5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”测试工作参测证书颁发和测试结果总结与分析

5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”测试工作参测证书
颁发和测试结果总结与分析
5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”测试工作参测证书颁发和测试结果总结与分析
2017-9-28
2017年中国国际信息通信展的第二届5G创新发展高峰论坛上IMT-2020(5G)推进组发布了第二阶段测试结果并为参测系统厂商和仪表芯片厂家等单位颁发了证书
本文目录
1. 5G技术研发试验三阶段划分
2. 5G技术研发试验第一阶段“关键技术验证”内容和结果
3. 第二阶段“技术方案验证”测试计划
4. 第二阶段“技术方案验证”测试规范讨论过程
1) 2016年7月空口物理层“5G技术方案验证试验样机设备技术要求”发布
2) 2016年7~11月空口物理层测试规范讨论
3) 2016/11/20空口物理层7大场景测试规范发布
4) 2016/12~2017/6《5G网络技术测试规范》讨论并颁布
5. 第二阶段“技术方案验证”测试规范分类
6. 第二阶段“技术方案验证”网络配置
7. 第二阶段“技术方案验证”测试结果
8. 第二阶段“技术方案验证”性能测试技术分析
8.1 连续广域覆盖
8.2 低时延高可靠
8.3 低功耗大连接
8.4 热点高容量(低频)
8.5 热点高容量高频
8.6 高低频混合场景
8.7 其它混合场景
8.8 其它：不同频点拉远覆盖对比
9. 第二阶段“技术方案验证”射频测试技术分析
10. 第二阶段“技术方案验证”功能测试技术分析
11. 第二阶段“技术方案验证”无线网高层协议测试技术分析
12. 第二阶段“技术方案验证”核心网测试技术分析
13. 第二阶段“技术方案验证”测试总结
14. 5G技术研发试验第三阶段“系统验证”考虑和安排
14.1 测试目标
14.2 测试计划
14.3 测试规范体系
15. 结束语
正文内容：
2017中国国际信息通信展于2017年9月27日至30日在北京的国家会议中心举行。

本次展会的第二天(即9月28号)，举行了“第二届5G创新发展高峰论坛”。

会议上，IMT-2020(5G)推进组发布了5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”测试结果，对参与单位颁发了证书。

同时，
一些设备和芯片/应用厂家还进行了主旨演讲，对5G标准、产品、产业以及商用等方面的现状和未来进行了全方位解读。

下面对5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”阶段予以全面回顾，包括测试规范讨论、测试内容、测试场地、测试结果(以本次会议发布为准)等。

1. 5G技术研发试验三阶段划分
根据2016年1月7号IMT-2020推进组的“《5G技术研发试验总体方案》介绍”文档，国内5G试验分为两步实施，即2015年~2018年的技术研发试验阶段和2018年~2020年的产品研发试验阶段。

其中，技术研发试验由中国信息通信研究院牵头组织，运营企业、设备企业及科研机构共同参与；产品研发试验由国内运营企业牵头组织，设备企业及科研机构共同参与。

2015年~2018年的技术研发试验划分为三个阶段：
•关键技术验证（2015.9~2016.9）：单点关键技术样机性能测试。

•技术方案验证（2016.6~2017.9）：融合多种关键技术，开展单基站性能测试。

•系统验证（2017.6~2018.10）：5G系统的组网技术性能测试；5G典型业务演示。

注：5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”阶段以下简称为二阶段“技术方案验证”。

2. 5G技术研发试验第一阶段“关键技术验证”内容和结果
第一阶段测试工作于2016年进行，主要针对5G潜在关键技术开展技术验证，推动5G关键技术的研发，完善5G关键技术性能，促进5G关键技术标准共识形成。

第一阶段测试规范为：
2016年9月22号北京中国国际展览中心举办的首届5G创新发展高峰论坛上，IMT-2020(5G)推进组隆重发布了中国5G技术研发试验的第一阶段的关键技术验证的测试结果，并为参测单位颁发了证书。

