详解全球5G标准化进展

中国通信标准化协会工程师|韩冬

中国信息通信研究院技术与标准研究所副主任|徐菲

中国信息通信研究院技术与标准研究所高级工程师|郎保真

在5G研发的众多环节中，标准制定无疑是重中之重。对于5G标准，业界已经达成普遍共识，希望最终能够形成全球统一的标准。

4G成熟商用后，人们把眼光放到了更快更强的5G上。5G商用预计在2020年前后，可支持更多样的应用。为了让用户有更好的体验，同时降低成本，业界各方致力于建立全球统一的5G标准。本文对主要的5G国际标准化组织和国内标准化的进展进行了介绍。

在4G成熟应用并驱动移动互联网迅速发展的同时，5G正悄悄走来。5G作为新一代移动通信技术发展的主要方向，在提升用户大带宽、高速率业务体验的同时，可进一步满足低时延、高可靠、大连接、广覆盖等物联网应用需求，成为推动国民经济和社会发展、促进产业转型升级的重要动力之一。全球主要国家和地区正纷纷通过出台战略规划、部署重大项目、发布频谱规划等方式引导5G发展，5G的标准化和商用进程也在显著加快。

在5G研发的众多环节中，标准制定无疑是重中之重。对于5G标准，业界已经达成普遍共识，希望最终能够形成全球统一的标准。为此国际、国内标准组织高度重视、积极谋划，推出时间表和标准体系，为5G发展助力。

5G首个标准出炉奠定商用基础

规划 时间表

国际上研究5G的主要标准化组织有国际电信联盟（ITU）和第三代合作伙伴计划（3GPP）。二者分别给出了规划时间表，如图1所示，侧重点不同，相辅相成，共同推进。

图1 ITU和3GPP 5G规划时间表

IT U进展

2015年6月ITU完成了5G愿景的研究，该研究提出三大类应用场景，分别为增强移动宽带、海量机器类通信、超高可靠低时延通信，如图2所示。研究指出在5G系统设计时要充分考虑不同场景和业务的差异化需求。

除传统的峰值速率、移动性、时延和频谱效率外，该研究还引入了4个新增关键能力指标，包括用户体验速率、连接数密度、流量密度和能效，形成5G八大关键能力指标，相对于4G（IMT-Advanced）均显著提升，如图3所示，以适应多样化的5G场景和业务需求。

ITU在2017年6月完成IMT-2020(5G)最小技术指标要求的制定，确定了满足IMT-2020技术门槛的14项性能指标的详细定义、适用场景、最小指标值等。该14项性能指标包括峰值速率、峰值谱效、用户体验速率、5%用户谱效、平均谱效、区域流量、用户面时延、控制面时延、连接密度、能效、可靠性、移动性、移动中断时间、带宽、支持的业务类型以及支持的频段。

按照ITU的工作计划，ITU规划在2017年10月（WP5D#28）至2019年7月（WP5D#32）共计20个月的时间窗口内开展候选技术方案征集的工作，在2018年10月（WP5D#31）至2020年2月（WP5D#34）16个月的时间内开展对5G候选技术方案的独立评估工作，在2019年12月至2020年6月对满足最小技术要求和评估流程的候选技术进行评判，2019年12月至2020年底ITU开展5G技术标准建议书的制定，如图4所示。

ITU鼓励成员国和相关国际组织提交5G候选技术方案，收到候选技术方案后，将组织公开的技术评估。2017年6月，ITU完成一系列支持IMT-2020候选技术提交以及技术评估工作的关键文件，包括《IMT-2020最小性能要求》《IMT-2020评估方法》《IMT-2020候选技术提交模板》和《IMT-2020候选技术方案提交流程》。这些文件的发布拉开了评估工作的序幕，并为后续候选技术方案提交和独立技术评估奠定了基础。

3G PP进展

为兼顾不同运营商的需求，实现全球统一的5G标准，3GPP明确其5G将包含两个版本，2018年6月完成Release 15（R15），2019年9月完成Release 16（R16）。其中R15又分为两个子阶段：第一个子阶段是2017年12月完成非独立组网（NSA）的5G标准；第二子阶段是2018年6月完成可独立组网（SA）的5G标准。3GPP的5G标准加速，确保了5G NR产业链的统一，使全球移动通信产业受益。

