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見證連接與計算的「力量」

首頁 一文深度揭秘3GPP:2G/3G/4G/Pre-5G標(biāo)準(zhǔn)化制定流程是這樣的

一文深度揭秘3GPP:2G/3G/4G/Pre-5G標(biāo)準(zhǔn)化制定流程是這樣的

2017-11-15 11:27
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2017-11-15 11:27 ? 周雅

CNET科技行者 11月15日 北京消息(文/周雅):當(dāng)陳萬士博士當(dāng)選為新一屆3GPP TSG RAN1主席的那一刻,沒有人想到,這是中國人首次摘此殊榮。陳萬士駐扎電信行業(yè)17年,自2006年加入高通,一直從事4G/5G技術(shù)相關(guān)的工作。9年前,他開始代表高通參與3GPP的活動,2013年,他當(dāng)選3GPP RAN1副主席,今年8月,他又被票選為RAN1主席。

3GPP TSG RAN1,主要負責(zé)物理層空中接口(OTA)標(biāo)準(zhǔn)化,在5G標(biāo)準(zhǔn)制定中,這是第一項關(guān)鍵步驟,因此,主席職位的重要性可想而知。

然而,3GPP向來是個神秘的組織。3GPP如何制定標(biāo)準(zhǔn)?中間的流程是怎樣的?5G標(biāo)準(zhǔn)進展如何?3GPP研究哪些課題?帶著這些問題,我們最近在高通“揭秘3GPP”沙龍采訪了陳萬士和高通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)副總裁柯詩亞,進行了全干貨的解讀。

組織架構(gòu)定義“端到端”

3GPP是The 3rd Generation Partnership Project(第三代合作伙伴計劃)的簡稱,成立于1998年12月,由全球七大標(biāo)準(zhǔn)制定組織(SSO)合作形成——這七個標(biāo)準(zhǔn)制定組織分布世界各大州,包括日本無線工業(yè)及商貿(mào)聯(lián)合會(ARIB)、中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(CCSA)、美國電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟(ATIS)、日本電信技術(shù)委員會(TTC)、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)、印度電信標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)協(xié)會(TSDSI)以及韓國電信技術(shù)協(xié)會(TTA),且目前有550多名成員公司,這些公司來自于40多個國家,包含網(wǎng)絡(luò)運營商、終端制造商、芯片制造商、基礎(chǔ)制造商以及學(xué)術(shù)界、研究機構(gòu)、政府機構(gòu)。

從3G、4G到目前的Pre-5G時代,成員數(shù)量一直不斷在增加。尤其臨近5G時代,越來越多的行業(yè)、企業(yè)、機構(gòu)參與到3GPP的生態(tài)系統(tǒng)中。

至今,3GPP規(guī)范和研究,一直由成員公司、工作組和技術(shù)規(guī)范組共同推動。“這是一種非常重要的協(xié)作”,陳萬士介紹,這樣才能確保“標(biāo)準(zhǔn)”符合行業(yè)需求,保證廠商之間無縫互操作,保證移動通信的全球規(guī)?;?。

3GPP定義端到端的系統(tǒng)規(guī)范,它的系統(tǒng)架構(gòu)分為3個技術(shù)規(guī)范組(TSG)和內(nèi)部16個工作組(WG)。3個技術(shù)規(guī)范組包括RAN(Radio Access Network,無線接入網(wǎng)絡(luò))、SA(SA, Service/System Aspects,業(yè)務(wù)與系統(tǒng))、以及CT(Core Network & Terminals,核心網(wǎng)與終端)。

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直白點說,TSG的主要職能就是“告訴我們要做什么”,比如規(guī)定在某段時間需要做哪些功能、發(fā)布哪些規(guī)范;而WG的主要職能就是“怎么去做”,根據(jù)TSG的要求,把具體技術(shù)需要實現(xiàn)的東西做出來。

需要指出的是,每個技術(shù)規(guī)范組和工作組的主席和副主席都來自3GPP的成員公司,通過選舉產(chǎn)生,必須客觀中立,拋開任何一家公司的觀點,只代表3GPP工作,選舉每兩年一次,最多可連任兩屆。他們的工作主要負責(zé)組內(nèi)技術(shù)工作的整體管理和進度,也會根據(jù)個體成員提案管理會議日程,確保符合3GPP工作流程和政策。

