《5G NR物理层技术详解：原理、模型和组件 》 —1.3　5G NR全景视图

1.3　5G NR全景视图

5G无线接入技术（从2016年开始被称为5G NR）的研究和概念发展大约开始于十年前，受新的鼓舞人心的应用和商业案例所激励。对5G研究的努力和投入让我们看到5G的测试床不仅出现在产业界，也出现在很多大学校园。和前几代蜂窝系统一样，5G NR也是基于全球的共同努力和协作—在全球或者地区层面讨论新的5G NR频谱划分，并且基于国际电信联盟（International Telecommunications Union，ITU）定义的5G需求，3GPP制定了全球化的5G NR标准。为了全面了解5G NR的发展情况，接下来我们将讨论和介绍频谱分配和监管、标准化进程、主要用例及其要求、一些预商用试验和预期的商用部署。

1.3.1　5G标准化

NR 和LTE规范是由3GPP开发的。3GPP是由来自亚洲、欧洲和北美的7个地区和国家标准化组织（ARIB、ATIS、CCSA、ETSI、TSDSI、TTA和TTC）联合成立的。3GPP产生技术规范，然后由标准化组织转为标准。3GPP成立于1998年，最初目的是为第三代（3G）移动通信开发全球适用的规范。自此之后，3GPP的范畴不断扩大，目前包括发展和维护第2代（2G）GSM、第3代（3G）WCDMA/HSPA、第4代（4G）LTE和第5代（5G）NR/LTE Evolution的规范。

国际射频（Radio Frequency，RF）频谱由国际电信联盟无线通信部（ITU-R）管理。ITU-R还负责将技术规范（比如从3GPP）转换为国际标准，包括没有包含在3GPP标准化组织中的国家。ITU-R还为国际移动电信（International Mobile Telecommunications，IMT）系统定义频谱。IMT系统与3G往后的不同代的移动通信系统相对应。3G和4G技术分别包含在IMT-2000和IMT-Advanced推荐技术中。ITU-R新推荐给5G的是IMT-2020，计划在2019—2020年开发。

ITU-R自己不产生详细的技术规范，而是和各个地区的标准化组织合作制定满足IMT技术的要求。真正的技术是由其他组织（比如3GPP）开发的，并且提交给ITU-R作为IMT技术候选方案。该技术根据指定的要求进行评估，然后被批准为IMT技术方案。ITU-R为特定的IMT系统的无线接口技术规范推荐无线接口技术并且提供相应的详细规范，该规范由相应的标准化组织维护。IMT-2000无线接口候选规范包括六种不同的无线接口技术，而IMT-Advanced只包含两种。与前几代不同，对于5G，不期望提交存在竞争的技术作为IMT-2020的候选，而仅仅提交基于3GPP的技术。3GPP将LTE Evolution和NR一起提交给IMT-2020作为候选系统。

大约每隔十年，无线通信就会出现一代新技术。但是，各个系统还会继续自己的演进步伐，不断增加新的功能。3GPP规范被分为不同的版本（release），每一个版本包括完整的规范和该版增加的新功能。这意味着一个特定的版本包括了组建一个完整蜂窝网络需要的所有组件，而不仅仅是新增加的功能。当一个版本完成时，功能就会冻结并且正式发布用于实现。当一个版本被冻结后，只允许必要的修正。更多新功能提议只能进入下一个版本。不同版本的工作会有重叠，所以常常是在当前版本工作进行中，新版本的工作已经开始。版本必须向后兼容，这样基于某一个版本开发的用户设备（User Equipment，UE）就可以在基于前一个版本实现的小区中使用。LTE的第一个版本是属于3GPP release 8规范的一部分。LTE release 10又称为LTE-Advanced，因为它被ITU-R批准为IMT-Advanced技术。市场上将LTE release 13称为LTE-Advanced Pro。

3GPP的日常工作分为研究项目和工作项目。研究项目专注于概念的可行性研究，研究结果汇总于技术报告（Technical Report，TR）。研究项目结论达成一致后将在工作项目中做更详细的标准化工作，会定义特性并且最终写进技术规范（Technical Specification，TS）。3GPP的技术规范分成多个系列，编号遵循TS XX.YYY，其中XX定义了系列。NR的无线规范是38系列。所有3GPP发布的规范都在www.3gpp.org公开发布。

3GPP组织层面包含三个技术规范组（Technical Specification Group，TSG），TSG无线接入网络（Radio Access Network，RAN）负责无线接入规范。TSG RAN又包括6个工作组（Working Group，WG），其中RAN WG1负责物理层技术规范。WG一年开四次TSG全体成员会议。3GPP基于成员共识做出决定。

图1-4给出了ITU和3GPP的时间表以及预期的5G商用设备开发计划。5G NR的标准化工作始于2016年4月的3GPP全会，目标是在2020年之前可以商用。3GPP采用分阶段的方法来制定5G规范。第一个标准化阶段是包含有限的NR功能的NR release 15，到2017年年底完成非独立组网（Non-Stand-Alone，NSA）的工作，到2018年中期完成独立组网（Stand-Alone，SA）的工作。第二个标准化阶段是NR release 16，预期将满足所有IMT-2020的要求并计划在2019年完成。

图1-4　5G全景视图

目前5G标准化进程正在加速，5G预商用试验也在全球展开。基于release 15规范，遵从3GPP的基站和终端已经在开发中。商用部署预期分为两个阶段。第一阶段NR商用部署预期在2019年，基于release 15规范。第二阶段NR商用部署将于2021年开始，基于release 16规范。可以预见的是，2020年之后3GPP还将继续NR规范的演进，产生包含更多功能和特性的一系列新版本的规范。