究竟怎么样？揭秘5G二阶段六大场景测试

王欣+高超+逄丹

经过了产业链一年的努力，5G技术研发试验第二阶段测试（以下简称5G第二阶段测试）终于圆满收官。

在近日召开的“第二届5G创新发展高峰论坛”上，IMT-2020（5G）推进组无线技术工作组副组长魏克军介绍了5G第二阶段测试频段和试验体系以及参与测试的设备厂商和仪表厂商的测试完成情况，并详细地介绍了5G第二阶段测试几大场景的具体测试结果。

场景不过关 5G就很远

众所周知，去年底，我国开始了5G第二阶段测试。

具体来说，5G第二阶段测试不再局限于单点技术测试，而是要面向5G典型场景测试，并将聚焦实现5G连续广覆盖、热点高容量（高低频）、低频高可靠、低功耗大连接、低时延高可靠等典型场景及混合场景下的技术方案。同时参与测试企业也不局限于之前的5个设备商，芯片、仪表厂商也将参与其中，开展产业链的对接测试。

不得不说，5G典型场景测试对5G商用部署至关重要，场景测试不过关，5G就很远。

值得一提的是，在5G试验频率方面，IMT-2020（5G）推进组去年申请了低频3.4GHz-3.6GHz频段，而今年，经工信部批复，5G技术研发试验继续增设4.8-5.0GHz、24.75-27.5GHz和37-42.5GHz三个频段。

在5G研发试验体系方面，分为无线测试规范和网络测试规范等12种规范，包含215个相关的测试例。对于无线测试规范，涵盖了高低频混合场景、其他混合场景等测试方法。对于网络测试规范，涵盖了核心网以及无线网的试验样机设备的要求和相应的测试方法。

在参与测试的厂商的表现方面，就参与测试的5家设备厂商来看，华为完成了全部场景测试，中兴完成了除5G核心网测试之外的所有测试。爱立信和大唐完成了5项测试。而诺基亚贝尔开展了连续广域覆盖、低时延高可靠等测试。

对于芯片仪表厂商和系统设备厂商的对接情况，是德科技完成了与华为、爱立信、中兴、大唐、上海诺基亚贝尔这5家系统设备厂商的对接测试。罗德与施瓦茨完成了和华为、爱立信和中兴3家厂商对接测试，大唐联仪完成了与华为和大唐的对接测试，英特尔与爱立信、诺基亚贝尔进行了对接测试。

在5G第二阶段测试中，测试组对5G核心网进行了测试，测试内容包括孵化架构、主要的业务流程、网络切片和移动编译计算。

据介绍，在5G核心网测试中，华为完成了全部测试项，大唐完成了大部分测试项，而爱立信、中兴、上海诺基亚贝尔会将按计划开展相应的测试。

从5G核心网测试的总体情况来看，参与测试的企业都采用了通用的服务器以及高性能电信云平台，采用了开源的OpenStack技术，基于5G的架构，实现了核心网的网络功能，以及网络部署、业务流程和业务能力。同时，验证了一系列的关键技术，包括服务化架构、网络切片、边缘计算以及5G的业务流程等。

第三阶段测试即将启动

IMT-2020（5G）推进组组织的5G技术研发试验是5G发展过程中的关键环节，对于推动5G关键技术研发，验证5G技术方案，支撑全球统一5G标准研制具有重要意义。5G第二阶段测试的圆满收官，也意味着5G技术研发试验第三阶段试验将于2017年底、2018年初启动，测试将遵循统一的5G国际标准，并基于面向商用的硬件平台，重点开展预商用设备的单站、组网性能及相关互联互通测试，计划在2018年底前完成。

来自IMT-2020（5G）推进组的专家表示，9月已经启动面向第三阶段的试验规范起草，分阶段制定基于NSA（非独立组网）架构和SA（独立组网）架构的规范。

与此同时，测试环境建设已经全面启动，2017年底完成传输建设，2018年3月完成环境建设。第三阶段测试将于2018年第一季度正式启动。

连续广覆盖场景：峰值超10Gbps，达标

连续广覆盖场景是移动通信最基本的覆盖方式，以保证用户的移动性和业务连续性为目标，为用户提供无缝的高速业务体验。

该场景要求能够在小区边缘、高速移动等恶劣环境为用户提供 100Mbps以上的用户体验速率。

在第二阶段测试中对于连续广域覆盖场景，各厂商均采用64端口以上大规模天线，利用MU-MIMO技术和高阶调制，通过多流来实现频谱效率的提升。

魏克军表示，测试结果显示，单用户峰值速率超过1.6Gbps，小区峰值速率超过10Gbps（200MHz带宽），最高峰值速率可以达到28Gbps，能够满足ITU提出的对于峰值速率需最低达到10Gbps的性能指标需求。

低时延高可靠场景：时延低于1ms，达标

低时延高可靠场景主要面向车联网、工业控制等垂直行业的特殊应用需求，这就要求该场景能够为用户提供毫秒级的端到端时延和几乎100%的可靠性。

对于低时延高可靠场景，测试通过更短的子帧和自包含的帧结构设计，实现更短的空口时延和更高的可靠性。

测试结果显示，各厂商单向空口时延均小于0.64ms，可靠性能够大于99.999%，这能够满足ITU提出的空口时延小于1ms和可靠性大于99.999%的性能指标要求。

热点高容量（高低频）：速率、流量密度均达标

热点高容量场景主要面向局部热点区域，为用户提供更高的数据传输速率，满足网络极高的流量密度需求。该场景要求能够达到1Gbps用户体验速率、10Gbps峰值速率和10Tbps/km2的流量密度需求。

