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3GPP大揭秘:5G标准是怎么产生的

2019/9/11 1:18:51 我要评论

10月28日消息 有人说,3GPP是一个神秘的组织。这个全球最大的标准化组织向来以严谨、专业著称,但是除了发布和制定规范之外,关于3GPP这个标准化机构本身却鲜有人知。

日前,进入3GPP工作近两个月的TSG RAN1主席陈万士博士在京做了一场“揭秘3GPP”的沙龙,为我们揭开了这个行业组织的面纱。

据悉,陈万士博士在3GPP主要负责物理层空中接口(OTA)的标准化工作。他拥有17年的电信行业从业经验,任职于多家电信企业,自2006年加入高通研发团队,参与了很多技术的部署和标准化工作。今年8月份,高通公司的陈万士博士击败另一位竞选人当选为新一届RAN1主席。

定义完整端到端系统规范

不是通信业内的人对3GPP恐怕不甚了解,其实就算是通信圈里的人对它也是知之甚少。3GPP是The 3rd Generation Partnership Project(第三代合作伙伴计划)的简称,成立于1998年12月,由全球七大标准制定组织(SSO)合作形成,超过550家成员公司,这些公司来自于40多个国家,包含网络运营商、终端制造商、芯片制造商、基础制造商以及学术界、研究机构、政府机构。

中国与3GPP结缘是在1999年6月,中国无线通信标准研究组(CWTS)在韩国正式签字同时加入3GPP。目前,我国的三大运营商以及主流的通信设备商都是其成员。

随着5G时代的临近,越来越多的行业和实体企业参与到3GPP的生态系统中,3GPP的影响力日益增强并拓展至传统移动领域以外。

3GPP规范和研究是由成员公司、工作组和技术规范组级共同推动。

3GPP工作组分为RAN、SA以及CT等三大方面,RAN主要负责无线接入网络相关的内容,SA主要负责业务和系统概念等相关的内容,CT负责核心网和终端等相关的内容,内部还有16个专门工作组。

据悉,3GPP最初的工作范围是为第三代移动通信系统制定全球适用技术规范和技术报告,随后3GPP的工作范围得到了改进。目前,所做的项目涉及蜂窝电信网络技术,包括无线接入、核心传输网络和服务能力,包括编解码器、安全性、服务质量等工作,从而提供完整的系统规范。

对于一个标准化组织来说,手里能掌握多少有含量的技术规范,才能拥有多少话语权。据悉,目前3GPP手里掌握1200个活跃的技术规范以及数十万个技术提案。

3GPP的主要作用是确保行业需求,不同厂商之间实现无缝互操作,为移动提供其所必须的全球规模。

工作是协作式系统级工程

了解了3GPP是一个什么样的公司之后。下一步,就该分析3GPP的工作覆盖哪些范畴?具体如何开展?

上文提到3GPP工作组分为RAN、SA以及CT等三大方面,所以3GPP的主要工作就是围绕这三个方面展开。3GPP内部还有16个专门工作组(WG),对接不同的项目。

需要指出的是,这些技术规范组和工作组的主席和副主席都来自3GPP的成员公司并通过选举产生,必须客观中立,并代表3GPP工作。技术规范组选举每两年一次,最多可任职两届。他们的主要职责是负责组内工作的整体管理和进度,根据个体成员提案管理会议日程,确保符合3GPP工作流程和政策。

3GPP的工作是协作式系统级工程,是分散进行的。3GPP的系统设计工作由多个工作组逐个进行决策,仅少量端到端监管,其管理方式类似于其他所有复杂的系统级工程,例如喷气式飞机。这就需要全部工程工作依赖于各成员的研发工作、技术发明和相互协作。

总体来看,共分为四步:第一,早期研发及向管理层提交项目提案;第二,将项目细分至专业领域;第三,进行可行性研究及探索不同技术解决方案;第四,根据议定的工作技术开发解决方案。

来自于3GPP外部的企业向3GPP提供概念提案要经过批准阶段,然后是技术报告阶段,最后进入产品研发阶段。有时,3GPP会提出修改请求。也就是说要经历五个阶段:从愿景和概念到项目提案再到可行性研究项目、开发工作项目最后到商用部署阶段。

