究竟怎么樣？揭秘5G二階段六大場景測試

王欣+高超+逄丹

經(jīng)過了產(chǎn)業(yè)鏈一年的努力，5G技術(shù)研發(fā)試驗第二階段測試（以下簡稱5G第二階段測試）終于圓滿收官。

在近日召開的“第二屆5G創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇”上，IMT-2020（5G）推進組無線技術(shù)工作組副組長魏克軍介紹了5G第二階段測試頻段和試驗體系以及參與測試的設(shè)備廠商和儀表廠商的測試完成情況，并詳細(xì)地介紹了5G第二階段測試幾大場景的具體測試結(jié)果。

場景不過關(guān) 5G就很遠(yuǎn)

眾所周知，去年底，我國開始了5G第二階段測試。

具體來說，5G第二階段測試不再局限于單點技術(shù)測試，而是要面向5G典型場景測試，并將聚焦實現(xiàn)5G連續(xù)廣覆蓋、熱點高容量（高低頻）、低頻高可靠、低功耗大連接、低時延高可靠等典型場景及混合場景下的技術(shù)方案。同時參與測試企業(yè)也不局限于之前的5個設(shè)備商，芯片、儀表廠商也將參與其中，開展產(chǎn)業(yè)鏈的對接測試。

不得不說，5G典型場景測試對5G商用部署至關(guān)重要，場景測試不過關(guān)，5G就很遠(yuǎn)。

值得一提的是，在5G試驗頻率方面，IMT-2020（5G）推進組去年申請了低頻3.4GHz-3.6GHz頻段，而今年，經(jīng)工信部批復(fù)，5G技術(shù)研發(fā)試驗繼續(xù)增設(shè)4.8-5.0GHz、24.75-27.5GHz和37-42.5GHz三個頻段。

在5G研發(fā)試驗體系方面，分為無線測試規(guī)范和網(wǎng)絡(luò)測試規(guī)范等12種規(guī)范，包含215個相關(guān)的測試?yán)?。對于無線測試規(guī)范，涵蓋了高低頻混合場景、其他混合場景等測試方法。對于網(wǎng)絡(luò)測試規(guī)范，涵蓋了核心網(wǎng)以及無線網(wǎng)的試驗樣機設(shè)備的要求和相應(yīng)的測試方法。

在參與測試的廠商的表現(xiàn)方面，就參與測試的5家設(shè)備廠商來看，華為完成了全部場景測試，中興完成了除5G核心網(wǎng)測試之外的所有測試。愛立信和大唐完成了5項測試。而諾基亞貝爾開展了連續(xù)廣域覆蓋、低時延高可靠等測試。

對于芯片儀表廠商和系統(tǒng)設(shè)備廠商的對接情況，是德科技完成了與華為、愛立信、中興、大唐、上海諾基亞貝爾這5家系統(tǒng)設(shè)備廠商的對接測試。羅德與施瓦茨完成了和華為、愛立信和中興3家廠商對接測試，大唐聯(lián)儀完成了與華為和大唐的對接測試，英特爾與愛立信、諾基亞貝爾進行了對接測試。

在5G第二階段測試中，測試組對5G核心網(wǎng)進行了測試，測試內(nèi)容包括孵化架構(gòu)、主要的業(yè)務(wù)流程、網(wǎng)絡(luò)切片和移動編譯計算。

據(jù)介紹，在5G核心網(wǎng)測試中，華為完成了全部測試項，大唐完成了大部分測試項，而愛立信、中興、上海諾基亞貝爾會將按計劃開展相應(yīng)的測試。

從5G核心網(wǎng)測試的總體情況來看，參與測試的企業(yè)都采用了通用的服務(wù)器以及高性能電信云平臺，采用了開源的OpenStack技術(shù)，基于5G的架構(gòu)，實現(xiàn)了核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)功能，以及網(wǎng)絡(luò)部署、業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)能力。同時，驗證了一系列的關(guān)鍵技術(shù)，包括服務(wù)化架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計算以及5G的業(yè)務(wù)流程等。

第三階段測試即將啟動

IMT-2020（5G）推進組組織的5G技術(shù)研發(fā)試驗是5G發(fā)展過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于推動5G關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，驗證5G技術(shù)方案，支撐全球統(tǒng)一5G標(biāo)準(zhǔn)研制具有重要意義。5G第二階段測試的圓滿收官，也意味著5G技術(shù)研發(fā)試驗第三階段試驗將于2017年底、2018年初啟動，測試將遵循統(tǒng)一的5G國際標(biāo)準(zhǔn)，并基于面向商用的硬件平臺，重點開展預(yù)商用設(shè)備的單站、組網(wǎng)性能及相關(guān)互聯(lián)互通測試，計劃在2018年底前完成。

來自IMT-2020（5G）推進組的專家表示，9月已經(jīng)啟動面向第三階段的試驗規(guī)范起草，分階段制定基于NSA（非獨立組網(wǎng)）架構(gòu)和SA（獨立組網(wǎng)）架構(gòu)的規(guī)范。