可以說,3GPP對技術(shù)創(chuàng)新起著決定性的驅(qū)動作用。從2G、3G、4G到現(xiàn)在的Pre-5G,每一代通信技術(shù)之間的迭代基本上花費10年:上世紀90年代基本集中于數(shù)字語音的應(yīng)用;本世紀初,3GPP著手推動移動數(shù)據(jù)演進;到了2010年左右,移動互聯(lián)網(wǎng)開始成為主要的應(yīng)用場景,人們可以上網(wǎng)、看視頻、玩移動應(yīng)用;從現(xiàn)在開始,5G正在如火如荼的進行當(dāng)中,它涉及的范圍更廣,提供的業(yè)務(wù)也越多。目前,3GPP所做的項目涉及蜂窩電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù),包括無線接入、核心傳輸網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)能力,包括編解碼器、安全性、服務(wù)質(zhì)量等工作,從而提供完整的系統(tǒng)規(guī)范。

對于一個標(biāo)準(zhǔn)化組織而言,手里能掌握多少有含量的技術(shù)規(guī)范,就能有多少話語權(quán)。據(jù)悉,3GPP至今從事蜂窩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定已經(jīng)超過18年,已經(jīng)管理產(chǎn)生12個版本(Release)的標(biāo)準(zhǔn),手握能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)產(chǎn)品化的技術(shù)規(guī)范超過1200個,來自成員公司的技術(shù)提案已經(jīng)有數(shù)十萬項。

工作流程講究team work

正如前文所說,3GPP的工作是一種協(xié)作式系統(tǒng)級工程,既講究team work,又需要系統(tǒng)地看問題。如果說,只有一組做完而另外一組沒做完,那么也沒有任何意義。

3GPP的管理方式類似于其他復(fù)雜的系統(tǒng)級工程,例如設(shè)計噴氣式飛機。大體上看,共分為五步:第一,早期研發(fā),并向管理層提交項目提案;第二,將項目細分至對應(yīng)的專業(yè)領(lǐng)域;第三,進行可行性研究,并根據(jù)需求探索不同的技術(shù)解決方案;第四,探索完成后可以制定工作計劃并開發(fā)解決方案;第五,有了這些計劃后,再進行具體規(guī)范的管理。

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從以上步驟可以進一步推出3GPP的具體流程。來自于3GPP成員公司的早期研發(fā)成果,會被提交到3GPP進入提案階段,一旦獲批,就進入可行性研究項目階段,如果得出結(jié)論,就會形成技術(shù)報告,并進入開發(fā)工作項目階段,然后才會形成技術(shù)規(guī)范,最后實現(xiàn)商用部署。商用,也是一個再完善的過程,有時,3GPP也會提出修改請求。

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項目提案階段當(dāng)中,成員公司的早期研發(fā)很重要,這是先決條件。提案一旦獲TSG的批準(zhǔn),就會成為研究項目。一般而言,提案至少需要得到4位成員的支持。

可行性研究項目階段當(dāng)中,3GPP成員通過“提案”提出不同的解決方案和技術(shù),接著提案在3GPP會議上進行公開討論,這時,任何成員可在任何時候?qū)σ豁椞岚柑岢龇磳ΓㄔS多討論在3GPP會議之外仍在持續(xù)),豪不夸張的說,最終呈現(xiàn)出來的3GPP技術(shù)報告和技術(shù)規(guī)范中,絕大部分概念是3GPP成員們在原始提案基礎(chǔ)上做出改動的成果。

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第四個步驟到了“工作項目階段”,與上一步“可行性研究項目階段”類似,過程中同樣充滿討論和迭代,區(qū)別在于上一步是技術(shù)范圍,而這一步就細化到技術(shù)細節(jié),包括復(fù)雜度分析、對標(biāo)準(zhǔn)的影響、對產(chǎn)品實現(xiàn)的影響等。即使商用部署了,必要時候3GPP還是需要根據(jù)修改請求不斷修繕,譬如3GPP正在做Release 15,同時也會收到關(guān)于Release 14或Release 13的修改請求。

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技術(shù)演進貫穿始終

陳萬士認為,3GPP提案的質(zhì)量比數(shù)量要重要的多,因為不是所有的提案都具有同等的價值。3GPP技術(shù)決策和規(guī)范并非通過直接接受或反對個別提案的機制而建立,而是通過技術(shù)能力和協(xié)作來產(chǎn)生一個全球適用的標(biāo)準(zhǔn)。更何況,難以評估單一提案的影響力,很多提案主要集中在一個特性或者一項研究的某一部分,因此很難標(biāo)準(zhǔn)化。

他更有理由相信,技術(shù)提案按數(shù)量算不上一個科學(xué)的方法。因為蜂窩技術(shù)建立在以往移動通信技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷演進;另有一種可能,提案的數(shù)量會受到主觀因素的影響,成員公司可能通過向其駐3GPP代表提供獎勵,以最大化提案數(shù)量,例如本來一個提案文稿就可以把事情說清楚,但如果有鼓勵性措施的話,這個提案可能就會被分成三個;另外,數(shù)據(jù)庫是為工程師建立的,并不適合進行宏觀分析,容易出現(xiàn)不同詮釋。