3. 第二阶段“技术方案验证”测试计划
5G技术研发试验第二阶段技术方案验证的目标在于，针对5G技术方案试验样机开展单站性能测试，验证不同厂商技术方案性能，支撑5G国际标准制定，引导芯片与仪表厂商积极参与，为培育5G产业链奠定基础。

根据试验总体计划安排，5G技术研发试验技术方案验证阶段工作
计划为：
（1）2016年7月～10月：空口系列规范的制定
（2）2016年12月～2017年9月：空口部分的实验室及外场测试
（3）2017年2月～6月：无线网络架构系列规范的制定
（4）2017年7月～12月：无线网络架构测试
（5）2017年2月～6月：核心网系列规范的制定
（6）2017年7月～12月：核心网测试
整体测试计划的时间表如下：
4. 第二阶段“技术方案验证”测试规范讨论过程
1) 2016年7月空口物理层“5G技术方案验证试验样机设备技术要求”发布
2016年7月，IMT-2020(5G)推进组颁布了“5G技术方案验证试验样机设备技术要求”，对5G技术研发试验第二阶段（技术方案验证）的试验样机设备的功能、性能以及射频等方面进行了规定，用以指导系统设备厂商在5G技术研发试验技术方案验证阶段的样机开发。

在“5G技术方案验证试验样机设备技术要求”中，以上述四类基本场景为基础，将热点高容量划分为高频和低频部分，另外还增加了高低频混合场景以及其他混合场景，所以共考虑7类不同的场景，即：
•连续广域覆盖
•热点高容量（高频）
•热点高容量（低频）
•低功耗大连接
•低时延高可靠
•高低频混合场景
•其它混合场景
2) 2016年7~11月空口物理层测试规范讨论
从2016/7开始，经过多次会议讨论，完成了二阶段测试规范七大场景的制定工作。

详细讨论过程如下图。

3) 2016/11/20空口物理层7大场景测试规范发布
2016年11月20号，IMT-2020(5G)推进组在北京正式发布了5G 技术研发试验第二阶段的技术规范，系统设备商、测试仪表和芯片厂家等19家单位领取了测试规范。

工信部信息通信发展司司长闻库在讲话中提到四个注重、四个统一、八本规范。

•四个注重：注重标准与研发协同、注重产业链构建、注重频谱研究、注重国际合作。

•四个统一：统一实验平台、统一频率、统一设备规范、统一测试规范。

•八本规范：1本设备规范和7本不同场景下的测试规范。

在“5G技术方案验证试验样机设备技术要求”中，要求完成7类不同场景的测试工作，包括连续广域覆盖、热点高容量(高频/低频)、低功耗大连接、低时延高可靠、高低频混合场景以及其他混合场景等。

4) 2016/12~2017/6《5G网络技术测试规范》讨论并颁布
2016/12到2017/6进行了网络技术测试规范的讨论，并于2017年6月12日的2017年IMT-2020(5G)峰会上发布了《5G网络技术测试规范》。

其中包括：
•《5G技术方案验证无线网试验样机高层技术要求》
•《5G技术方案验证无线网试验样机高层测试方法》
•《5G技术方案验证核心网试验样机设备技术要求》
•《5G技术方案验证核心网试验样机设备测试方法》
5. 第二阶段“技术方案验证”测试规范分类
空口物理层8本规范，网络技术测试4本规范，总共12本测试规范。

空口物理层测试内容主要包括射频、功能和性能等三大方面。

网络技术测试内容如下所示。

6. 第二阶段“技术方案验证”网络配置
技术研发试验阶段的子阶段二主要在怀柔外场和MTNET实验室进行，来自产业链的多个运营商、设备商、芯片商、仪表厂商及研究单位参与。

六个系统厂家参与怀柔外场测试工作，分别为华为、爱立信、中兴、大唐、上海诺基亚贝尔、三星。

共建设30个基站来完成面向解决方案(单站测试)和面向系统(5个站组网测试)的测试工作。

站址信息分布如下。

需要注意的是，二阶段主要采用单站进行测试，三阶段则会采用多站进行系统级测试。

工信部批准的二阶段试验频率为：低频 3.4~3.6GHz以及4.8~5.0GHz，高频24.75~27.5GHz以及37~42.5GHz。

7. 第二阶段“技术方案验证”测试结果
第二阶段系统厂家六个，7种场景以及网络架构方面的总体测试情况为：
系统厂家和测试仪表厂家对接情况如下：
空口物理层对应的7种场景测试工作要求在9月底完成，而网络架构测试工作则要求在年底完成。