與此同時，測試環(huán)境建設(shè)已經(jīng)全面啟動，2017年底完成傳輸建設(shè)，2018年3月完成環(huán)境建設(shè)。第三階段測試將于2018年第一季度正式啟動。

連續(xù)廣覆蓋場景：峰值超10Gbps，達(dá)標(biāo)

連續(xù)廣覆蓋場景是移動通信最基本的覆蓋方式，以保證用戶的移動性和業(yè)務(wù)連續(xù)性為目標(biāo)，為用戶提供無縫的高速業(yè)務(wù)體驗。

該場景要求能夠在小區(qū)邊緣、高速移動等惡劣環(huán)境為用戶提供 100Mbps以上的用戶體驗速率。

在第二階段測試中對于連續(xù)廣域覆蓋場景，各廠商均采用64端口以上大規(guī)模天線，利用MU-MIMO技術(shù)和高階調(diào)制，通過多流來實現(xiàn)頻譜效率的提升。

魏克軍表示，測試結(jié)果顯示，單用戶峰值速率超過1.6Gbps，小區(qū)峰值速率超過10Gbps（200MHz帶寬），最高峰值速率可以達(dá)到28Gbps，能夠滿足ITU提出的對于峰值速率需最低達(dá)到10Gbps的性能指標(biāo)需求。

低時延高可靠場景：時延低于1ms，達(dá)標(biāo)

低時延高可靠場景主要面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等垂直行業(yè)的特殊應(yīng)用需求，這就要求該場景能夠為用戶提供毫秒級的端到端時延和幾乎100%的可靠性。

對于低時延高可靠場景，測試通過更短的子幀和自包含的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)更短的空口時延和更高的可靠性。

測試結(jié)果顯示，各廠商單向空口時延均小于0.64ms，可靠性能夠大于99.999%，這能夠滿足ITU提出的空口時延小于1ms和可靠性大于99.999%的性能指標(biāo)要求。

熱點高容量（高低頻）：速率、流量密度均達(dá)標(biāo)

熱點高容量場景主要面向局部熱點區(qū)域，為用戶提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足網(wǎng)絡(luò)極高的流量密度需求。該場景要求能夠達(dá)到1Gbps用戶體驗速率、10Gbps峰值速率和10Tbps/km2的流量密度需求。

對于熱點高容量（低頻）場景，就是常說的超密集組網(wǎng)場景，因為隨著小區(qū)網(wǎng)絡(luò)部署密度的增加，會大幅度提升網(wǎng)絡(luò)容量以及網(wǎng)絡(luò)的流量密度。這就會使網(wǎng)絡(luò)部署密度增加，使得小區(qū)干擾越來越嚴(yán)重。4家測試廠商利用虛擬小區(qū)技術(shù)，有效降低基站密度部署條件下的干擾，大幅提升網(wǎng)絡(luò)的流量密度。

魏克軍表示，測試結(jié)果顯示，各廠商的流量密度指標(biāo)均超過了36Mbps/m2，最高能夠達(dá)到107Mbps/m2，能夠滿足ITU提出的10Mbps/m2流量密度的性能指標(biāo)要求。endprint

而對于熱點高容量（高頻）場景，魏克軍表示高頻6GHz以上頻段是首次應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)，通過這次高頻測試，IMT-2020（5G）推進組一方面希望能夠驗證高頻技術(shù)方案的設(shè)計。另外一方面，希望通過這次測試，了解一下高頻頻段傳輸特性。對于毫米波頻段，在視距或反射徑比較豐富的場景下，可以獲得比較好的性能，但在非視距條件下，受植被或建筑等障礙物對高頻系統(tǒng)的性能影響非常嚴(yán)重。

3家參與測試廠商利用毫米波頻段的大帶寬，結(jié)合大規(guī)模天線及動態(tài)波束賦形技術(shù)，均可實現(xiàn)20Gbps以上的小區(qū)峰值傳輸速率，最高達(dá)到了62.25Gbps，可滿足ITU提出的10-20Gbps峰值速率性能指標(biāo)需求。

低功耗大連接：每平方米達(dá)百萬連接

低功耗大連接場景測試主要考察的是用戶系統(tǒng)的連接能力。

低功耗大連接場景主要面向智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用場景，具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接等特點。這類終端分布范圍廣、數(shù)量眾多，不僅要求網(wǎng)絡(luò)具備超千億連接的支持能力，滿足100萬/km2連接數(shù)密度指標(biāo)要求，而且還要保證終端的超低功耗和超低成本。

據(jù)介紹，該場景采用了多址技術(shù)，在相同的資源上來疊加不同用戶的傳輸數(shù)據(jù)，可以成倍提升用戶的連接能力；同時還采用了免調(diào)度的傳輸方式，這種方式可以有效地降低傳輸?shù)臅r延，簡化系統(tǒng)設(shè)計，還可以降低成本與功耗。

