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加快5G研究步伐,大唐全力打造5G预商用产品

专题策划李展│文

4G给我们的生活带来极大的改变,而即将到来的5G时代,将会创造出一个全新的万物互联的世界。结合工信部5G技术试验验证“三步走”的规划,大唐移动制定了自己的5G发展战略,积极进行新技术验证、新基站产品开发以及新网络验证等方面的工作。

当前,移动通信的发展给人们带来愈加便利的生活方式,使得人们对5G网络更加期待。随着2020年5G预商用时间的接近,5G的关注度被提升到一个新的高度,5G的标准化和产业化发展也进入冲刺阶段。

在5G标准方面,非独立5G新空口标准将于2017年12月完成,2018年3月冻结。3GPP公布的5G进展时间表揭示,2018年6月将完成5G标准的第一个版本(3GPP Release 15),同时,在2017年12月增加一个非独立组网的5G新空口的版本,以满足部分运营商在2019年商用5G的需求。5G标准实质上是在加速。

3GPP 5G标准规划

在技术产业方面,巴塞罗那举行的2017年世界移动大会(MWC2017)上,世界各地运营商、设备商们展示了各自的5G研发成果;中国移动也在香港发出了2018年构建5G核心网,2019年推进5G无线网建设的声音,有望进一步拉近5G预商用的时间点。

结合工信部5G技术试验验证“三步走”的规划,大唐移动制定了自己的5G发展战略,积极进行新技术验证、新基站产品开发以及新网络验证等方面的工作。

参与5G一阶段技术测试,大唐测试结果优异

2016年9月,工信部组织的5G第一阶段技术测试完成,对5G关键技术性能等进行验证,进一步推进了5G关键技术等研究工作。

在此阶段的测试中,大唐进行了无线技术和网络技术两方面的测试工作。

其中,无线部分,利用统一的5G综合验证平台,进行了包括大规模天线、非正交多址、超密集组网三个方面的技术验证测试。大规模天线方面,大唐测试了业内规模最大的支持3.5GHz频段、支持256天线的有源天线阵列,小区峰值速率超过4Gbps,可支持20个数据流的并行传输,频谱效率达到4G的7~8倍以上;针对物联网大连接能力的提升,大唐引入非正交多址技术,通过PDMA图样分割非正交多址接入技术可实现3倍以上多用户接入能力的提升;超密集组网方面,大唐业内首家实现并验证3.5GHz频段的小基站超密集组网,在300平方米范围密集部署8个小站,测试结果表明,流量密度>10Tbps/km­­2,充分验证了5G对超高流量密度的支持能力。

而在网络部分,大唐搭建了业内首个基于Openflow标准的5G测试系统,测试验证了网络切片、移动边缘计算、控制承载分离以及网络功能重构等技术,实现了端到端的完整系统级验证。

加速5G产品研发,致力构建5G新网络

为了进一步验证5G不同应用场景的技术解决方案,针对正在进行的5G新网络的测试验证,2017年,大唐开发了5G预商用产品,包括5G基站产品以及5G核心网,同时开发了用于网络测试的5G终端设备。

在基站设备开发方面,开发的BBU预商用产品,具备单板100M的处理能力,支持5G架构中CU/DU分离功能;大规模有源天线阵列(Massive MIMO AAS)设备,适用于室外网络宏覆盖场景,该有源天线阵列工作在3.5G频段,具备64通道,128天线,可支持200M信号带宽,小区峰值速率、频谱效率等较之4G有了进一步的提升,更好地满足5G网络业务的要求。除此之外,大唐还开发了小型化4通道PAD RRU,可用于网络微覆盖及超密集组网(UDN)等场景,该款产品可工作在3.5G和4.9G频段,支持 U/C分离,双连接等功能,体积小巧,功能强大。预计2018年,大唐5G基站平台将反向支持4.5G,形成4.5G/5G兼容的商用基站平台。