綜上所述,3GPP更看重驅(qū)動技術(shù)演進的能力。尤其即將步入5G時代,3GPP重點關(guān)注怎樣能更好地擴展整個移動生態(tài)系統(tǒng),這也就意味著,需要從核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)絡(luò)和用戶設(shè)備這三個層面系統(tǒng)地推動端到端的發(fā)展。

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更進一步,5G拓展將重新定義行業(yè),比如超高保真媒體、沉浸式娛樂、公共安全的提升、城市的基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)發(fā)展、工廠自動化、能源公共設(shè)施、遠程醫(yī)療、以及如何使交通運輸更加安全和自動化,這都是3GPP需要考慮的5G問題。

相較于3G發(fā)展早期,5G數(shù)據(jù)下載的速度增長已經(jīng)超過650倍,數(shù)據(jù)流量增長也超過250倍。一定程度上,很難斷定到底是需求推動了無線技術(shù)的發(fā)展,還是無線技術(shù)發(fā)展推動了數(shù)據(jù)的需求,兩者更多的是相輔相成,且進一步演進,呈指數(shù)性上升趨勢。

技術(shù)規(guī)范是最終成果

技術(shù)規(guī)范是3GPP工作完成的最終成果。截止2017年6月2日,共有超過1200個活躍的3GPP技術(shù)規(guī)范,技術(shù)規(guī)范的規(guī)則是這樣的:

1、每個規(guī)范的制定都是基于數(shù)百個提交的提案;

2、每個提案都至少有一位報告人(編輯者和管理者),遵循工作組的指導(dǎo);

3、特定的技術(shù)規(guī)范組負責(zé)在季度會議上對功能穩(wěn)定的規(guī)范進行凍結(jié);

4、下游制造商再利用技術(shù)規(guī)范進行產(chǎn)品開發(fā)。

5、每個技術(shù)規(guī)范都有一個五位數(shù)字的標(biāo)識號,該識別號將規(guī)范分類至有意義的技術(shù)類別——前幾位基本代表了它是3G、4G還是5G相關(guān),中間幾位代表它屬于哪個層(比如物理層是211、212等等)。

6、每個技術(shù)規(guī)范都特別的詳細,因此技術(shù)規(guī)范的文檔會非常長,有的時候技術(shù)內(nèi)容太多一個文檔無法承載,甚至需要分成幾個部分。

3GPP通過Release(版本)將最新的技術(shù)特性引入到蜂窩系統(tǒng),保證技術(shù)在一定時期內(nèi)能夠滿足市場需求。根據(jù)預(yù)期完成的時間,Release到了某個規(guī)定的時間點就會凍結(jié),凍結(jié)后就不大可能再引入新的特性了,但是可以進行一些小修小補。通常,某一個時間段并非僅針對一個Release進行工作,因為之前完成的Release可能還需要進一步改正、完善和更新,同時未完成的Release需要繼續(xù)完成,因此多個Release的不同階段工作都是交錯推進、并行展開的。 當(dāng)前,3GPP正在推進的是Release 15。

跟主流操作系統(tǒng)的不同版本類似,全新特性通過不同3GPP Release(版本)引入,例如4G LTE在超過8個不同版本中持續(xù)演進(從Release 8到Release 15),而目前3GPP正在集中推進Release 15,會引入正在演進的5G技術(shù)。

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正是由于3GPP規(guī)范通過高度迭代的方式演進,所以要求構(gòu)建在之前版本的基礎(chǔ)之上保證后向兼容。例如,LTE Release 10用戶設(shè)備可在LTE Release 8基站工作。反之,LTE Release 8用戶設(shè)備也可在LTE Release 10基站工作。

標(biāo)準(zhǔn)化進程之路的一股力量

按照目前的標(biāo)準(zhǔn)化進程,3GPP正在驅(qū)動5G向前發(fā)展,各組織成員同行,其中不乏高通、華為、中興的身影。

高通首當(dāng)其沖。3GPP還未發(fā)布5G規(guī)范,而高通驍龍X50已經(jīng)實現(xiàn)了第一個5G數(shù)據(jù)連接,高通首款5G智能手機參考設(shè)計也一同亮相,為的是指導(dǎo)OEM廠商明年開始研發(fā)相關(guān)設(shè)備。驍龍X50是業(yè)界首款5G新空口多模調(diào)制解調(diào)器,通過單芯片支持2G/3G/4G/5G多模功能,以及6GHz以下和多頻段毫米波等不同頻段。這款芯片從發(fā)布到具備5G數(shù)據(jù)連接能力,僅僅用了12個月的時間。業(yè)界也因此認為,這次演示將推動全新一代蜂窩技術(shù)向前發(fā)展。

