoC系统性能和产品方案进行了定义。目前的第二阶段只考虑eMBB宏蜂窝场景，未来还会考虑其它基站类型和场景，如小基站等。对于eMBB热点高容量场景，后续CMCC会根据3GPP进展和产业需求发布>6GHz的mmWave基站原型机技术建议。
1.2.1 系统关键特性
工作频段：3400MHz – 3600MHz
系统带宽：大于等于100MHz
下行单用户峰值谱效率：30bps/Hz (备注：按单用户8流传输等效折算)
上行单用户峰值谱效率：15bps/Hz (备注：按单用户4流传输等效折算)
下行单用户MIMO流数：8
上行单用户MIMO流数：4
下行MU-MIMO流数：大于等于16流
上行MU-MIMO流数：大于等于8流
切换性能：支持NR系统内无损切换，切换数据面中断时延为0ms。
控制面时延：从常规的空闲态，比如3GPP目前正在讨论的idle或者inactive状态，到发送第一个应用层的数据包的链路建立时延。要求<>。
用户面时延(单向空口时延)：在无线空口上行/下行方向，从空口协议栈层2/3 SDU入口点到对端协议栈层2/3 SDU出口点，成功传输一个应用层包/消息所用的时延。eMBB（enhanced Mobile Broadband）上下行均<>
往返时延（RTT）：从一个UE发出的数据经过空口到基站的S1口，在S1口直接环回回来再经过一次空口到UE所用的时间。要求<>。
- 移动性：UE支持最高500Km/h的移动速度。
1.2.2 RAN架构
5G RAN应当支持独立(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，支持全部控制面特性。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。
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。
1.2.3 功能需求
1.2.3.1 物理层
[1] 推荐系统参数
[2] 帧结构
支持统一的灵活TDD帧结构，上下行传输和周期可以灵活配置。
[3] 波形：
DL：OFDM
UL：OFDM和DFT-S-OFDM
[4] 信道编码：
上下行数据信道采用LDPC
上下行控制信道采用Polar
[5] 调制方式：
DL:QPSK，16QAM，64QAM，256QAM
UL：QPSK，16QAM，64QAM，256QAM
其他信道等功能要求请参见原文。
1.2.3.2 L2/L3
NR协议栈中的L2/L3逻辑功能支持NR系统内双连接、L1的过程控制、CP/UP分离、切换、快速接入以及智能业务感知等功能。
1.2.4 硬件
1.2.4.1 基带
基带单元(BBU)负责基带信号处理，需要支持控制面和用户面所有协议功能，并需要扩展以支持高层协议分割。
每个BBU至少需要支持3个64通道下100MHz带宽小区的处理能力。同时要求每个小区的下行不低于4Gbps，上行吞吐量不低于700Mbps。
BBU需要支持GPS、北斗和IEEE 1588v2等三种方式。基站输出信号的载频频率误差必须在±0.05 ppm范围内。
为了支持垂直行业的应用，进行业务和服务的快速和灵活部署，5G NR需要支持端到端的网络切片。随着CU/DU重新分割和NGFI概念的引入，其部署位置和CU/DU的规格(form factor)应当与核心网的部署策略相一致。
CU/DU设备应当支持网络切片和多个网络功能的共同部署，尤其包括：无线协议相关的功能如双连接、无缝切换、数据分配等等功能(此处省略部分内容，请参见原文)。
1.2.4.2 RF（射频单元）
基站DL支持64通道发射，UL支持64通道接收。基站也应当支持更少的收发通道数，如32、16或者8通道。
无线带宽为200MHz，频率为3.4~3.6GHz。有效信导带宽为100MHz，所有64天线的发射功率为200W。
(此处省略部分射频特性)
有源天线单元的重量要求小于47Kg，其迎风面积不大于0.6平米。
1.2.4.3 天线
天线需要支持3.4~3.6GHz，天线阵子数至少为128，如128或者192。水平方向支持16个天线阵列。广播信道(或者功能控制信道)可支持TDM和/或者FDM模式的波束扫描(sweeping)。数据信道支持多波束发射，水平和垂直方向的波束扫描范围可以针对不同场景进行配置。
1.3 终端设备部分
部分终端系统参数与基站大致相同，如频段为3.4~3.6GHz，载波宽度为100MHz等。
对于MIMO，要求终端上行单用户支持至少2个流，下行单用户支持至少4个流，推荐支持8个流。