但是各厂家进度不同，华为已经完成了空口物理层和网络架构的全部测试工作，部分厂家则会在第四季度完成网络架构测试工作。

因此，本次所颁发的证书也只是针对空口物理层的7种场景的测试结果。

另外，一些厂家采用了三方终端，一些厂家采用自研终端，产品成熟度也不尽相同。

从技术验证的角度和产业发展的角度讲，都是可行的。

但是，未来三阶段的测试工作中，则可能会对产品提出更高的要求，也更强调产品的预商用特性。

本次测试中系统厂商与仪表厂商的对接测试，也有利于促进产业链发展，因此意义重大。

8. 第二阶段“技术方案验证”性能测试技术分析
本次会议上，信通院对参与5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”测试的系统设备厂家和仪表厂家都颁发了证书，对其在二阶段测试中的测试结果进行说明。

会议上还发布了5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”测试结果，并提供了一些分析对比和总结内容，以下予以粗略解读。

8.1 连续广域覆盖
根据设备规范，连续广域覆盖的配置和性能指标要求为：
测试结果如下，以4个厂家为例进行对比分析。

所采用的天线端口(通道)数都大于64，分别为64和128；天线阵子数分别为128、192和256；流数则分别为16、28和48；调制方式均采用256QAM。

系统带宽要求为200MHz，一些厂家采用10个20MHz通过载波聚合来实现，一些厂家则直接采用100MHz的子载波带宽并结合载波聚合的方式来实现。

应该说，采用100MHz子载波带宽更符合5G新空口的要求。

单用户峰值速率如图所示。

对比厂商1和2，天线阵子数增加一半，流数增加近一倍，单用户吞吐量和小区吞吐量都差不多增加一倍。

厂商2和3的通道数和天线阵子数都相同，其速率大致相当。

相对于厂商3，厂商4的天线通道数和阵子数都大一倍，在带宽只
有一半的条件下，单用户峰值速率约为其80%，可见天线通道数和阵子数地增加带来性能增益。

同时，厂商4的流数约为厂商3的一半，因此其小区速率只能达到1/2~1/3，可见带宽和流数的影响。

8.2 低时延高可靠
低时延高可靠测试要求在大量数据包的基础上(>10^7)统计空口传送时延和丢包率，以确定时延和可靠性指标。

根据ITU要求，空口时延应小于1ms，因此丢包率指标是在1ms时延的基础上进行统计的。

比如，用户面下行传输丢包率的计算公式是，以成功传输并满足用户面下行单向时延小于1ms的包的数量除以总的测试包数量，得到下行传输丢包率。

1ms的空口时延大致包括下行传输、上行传输、缓存、UE处理、BTS处理、传输链路时延等阶段。

测试规范中建议采用思博伦仪表进行收发包测试和统计。

设备规范中所要求的性能指标为：
5个测试厂家的配置各不相同，如TTI长度多种多样，如0.125ms、0.2ms、0.25ms以及0.5ms等。

子载波间隔也有所不同，包括30/60/75KHz，编码方式有Polar、LDPC以及Turbo等，且均采用了自包含帧结构。

测试结果表明，各厂家单向空口时延均小于0.64m，可靠性>99.999%，满足ITU要求。

8.3 低功耗大连接
5G概念白皮书(2015年)和5G远景与需求白皮书(2014年)中定义了连接数密度，即单位面积上(Km2)支持的在线设备总和。

指标要求为每平方公里支持一百万的连接数密度(100万/km2连接数密度)。

三个厂商均采用免调度技术，采用不同的多址技术来进行测试。

终端数分别采用12个和20个，且采用不同的带宽，使每小区每MHz每分钟的连接数超过160万。

相对于厂家2，厂家1的终端数约为一半，带宽大一倍，可是其结果比厂家2大约30%。