魏克軍表示，由于測試組目前沒有終端模擬器進行大連接用戶的連接，所以采用了另外一種方式。

也就是說，測試組統(tǒng)計了系統(tǒng)在10分鐘內(nèi)正確接收業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包的數(shù)量，并將其統(tǒng)一折算成每分鐘、每小區(qū)每兆的連接數(shù)。從測試結(jié)果來看，可以等效的滿足ITU的這種百萬連接每平方公里的用戶連接能力指標(biāo)要求。

高低頻混合場景：低頻上行覆蓋待解決

除了對ITU所確定的5G典型場景進行相應(yīng)的測試之外，5G第二階段測試還進行了混合場景的測試。而高低頻混合場景是未來5G非常典型的應(yīng)用場景之一，因此列入到了第二階段5G測試之中。

據(jù)了解，在此次測試當(dāng)中，測試組利用3.5GHz的低頻作為鉚點來傳輸信息，包括用戶覆蓋；利用26GHz高頻提升整個熱點容量，數(shù)據(jù)面在PDCP層進行了分離。

整個測試共有多個測試子項，分別是室外定點速率、移動拉遠(yuǎn)、射頻和無線網(wǎng)高層協(xié)議。

在室外定點速率測試中，測試組分別在靜止條件和移動條件下進行了測試。在靜止條件下，測試組采用3.5GHz和26GHz雙連接，單用戶峰值超過了20Gbps，4個用戶小區(qū)峰值超過了65Gbps。在移動條件下，高低頻重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)，小區(qū)峰值達(dá)到了18.2Gbps。值得注意的是，測試組也統(tǒng)計了平均吞吐量，非NLOS條件下可以達(dá)到7.8，NLOS條件下達(dá)到4.34，高頻達(dá)到618米，低頻達(dá)到120公里。

在移動拉遠(yuǎn)測試中，測試組在同一個位置上，分別部署了3.5GHz、4.9GHz和26GHz三個基站。測試中發(fā)現(xiàn)，26GHz NLOS的點發(fā)生在630米處，同樣的4.9GHz的上行點也大概在630米處。通過這種控制，測試組把4.9GHz進一步拉遠(yuǎn)，下行點發(fā)生在2.3公里處。相比較之，3.5GHz上，上行點發(fā)生在830米，下行點發(fā)生在3公里處。通過這個測試，測試組發(fā)現(xiàn)，低頻上行覆蓋較受限，這個問題未來需要解決。

縱觀整個拉遠(yuǎn)測試，26GHz對NLOS非常敏感，隨著距離的增加，信燥比下降幅度非常陡峭。3.5GHz和4.9GHz的傳播特性基本一致，不過后者較前者的覆蓋面積少大約36%。

在第二階段測試中，測試組進行了射頻測試。據(jù)介紹，在這項測試中，測試組用第三方測試儀表，對頻段帶寬、輸出功率、發(fā)射功率精度、發(fā)射關(guān)斷功能等重點測試指標(biāo)進行了測試，同時完成了芯片儀表廠商與系統(tǒng)廠商的動能對接，大唐聯(lián)儀、展訊、MTK、英特爾、是德和羅德都參加了上述對接測試。通過這項測試，測試組主要是驗證5G新空口的參數(shù)及幀接口、編碼、多址、靈活性等相關(guān)的技術(shù)。

在第二階段測試中，測試組也對無線網(wǎng)高層協(xié)議進行了測試，測試重點是CU/DU分層架構(gòu)、新空口以LTE雙連接，測試內(nèi)容涵蓋了小區(qū)的管理功能、基本的業(yè)務(wù)功能、DU間的協(xié)同性和動態(tài)資源的調(diào)整。華為、中興初步驗證了采用CU/DU分層架構(gòu)的可行性。同時還對雙連接等進行了初步的驗證。

其他混合場景：驗證自主空口技術(shù)架構(gòu)

除了對ITU所確定的5G典型場景進行相應(yīng)的測試之外，測試組還進行了其他混合場景的測試。

據(jù)介紹，ITU目前定義的三大場景是mMTC、eMBB、uRLLC，這三大場景有非常大的差異性，這就要求測試組針對不同場景進行相應(yīng)的技術(shù)方案的設(shè)計。

魏克軍表示，對于每一種場景，測試組采用的關(guān)鍵技術(shù)以及它的參數(shù)范圍是有很大的區(qū)別的。

我國提出了靈活可配置的統(tǒng)一的空口技術(shù)架構(gòu)，在第二階段測試中測試組也是對這種統(tǒng)一的空口架構(gòu)做了一些技術(shù)驗證。

具體而言，測試組把200MHz帶寬進行了劃分，其中180MHz用于eMBB場景，20MHz用于uRLLC場景，2RB用于mMTC場景。通過測試，在eMBB場景下，小區(qū)吞吐量達(dá)到了16.32Gbps；uRLLC空口時延低于0.407ms；mMTC場景下，用戶連接能力達(dá)到2.53M，滿足三大典型常性下的性能指標(biāo)要求。endprint