以15KHz为基础子载波间隔，针对不同场景和业务传输需求可将子载波间隔配置为15*2n KHz（n为大约等于0的整数）。
帧结构适用于TDD，时域传输方向和上下行转换点周期可以动态配置。
不同帧结构的特性请参见原文稿。高层功能和射频特性此处也予以省略，请参见原文稿。
1.4 试验和测试部分
1.4.1 测试目标
2017年是PoC测试之年，3.5GHz是国内的目标测试频率，CMCC针对eMBB场景设定了KPI。测试计划如下，测试要求和目标是：PoC测试床需要基于5G study item的框架来开发，产品架构能够固定下来，系统硬件能够满足预商用产品的需求。
PoC测试分为3个阶段，第一阶段是明确(编写)设备规范，第二阶段是测试系统开发(assembly)，第三阶段是试验和测试。测试分为实验室测试和外场测试。实验室测试面向系统功能和技术可行性验证，外场测试则面向吞吐量、时延和覆盖等关键性能指标。
外场测试初测试将选择4到5个城市进行，采用典型的密集城区7个站部署的方式。
1.4.2 实验室测试
实验室测试的主要用于在可控的环境下分析和验证核心网、基站和终端的不同测试方法，同时促进测试设备的开发工作。
1.4.2.1 核心网
核心网平台需要对平台的软件和硬件以及功能进行测试。
平台：应该采用通用平台进行5G测试，网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)应当适应资源分配、计算、网络化(networking)和数据存储功能等需求。进一步讲，测试应当包括不同数据中心间的资源管理、资源分配和切片管理的统一原则。
功能：部署面向业务的网络架构，以满足UE基本的接入和移动性需求。具体测试条目包括:切片、移动管理、进程管理、QoS、边缘计算、开放业务特性、网络互操作等方面。(详细内容请参见原文稿)
1.4.2.2 基站
5G基站PoC验证包括基本的功能测试、性能测试、基带单元测试和有源天线单元(AAU)测试。
基站性能测试主要包括MIMO性能测试和系统容量测试。容量测试将采用模拟信道测试(conductive test)、OTA以及CPRI测试三种方式。
BBU原型机测试包括：验证满负荷条件下BBU的硬件容量；验证BBU的敏捷性和扩充性；验证CU对RAN-VNF动态资源分配的基本特性；研究数据吞吐量和交换特性；研究实时处理能力；研究平台的稳定性以及迁移的性能等。
AAU测试中RF测试可以采用信道模拟器测试(conductive test)和OTA测试。Conductive test用于测试传统的RF参数，比如发射功率、ACLR、EVM、灵敏度、ACS等。OTA测试用于测量传统RF参数以及波束域参数,下行参数包括EIRP、EVM、ACLR、带外辐射等，上行参数包括EIS、ACS、阻塞等，波束域参数包括波束宽度、主波束方向、旁瓣抑制率(SLSR)、前后比等。
1.4.2.3 终端设备
对于VR和视频等不同业务，5G设备可分为不同类型。除了智能终端和CPE外，可穿戴设备以及AR/VR设备也属于5G终端。
5G终端设备测试可以分为多个方面，如通信功能测试、通信性能测试、RF性能测试、功耗测试、OTA测试以及高速火车测试等。
1.4.2.4 测试设备需求
另外，指导建议中还对核心网、基站、AAS和终端等设备所需要的测试设备的特性进行了分析和说明，详见原文稿。
1.4.3 外场测试
对于网络拓扑和规模，考虑采用至少7个支持新空口的宏蜂窝基站，应该尽可能复用F频段的站址资源。
测试区域考虑中心小区和7个站整体覆盖两种类型，采用满buffer进行 FTP/UDP上载/下载。
测试项目包括峰值速率(UL/DL单用户峰值速率和小区峰值速率)、平均吞吐量(SU-MIMO和MU-MIMO下平均UL/DL小区吞吐量)、覆盖范围(单小区/多小区)、时延(控制面/用户面)、移动性(切换时延、切换成功率)、核心网络架构等。
2. 总结
中国移动发布“3.5GHz5G系统样机技术指导建议”，对国内外5G设备研发具有指导意义，也为5G产业链和生态系统的进一步完善提供了技术保障。
诚如前言中所提到的，CMCC与业界合作持开放态度，包括核心网络、传输网络、基站、芯片、终端设备、测试仪和解决方案等各个方面。CMCC鼓励业界各类合作商参与CMCC的5G测试，发现和解决5G系统开发中的各类问题和瓶颈。
下载地址：http://gtigroup.org/news/gti/2017-02-24/10157.html
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