厂家2和3的终端数相同，厂家3的带宽增加了3倍，但是其连接数大致相同。

8.4 热点高容量(低频)
这个对应高低频热点测试场景要求测试在多个传输节点、多个测试终端的条件下和多小区多用户移动条件下的虚拟协同性能。

要求流量密度>=10Tbps/Km2(相当于每平方米10Mbps)。

采用不同数目的TRP，带宽分别采用100MHz和200MHz，UE 数目为4和6，记录不同覆盖面积下所获得的总吞吐量，从而推算出流
量密度。

流量密度为总吞吐量除以覆盖面积。

测试表明，各厂商的流量密度均超过36Mbps/m^2，最高达到107Mbps/m^2，可满足ITU的指标要求。

8.5 热点高容量高频
技术规范书中要求的性能指标如下：
上图测试结果中，3个厂家采用26GHz和28GHz频段，带宽800~960MHz，相同的天线通道数(6)和阵子数(256)，并采用动态波束赋形技术，均可实现20Gbps以上的小区峰值传输速率，最高达到62.25Gbps，可满足ITU所确定的10~20Gbps的峰值传输速率性能指标要求。

8.6 高低频混合场景
测试结果详见图上信息。

采用双连接方式实现，并进行了多用户测试和移动性测试。

上图上左下角截图如下，作参考。

此场景中，需要终端同时支持高频和低频，且需要通过双连接来提升性能。

目前三方终端多不满足此要求，参测厂家应该是通过自研终端实现的。

8.7 其它混合场景
混合场景的性能测试中，在同一个带宽系统上，根据不同的场景，采用不同子带宽和子载波间隔，实现基于三种不同场景的解决方案。

根据f-ofdm和SCMA等信息可知，此次展示的是华为的测试结果。

8.8 其它：不同频点拉远覆盖对比
3.5GHz和
4.9GHz在近处信噪比下降幅度相类似，但是超过一定距离后，4.9GHz衰落就较快，覆盖减少36%以上。

26GHz对NLOS较敏感，趋势陡峭。

9. 第二阶段“技术方案验证”射频测试技术分析
针对射频，进行了10项测试，包括射频效率、杂散、输出功率、带宽等等方面，应该说基本上满足场景自己提出的相应目标。

10. 第二阶段“技术方案验证”功能测试技术分析
功能测试要求进行帧结构和编码方式等方面的测试，侧重设备与仪表之间的对接能力。

11. 第二阶段“技术方案验证”无线网高层协议测试技术分析
无线网高层协议测试内容主要包括CU/DU分离和LTE-5G紧耦合等两大方面。

华为和中兴完成了这两部分的测试。

其它厂家将在第四季度予以测试。

12. 第二阶段“技术方案验证”核心网测试技术分析
核心网侧重服务化架构、主要业务流程、网络切片以及移动边缘计算等方面的内容，要求在MTNET实验室完成。

目前华为完成了全部测试，大唐完成了部分测试，其它厂家还在测试准备中，将在年底前完成。

13. 第二阶段“技术方案验证”测试总结
测试基本上完成了既定目标，验证了关键技术和面向不同场景的技术方案，但是也暴露出上行覆盖不足的问题，还有待深入研究。

14. 5G技术研发试验第三阶段“系统验证”考虑和安排
14.1测试目标
第三阶段主要进行组网测试，以R15标准为依据，测试面向商用和预商用的设备，验证组网性能，构建一体化室内外测试环境，构建5G典型场景下的业务演示环境。

14.2测试计划
规范制定工作正在进行中，2018年第一季度完成，测试工作从明年第二季度到年底完成。

14.3测试规范体系
测试规范体系设计核心网、基站、终端以及互操作等方面的内容。

15. 结束语
5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”阶段已经基本完成了，下一步将进入系统验证阶段。

随着标准的完成，产品的商业化程度提高、产业链的完善，5G将很快进入到我们的生活中，一起努力和期待吧。