对于热点高容量（低频）场景，就是常说的超密集组网场景，因为随着小区网络部署密度的增加，会大幅度提升网络容量以及网络的流量密度。这就会使网络部署密度增加，使得小区干扰越来越严重。4家测试厂商利用虚拟小区技术，有效降低基站密度部署条件下的干扰，大幅提升网络的流量密度。

魏克军表示，测试结果显示，各厂商的流量密度指标均超过了36Mbps/m2，最高能夠达到107Mbps/m2，能够满足ITU提出的10Mbps/m2流量密度的性能指标要求。endprint

而对于热点高容量（高频）场景，魏克军表示高频6GHz以上频段是首次应用于移动通信系统，通过这次高频测试，IMT-2020（5G）推进组一方面希望能够验证高频技术方案的设计。另外一方面，希望通过这次测试，了解一下高频频段传输特性。对于毫米波频段，在视距或反射径比较丰富的场景下，可以获得比较好的性能，但在非视距条件下，受植被或建筑等障碍物对高频系统的性能影响非常严重。

3家参与测试厂商利用毫米波频段的大带宽，结合大规模天线及动态波束赋形技术，均可实现20Gbps以上的小区峰值传输速率，最高达到了62.25Gbps，可满足ITU提出的10-20Gbps峰值速率性能指标需求。

低功耗大连接：每平方米达百万连接

低功耗大连接场景测试主要考察的是用户系统的连接能力。

低功耗大连接场景主要面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以傳感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。这类终端分布范围广、数量众多，不仅要求网络具备超千亿连接的支持能力，满足100万/km2连接数密度指标要求，而且还要保证终端的超低功耗和超低成本。

据介绍，该场景采用了多址技术，在相同的资源上来叠加不同用户的传输数据，可以成倍提升用户的连接能力；同时还采用了免调度的传输方式，这种方式可以有效地降低传输的时延，简化系统设计，还可以降低成本与功耗。

魏克军表示，由于测试组目前没有终端模拟器进行大连接用户的连接，所以采用了另外一种方式。

也就是说，测试组统计了系统在10分钟内正确接收业务数据包的数量，并将其统一折算成每分钟、每小区每兆的连接数。从测试结果来看，可以等效的满足ITU的这种百万连接每平方公里的用户连接能力指标要求。

高低频混合场景：低频上行覆盖待解决

除了对ITU所确定的5G典型场景进行相应的测试之外，5G第二阶段测试还进行了混合场景的测试。而高低频混合场景是未来5G非常典型的应用场景之一，因此列入到了第二阶段5G测试之中。

据了解，在此次测试当中，测试组利用3.5GHz的低频作为铆点来传输信息，包括用户覆盖；利用26GHz高频提升整个热点容量，数据面在PDCP层进行了分离。

整个测试共有多个测试子项，分别是室外定点速率、移动拉远、射频和无线网高层协议。

在室外定点速率测试中，测试组分别在静止条件和移动条件下进行了测试。在静止条件下，测试组采用3.5GHz和26GHz双连接，单用户峰值超过了20Gbps，4个用户小区峰值超过了65Gbps。在移动条件下，高低频重叠覆盖区域内，小区峰值达到了18.2Gbps。值得注意的是，测试组也统计了平均吞吐量，非NLOS条件下可以达到7.8，NLOS条件下达到4.34，高频达到618米，低频达到120公里。

在移动拉远测试中，测试组在同一个位置上，分别部署了3.5GHz、4.9GHz和26GHz三个基站。测试中发现，26GHz NLOS的点发生在630米处，同样的4.9GHz的上行点也大概在630米处。通过这种控制，测试组把4.9GHz进一步拉远，下行点发生在2.3公里处。相比较之，3.5GHz上，上行点发生在830米，下行点发生在3公里处。通过这个测试，测试组发现，低频上行覆盖较受限，这个问题未来需要解决。

纵观整个拉远测试，26GHz对NLOS非常敏感，随着距离的增加，信燥比下降幅度非常陡峭。3.5GHz和4.9GHz的传播特性基本一致，不过后者较前者的覆盖面积少大约36%。

在第二阶段测试中，测试组进行了射频测试。据介绍，在这项测试中，测试组用第三方测试仪表，对频段带宽、输出功率、发射功率精度、发射关断功能等重点测试指标进行了测试，同时完成了芯片仪表厂商与系统厂商的动能对接，大唐联仪、展讯、MTK、英特尔、是德和罗德都参加了上述对接测试。通过这项测试，测试组主要是验证5G新空口的参数及帧接口、编码、多址、灵活性等相关的技术。

在第二阶段测试中，测试组也对无线网高层协议进行了测试，测试重点是CU/DU分层架构、新空口以LTE双连接，测试内容涵盖了小区的管理功能、基本的业务功能、DU间的协同性和动态资源的调整。华为、中兴初步验证了采用CU/DU分层架构的可行性。同时还对双连接等进行了初步的验证。

其他混合场景：验证自主空口技术架构

除了对ITU所确定的5G典型场景进行相应的测试之外，测试组还进行了其他混合场景的测试。

据介绍，ITU目前定义的三大场景是mMTC、eMBB、uRLLC，这三大场景有非常大的差异性，这就要求测试组针对不同场景进行相应的技术方案的设计。

魏克军表示，对于每一种场景，测试组采用的关键技术以及它的参数范围是有很大的区别的。

我国提出了灵活可配置的统一的空口技术架构，在第二阶段测试中测试组也是对这种统一的空口架构做了一些技术验证。

具体而言，测试组把200MHz带宽进行了划分，其中180MHz用于eMBB场景，20MHz用于uRLLC场景，2RB用于mMTC场景。通过测试，在eMBB场景下，小区吞吐量达到了16.32Gbps；uRLLC空口时延低于0.407ms；mMTC场景下，用户连接能力达到2.53M，满足三大典型常性下的性能指标要求。endprint