历时九个月，经多次会议讨论，北京时间2017年12月21日，在葡萄牙里斯本召开的3GPP RAN第78次会议上，3GPP完成面向NSA的5G NR标准。包括中国移动、中国电信、中国联通三大电信运营商及华为、中兴在内的30家国内外电信公司就此发表声明：首个5G NR标准的发布为5G NR全面商用奠定了基础，将加快推进全球5G产业进程。

频谱 规划

为引导5G产业发展，抢占市场先机，主要国家纷纷制定5G频谱政策。

美国率先发布5G频谱规划，发力高频段通信。2016年7月14日，美国联邦通信委员会（FCC）通过将24GHz以上频谱用于无线宽带业务的规则法令，共规划10.85GHz高频段频谱，包括28GHz（27.5～28.35GHz）、37GHz（37～38.6 GHz）、39GHz（38.6～40GHz）共3.85GHz许可频谱和64～71GHz共7GHz免许可频谱。同时，美国正对600MHz频段进行反向拍卖，并开展3.5GHz频段共享试验，实现5G高低频频谱布局。

日本发布无线电政策报告，明确5G频谱范围。2016年7月15日，日本总务省（MIC）发布了面向2020年无线电政策报告，明确5G候选频段：低频包括3600～3800MHz和4400～4900MHz，高频包括27.5～29.5GHz频段和其他WRC-19研究频段。面向2020年5G商用，日本主要聚焦在3600～3800MHz、4400～4900MHz频段和27.5～29.5GHz频段。

韩国变更C频段规划，明确5G频谱高低频并重。2016年11月7日，韩国未来创造科学部（MSIP）宣布原计划为4G LTE准备的3.5GHz（3400～3700MHz）频谱转成5G用途，计划2017年回收已发放的3.5GHz频谱，后续作为5G频谱重新发牌。此外韩国已计划2018年平昌奥运会期间，由三个运营商在26.5～29.5GHz频段部署5G试验网络。

欧盟发布5G频谱战略，力争抢占5G部署先机。2016年11月10日，欧盟委员会无线频谱政策组（RSPG）发布欧洲5G频谱战略，确定5G初期部署频谱。3400～3800MHz频段将作为2020年前欧洲5G部署的主要频段，通过连续400MHz的带宽力争帮助欧盟在全球5G部署中占得先机。1GHz以下频段，特别是700MHz将用于5G广覆盖。24.25～27.5GHz频段将作为欧洲5G高频段的初期部署频段，R SPG建议欧盟各成员国保证24.25～27.5GHz频段的一部分在2020年前可用于满足5G市场需求。RSPG同时建议预留31.8～33.4GHz和40.5～43.5GHz频段用于5G。

图2 5G三大应用场景

图3 5G八大关键能力指标

我国要实现5G引领

政策 引导

我国政府高度重视5G发展，提出“5G引领”的发展目标，在5G方面成为技术、标准、产业、服务与应用的领先国家之一，综合竞争实力和创新能力进入世界前列。为实现该目标，政府在各项规划、战略中都对5G技术研发、标准和产业化布局等做出相关部署。

《“十三五”规划纲要》中指出，“要加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施，积极推进5G发展，于2020年启动5G商用。”《“十三五”国家信息化规划》中指出，“五代移动通信网络（5G）研发步入全球领先梯队。着眼5G技术和业务长期发展需求，统筹优化5G频谱资源配置，加强无线电频谱管理。”《国家信息化发展战略纲要》中指出，“明确将频率作为国家信息化发展的重要基础设施，强调要积极开展5G技术研发、标准和产业化布局，并在2025年建成国际领先的移动通信网络。”

随着2020的临近，各项政策措施也紧锣密鼓的出台。

2017年11月9日，工业和信息化部发布工信部无〔2017〕276号文《关于第五代移动通信系统使用3300～3600MHz和4800～5000MHz频段相关事宜的通知》，我国成为国际上率先发布5G系统在中频段内频率使用规划的国家。

图4 ITU关于IMT-2020的整体工作计划

2017年11月27日，国务院发布关于深化“互联网+”先进制造业发展工业互联网的指导意见，其中专栏1“工业互联网基础设施升级改造工程”里提出要在5G研究中开展面向工业互联网应用的网络技术试验，协同推进5G在工业企业的应用部署。

2017年12月22日，《标准联通共建“一带一路”行动计划（2018-2020年）》（以下简称《行动计划》）新闻发布会在国家标准委召开。《行动计划》提出，要深化基础设施标准化合作，支撑设施联通网络建设，推动5G、智慧城市等国家标准在沿线国家应用实施。