柯詩亞說,除了眾所周知的芯片業(yè)務(wù),高通最根本的使命正是解決端到端的系統(tǒng)級設(shè)計問題。實際上,高通所做的技術(shù)工作一直以來都在通過3GPP推動業(yè)界關(guān)鍵移動蜂窩技術(shù)的發(fā)展。

譬如LAA技術(shù),即許可輔助接入,是免許可頻譜上的LTE技術(shù)。蜂窩移動通信技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)能夠達到千兆級LTE數(shù)據(jù)速率,這樣的一個技術(shù)之所以能夠?qū)崿F(xiàn),背后支撐的技術(shù)之一就是LAA。

柯詩亞介紹了LAA技術(shù)進入3GPP的故事。

大約2009年、2010年左右,高通就開始了關(guān)于LAA的基礎(chǔ)性研究,首先要做的第一步是向3GPP提出一個基礎(chǔ)概念,當(dāng)時高通提出,將LTE引入至免許可頻段。從首次概念提出的只有兩家成員公司支持,到研究項目獲得批準(zhǔn),總共花費了九個月。

柯詩亞說,在3GPP,不是說提交了一份概念提案,就等同巨大創(chuàng)新,這恰恰只是一個開始,而后漫長時間里,一方面要說服各方接受這個概念和想法,與此同時還要解決從來沒有預(yù)想過的新問題。最終,所有問題都得到了解決,目前LAA這項技術(shù)已經(jīng)在多個國家開展部署,且有多款支持這一功能的智能手機已經(jīng)上市。

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柯詩亞另外介紹了目前相當(dāng)熱門的話題:物聯(lián)網(wǎng)的連接技術(shù)NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))的演進故事。

在NB-IoT之前,曾經(jīng)存在著兩個相互競爭的提案標(biāo)準(zhǔn),一個是GERAM蜂窩IoT,另一個是NB-LTE(窄帶LTE)。這兩個提案的方向其實都一致的,但它們是兩個不同的提案并且彼此競爭,各有其一套理論和支持者。當(dāng)時業(yè)界就有人擔(dān)心會出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的分裂,時至今日你還可以在網(wǎng)上找到2015年的一篇文章,文章認為整個行業(yè)因為這兩個的不同標(biāo)準(zhǔn)將會被分裂。正是在這樣的時間節(jié)點上,高通開始參與這項技術(shù)的發(fā)展。

高通提出了自己的提案,以融合兩個標(biāo)準(zhǔn)避免出現(xiàn)分裂。這個提案取兩者精華,將兩種技術(shù)路線中最基本的優(yōu)點提取出來進行融合,從而形成單一路線,高通把這個單一路線命名為NB-IoT,換句話說,NB-IoT的命名和概念來源于高通。高通當(dāng)時一邊撰寫大量文件,一邊尋求來自雙方支持者的支持,協(xié)調(diào)各方做出適當(dāng)讓步,推動整個業(yè)界走向融合,讓大家愿意為了實現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而各自做出妥協(xié)。

最后的結(jié)果就是現(xiàn)在,業(yè)界普遍認可NB-IoT。但這對高通來說才是開始,它接下來進行了大量的工程工作,既有在無線空口方面的,也有在系統(tǒng)級架構(gòu)方面的,并提交了大量的技術(shù)提案,當(dāng)中的基礎(chǔ)性觀點最后被行業(yè)所接受,成為標(biāo)準(zhǔn)的一部分。“我認為提案是否被接受其實不重要,重要的是這些提案的內(nèi)容得以流傳,它們超越規(guī)范的范疇成為標(biāo)準(zhǔn)的一部分。作為這些提案的貢獻者,高通展示了我們的領(lǐng)導(dǎo)力。而這些技術(shù)最終也在整個行業(yè)當(dāng)中實現(xiàn)了部署。”柯詩亞認為。

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再提到5G,高通一方面推動3GPP的5G相關(guān)工作:在千兆級LTE、信道編碼、獨立子幀、毫米波移動化、大規(guī)模MIMO等5G關(guān)鍵技術(shù)上都有相應(yīng)的研究和部署,并和眾多行業(yè)企業(yè)、運營商聯(lián)合進行5G試驗和早期部署。

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在高通和眾多合作伙伴的推動下,3GPP決定加速5G的標(biāo)準(zhǔn)化進程,將5G規(guī)范形成的時間表提前了6個月。接下來的2018年,3GPP即將啟動的5G工作,包括5G NR(5G新空口)在免許可頻譜運行、5G NR URLLC(高可靠低時延通信)、5G在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用即C-V2X、5G NR回程技術(shù)以及面向衛(wèi)星系統(tǒng)的5G NR,而這將是一個開始,也給5G帶來了更多可能。

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周雅

Miranda
關(guān)注科技創(chuàng)新、技術(shù)投資。以文會友,左手硬核科技,右手浪漫主義。
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