在5G高频段产品方面,大唐与中电集团合作,开发了一款工作在25~27G频段的毫米波样机,该设备支持1G工作带宽,拥有较小的体积和较高的性能,适用于室内覆盖场景。这些基站产品的研发,使得未来大唐具备5G高、低频混合组网能力。

针对5G核心网设备的开发,大唐主要进行了包括云平台、5G NGC网络新功能、网络功能切片部署与迁移以及5G 新形态网络设备等方面的工作。大唐网络功能虚拟化(NFV)电信云平台可满足电信业务高吞吐和实时性的要求。在快速部署方面,可实现5G边缘及核心DC的快速部署,满足5G的多样化场景;而相应的操作系统平均延迟2-5微秒,具备高实时性,处业界领先水平;同时,MEC单节点可提供100G大容量虚拟交换,可堆叠实现400T的交换容量,吞吐量较高并且具备400万条5G业务数据大连接能力。在5G NGC网络新功能方面,支持网络功能单元的灵活部署,实现包括SMF、UPF、NEF、PCF等5G功能;网络功能切片部署与迁移方面可实现SSF、Slice-Controller及网络切片生命期管理(上线,扩缩容,迁移,重构,跨DC部署等)等,支持多场景网络切片构建,未来能够按照客户的需求、应用场景定制网络,帮助运营商快速、高效的服务于不同行业客户的不同业务;同时,大唐开发了通用服务器、虚拟化平台等5G新形态网络设备,进一步构建5G网络云平台。

未来,移动边缘计算(MEC)是5G的一个重要应用场景,在基于5G网络能力开放的MEC方面,大唐进行了先进云平台技术及高性能业务支撑技术的研究,使得第三方应用可被部署到网络边缘。基于大唐统一的云平台,MEC可灵活支持多业务集成及多场景解决方案,兼容目前网络及未来5G网络架构,致力构建5G新应用环境。

为了支撑5G技术试验,大唐同步开发了5G测试终端。该测试终端支持3.5G 200M+4.9G 200M带宽、支持4天线4T4R、支持定点和车载多种安装方式;软件功能方面支持 eMBB、uRLLC、mMTC等多场景测试,支持新多址,可模拟多终端接入,支持移动性、增强双连接等功能。同时,大唐联仪也进行了5G仪表的开发,从而实现对5G的系统模拟、业务模拟以及空口测试等。至此,大唐具备了提供5G完整端到端解决方案的能力。

建设5G试验网,大唐全力推进5G系统验证

为更好地验证5G网络及5G基站设备的性能,大唐已经开展了相关的测试准备工作。目前,在北京怀柔进行了站点勘察与建设,构建起一整套完整的宏微立体覆盖5G试验网,进行外场速率与覆盖能力等方面的测试,以完成5G新网络的技术验证。

2017年3月,基于怀柔外场测试环境,大唐完成了业内首次5G低频段宏微基站切换,同时,完成了室外定点速率、移动拉远及4G/5G覆盖对比等测试。此外,大唐携手产业链伙伴启动了大唐5G产业合作伙伴计划,并成立了5G无线网络与应用联合创新实验室,积极构建5G产业生态圈。

大唐5G怀柔试验网示意图

针对怀柔试验网,大唐将分阶段建设,实现完整的5G测试环境。2017年10月前后,将建成5~7个站的连片覆盖网络,支持站间切换、无线组网性能测试;2018年6月前后,将搭建完成新型网络架构,本地和中心分级控制,回传网络连接中心EPC等,支持第三阶段网络架构测试,支持 CU/DU分离、网络切片、4G/5G互操作等。怀柔5G试验网的建设,标志着大唐5G已经进入系统验证阶段。

4G给我们的生活带来极大的改变,而即将到来的5G时代将会创造出一个应用场景更加广阔的移动通信网络。为了更早的迎接5G的到来,国内外运营商、设备厂商积极参与5G研究,大唐也积极参与5G标准制定,研发5G预商用产品,构建5G试验网络,全力推进5G产业布局,为5G的发展做出贡献。