技术 试验

早在2013年2月，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部即联合推动成立IMT-2020(5G)推进组，目前推进组下设专家组、需求工作组、频谱工作组、无线技术工作组、网络技术工作组、C-V2X工作组、5G试验工作组、各标准工作组、知识产权工作组以及国际合作工作组等共十个工作组，是聚合移动通信领域产学研用力量、推动第五代移动通信技术研究、开展国际交流与合作的基础工作平台。

目前IMT-2020（5G）推进组主导的5G技术研发试验已经完成第二阶段试验，11月17日工信部发文全面启动第三阶段测试，要求明确第三阶段测试目标、内容和指标要求，重点面向5G商用前的产品研发、验证和产业协同，开展商用前的互联互通工作；建设试验环境，协调资源，形成多厂家、室内外一体的测试环境；加快设备研发，力争与国际标准同期推出5G预商用产品；开展融合试验，面向三大场景，促进5G业务与应用发展；加强统筹安排，有序协同5G标准研究、设备研发和技术试验等工作，力争于2018年底前实现第三阶段试验基本目标，支撑我国5G规模试验全面展开。

频谱 规划

我国于2017年11月发布了5G系统在3000～5000MHz频段（中频段）内的频率使用规划，规划明确了3300～3400MHz（原则上限室内使用）、3400～3600MHz和4800～5000MHz频段作为5G系统的工作频段。中国是国际上率先发布5G系统在中频段内频率使用规划的国家，同时，2017年工信部也发布公开征集24.75～27.5GHz、37～42.5GHz或其他毫米波频段5G系统频率规划的意见，启动中国毫米波的规划工作。

图5 5G标准体系规划

行业标准制定被搬上日程

为配合国家发展战略实施、推动5G标准化，中国通信标准化协会作为通信行业标准制定的主要组织，密切关注技术发展、紧跟国际形势。继去年底立项的“5G安全技术研究”，今年提出了四项5G相关研究课题立项建议，分别是“5G NR技术研究”“5G网络架构及关键技术研究”“5G系统高频段研究：24.25～30GHz”“5G系统高频段研究：30～43.5GHz”，将从5G接入网、核心网、安全和频率各方面开展相关研究。目前这些研究工作均取得了阶段性成果。

有了各项研究的基础，行业标准制定工作被搬上日程。5G是新一代通信技术，涉及面广，其网络建设需要多个标准支撑，亟需标准体系对各项标准进行分类、规划。为此，中国通信标准化协会下设的无线通信技术工作委员会召集无线网、核心网、安全、卫星通信和天线等领域专家，共同讨论，形成5G标准体系规划，并于2017年12月8日对会员及业内公布。

5G标准体系目前分为基础能力、边缘计算和车联网三大块，其中基础能力下又分为总体技术要求、安全技术要求和设备级三个部分，由于设备种类较多，所以设备级又细分为核心网、基站、终端、室分、天馈5个部分，如图5所示。

本次规划的5 G标准体系主要面向未来两到三年的需求和发展，基础能力和边缘计算都将基于3GPP R15版本，车联网也将基于3GPP规范，但对应版本尚未确定。采用面向eMBB/uRLLC的蜂窝网基本通信功能作为基础系列、其他单独成系列的划分原则，每个系列分成总体技术要求、安全技术要求、设备级规范。

根据以上体系，提出了22项基础能力和4项边缘计算行业标准项目立项建议规划，将从2018年上半年率先启动总体、安全、基站、核心网、终端、天馈等领域的18个基础能力行业标准立项，其他4项将于2018年底前分批完成立项；4项边缘计算行业标准的立项工作将于2018年底启动。由于对应版本未定，仅提出了10项车联网行业标准项目立项建议，具体启动、完成时间待定。

该5G标准体系，是我国第一个相对完整的5G标准体系，其涵盖的标准是建设5G网络的基础。它的确立对推动5G行标制定、充分保障5G关键技术研发和产业推进有着重大作用，揭开了移动通信标准制定的新篇章。

综上所述，5G作为新一代移动通信技术发展的主要方向，不仅能够满足用户大带宽、高速率各类业务需求，而且能满足物联网低时延、高可靠、大连接、广覆盖等应用需求，将成为推动国民经济和社会发展、促进产业转型升级的重要动力。2018年将是我国5G标准化、业务研发和设备研制的关键年，虽然时间紧、任务重，但相信在政府引领和产业各方的共同努力下，必将取得重大成就。