不同于很多人的想象,3GPP的大多数技术决策并不经过会议投票形成,它的决策是由技术推动,并来自基于共识且向全体成员开放的流程。

3GPP成员通过“提案”提出不同的解决方案和技术,接着提案在3GPP会议上进行公开讨论。然后,任何成员可在任何时候对一项提案提出反对(也就是说可以在3GPP会议之外继续对一项提案及替代性提案进行讨论)。最后,在3GPP的技术报告和技术规范中,绝大部分内容是3GPP成员在原始提案基础上做出改动的成果,过程中充满讨论和协商。

据悉,3GPP的提案有不同的类型,比如有概念提案、修改请求等等。对于3GPP来说,提案的质量比数量要重要的多,因为不是所有的提案都具有同等的价值。3GPP技术决策和规范并不是通过接受或反对个别提案的直接机制而建立,而是通过对具体核心概念的渐进式协作完善来完成。再者,难以评估单一技术提案的影响力,许多提案主要集中在一个特性或者一项研究的某一部分,因此难以实现标准化。

在3GPP看来,技术提案按数量算并不科学。因为蜂窝技术建立在过往3GPP内部以及整个产业所完成的工作技术之上。还有可能出现另一种情况,成员公司会向其驻3GPP代表提出奖励以最大化提案数量。另外,数据库是为工程师建立的,并不适合进行宏观分析,容易出现不同诠释。

技术规范是3GPP工作完成的最终成果

目前,3GPP有超过1200个活跃的3GPP技术规范,每个规范的制定都是基于数百个提交的提案,每个提案都至少有一位报告人(编辑者和管理者),遵循工作组的指导,制定的技术规范组负责在季度会议上对功能稳定的规范进行冻结,下游制造商再利用技术规范进行产品开发。

规范通过5位数字标识,该识别号将规范分类至有意义的技术类别。

3GPP通过Release(版本)将最新的技术特性引入到蜂窝系统,跟主流操作系统的不同版本类似,全新特性通过不同3GPP Release(版本)引入,例如4GLTE在超过8个不同版本中持续演进。

3GPP规范通过高度迭代的方式演进,但是构建在之前版本的基础之上以支持后向兼容。例如,LTE Rel-10用户设备可在LTE Rel-8基站工作。反之,LTE Rel-8用户设备也可在LTE Rel-10基站工作。

总之,无线通信技术的全新特性可通过不同3GPP Rel引入。包括:

    衡量实际进程:新特性功能性冻结,可投入部署;

    自适应:基于某个版本中的一组冻结规范即可构建系统;

    交错推进:3GPP多个版本的不同阶段工作可并行展开;

    迭代:版本中不止包含新完成的特性,各个版本都构建在之前版本的基础之上。

    企业与标准化组织相辅相成

    目前,3GPP正在驱动5G的发展,所有组织成员都积极投身于下一代无线通信技术中去。标准化组织内不乏通信巨头的身影。很多比较有影响力行业巨头,比如高通、华为、中兴等都在积极地推动5G的发展。

    标准制定向来都是通信业企业的必争之地。目前,5G时代的的空口标准尚未有定论。3GPP正在加紧制定5G新空口标准,接下来围绕5G新空口标准,各个设备商必将有一番争夺。

    高通抢得先机,已经完成首个基于3GPP 5G新空口(5G NR)标准工作的5G连接。业界普遍认为,高通引领的5G新空口有望成为全球5G标准。据悉,该5G连接采用了高通的6GHz以下5G新空口原型系统完成,展示了利用5G新空口技术可高效实现每秒数千兆比特数据速率,并较当今4G LTE网络显著降低时延。该5G新空口原型系统可基于3.3GHz至5.0GHz的中频频段运行,连接的成功完成是5G新空口技术大规模快速验证和商用进程中的一个重要里程碑。

    同时,高通还发展多项关键的5G技术。在千兆级LTE、信道编码、独立子帧、毫米波移动化、大规模MIMO等5G关键技术上都有相应的研究和部署,和网络运营商联合进行具有影响力的试验和早期部署。此外还发布了全球首个5G NR多模调制解调器X50,为5G的商用奠定了基础。

    在5G标准、技术和研发方面,高通始终保持着领导地位。据悉,高通为5G付出的研发投入已经高达460亿美元。高通在接下来的工作当中计划同时进行5G新空口非独立模式(NSA Mode)和5G新空口独立模式(SA Mode),计划要在2017年底R15中完成NSA Mode的部署,这被高通视为中期里程碑,并且计划在2018年年中R15末前完成SA Mode的标准规范。


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