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3GPP是個(gè)什(shén)麽組織 為(wèi)啥5G标準離不開它
發布時(shí)間(jiān):2018.01.06     新(xīn)聞來(lái)源:     浏覽次數:

3GPP一(yī)直以來(lái)在人(rén)們心中是一(yī)個(gè)神秘的組織,很多用戶對于它的理(lǐ)解和認知,說(shuō)不清,道不明。最近關(guān)于5G網絡的諸多報(bào)道,都陳述了(le)“5G網絡”的标準是由“3GPP”來(lái)規定的,那麽它到底是個(gè)怎樣的組織?我也(yě)不賣關(guān)子(zǐ)了(le),一(yī)同揭曉它神秘的面紗。

“3GPP”組織建立的來(lái)龍去脈

上(shàng)世紀80年代,電話(huà)開始普及使用,人(rén)們僅僅使用的是模拟、僅限語音(yīn)的蜂窩電話(huà)标準,被稱為(wèi)“第一(yī)代移動通訊技術”,也(yě)叫“1G”,代表設備是大哥大,隻能(néng)打電話(huà)。

人(rén)們在傳輸數據的過程中發現(xiàn),太大的數據信息很難在傳播過程中消耗的時(shí)間(jiān)太多了(le),歐洲人(rén)穎悟絕倫,把時(shí)間(jiān)分(fēn)割成了(le)周期性的幀(Frame),每個(gè)幀再分(fēn)割成若幹個(gè)時(shí)隙向基站(zhàn)發送信号,這(zhè)種技術叫做時(shí)分(fēn)多址(TDMA)。

基于這(zhè)個(gè)技術,歐洲人(rén)研制出了(le)第二代通訊技術,也(yě)叫“GSM(Global System For Mobile Communications)”,俗稱2G,中國在1995年左右開始部署GSM網絡。

到了(le)20世紀中期,當時(shí)二代通訊技術已經使用一(yī)段時(shí)間(jiān)了(le),一(yī)位美國女(nǚ)子(zǐ)名叫海蒂·拉瑪(她還是著名的影視(shì)演員(yuán))基于時(shí)分(fēn)多址發明了(le)新(xīn)的通訊技術:碼分(fēn)多址(CDMA)。

和時(shí)分(fēn)多址有區别的是,它是靠信息的編碼序列來(lái)分(fēn)割成若幹個(gè)碼隙向基站(zhàn)發送信号,被稱為(wèi)2.5代移動通訊技術。

國内的移動及當時(shí)的網通選擇了(le)主流的GSM網絡制程,而CDMA最初被中國電信引入國内,并且搭配133号段投入市(shì)場(chǎng)使用,後來(lái)在08年通訊行業重組,原網通和聯通合并為(wèi)新(xīn)聯通,聯通的CDMA網絡業務(wù)和133号段則劃歸了(le)電信所有。

因此目前市(shì)面上(shàng)的CDMA網絡手機卡及支持CDMA網絡的手機均是電信。

GSM和CDMA,一(yī)個(gè)是分(fēn)割時(shí)間(jiān),一(yī)個(gè)是分(fēn)割編碼,很難說(shuō)哪個(gè)制程更好(hǎo)(hǎo),隻能(néng)說(shuō)各有千秋。

互聯網在2G網絡制程的帶動下(xià),日益壯大,各式各樣的移動設備、台式電腦等數碼産品霎時(shí)間(jiān)蜂擁而至。消費者感受到了(le)二代移動通訊技術的益處,越來(lái)越期待第三代(3G)通訊技術的到來(lái)。

網絡制程的全球普及,使人(rén)們越來(lái)越依賴于“無線上(shàng)網”,理(lǐ)念是:

為(wèi)了(le)定義完整的端到端系統規範,确保符合行業需求,不同廠商(shāng)之間(jiān)實現(xiàn)無縫互操作(zuò)以及為(wèi)移動提供其所必需的全球規模,并且也(yě)為(wèi)了(le)實現(xiàn)GSM由2G網絡到3G網絡的平滑過渡的需求,從而産生(shēng)了(le)一(yī)個(gè)組織。

如(rú)果将全球無線通訊比作(zuò)一(yī)個(gè)村(cūn)的話(huà),那麽這(zhè)個(gè)組織絕對是這(zhè)個(gè)村(cūn)裏的村(cūn)長,它讓你“耕什(shén)麽地”你就(jiù)得耕什(shén)麽地,它讓你的“莊稼”長多高你的莊稼必須長那麽高,否則對不起,你不屬于這(zhè)代通訊技術的标準,這(zhè)個(gè)組織就(jiù)是3GPP。

3GPP建立時(shí),各國都在討(tǎo)論誰當“老大”合适,當老大爽啊,有話(huà)語權,但(dàn)是,每一(yī)代移動通訊技術的革新(xīn)并不是某個(gè)體(tǐ)公司能(néng)完成的,它要設計到基站(zhàn)的建設、匹配制程的芯片制造、從中的技術研發、采用怎樣的頻率,運用多少的波段等等。

畢竟關(guān)乎全球用戶無線上(shàng)網的問題,最後商(shāng)量了(le)下(xià),全球各國幾個(gè)在通訊領域有重要地位或作(zuò)用的運營商(shāng),來(lái)做3GPP的成員(yuán),先後足足請了(le)七個(gè)大佬,它們分(fēn)别是:

日本無線工業及商(shāng)貿聯合會(ARIB)、中國通信标準化(huà)協會(CCSA)、美國電信行業解決方案聯盟(ATIS)、日本電信技術委員(yuán)會(TTC)、歐洲電信标準協會(ETSI)、印度電信标準開發協會(TSDSI)、韓國電信技術協會(TTA)。

有了(le)組織就(jiù)是好(hǎo)(hǎo)辦事(shì)兒(ér),在3GPP的帶動下(xià)實現(xiàn)了(le)第三代移動通訊技術(3G)的W-CDMA技術、TD-CDMA技術的普及化(huà)。

關(guān)于“5G” 3GPP不管不行

3GPP是為(wèi)了(le)實現(xiàn)歐洲人(rén)創造的GSM的演化(huà),那個(gè)美國美女(nǚ)演員(yuán)創造的CDMA能(néng)善罷甘休?

不行,我們北美也(yě)要創立一(yī)個(gè)!第二年1999年,北美公司聯合芯片巨頭高通等創立了(le)個(gè)3GPP2,和3GPP有一(yī)定的競争關(guān)系,隻不過後來(lái)高通又放(fàng)棄了(le)CDMA向4G演進的路(lù)線,3GPP2也(yě)逐漸邊緣化(huà),倒是3GPP逐漸壯大了(le)。

到了(le)LTE(Long Term Evolution,長期演進),也(yě)就(jiù)是4G,各大運營商(shāng)開發出了(le)TD-LTE和FDD-LTE兩種制程,“村(cūn)長”3GPP出來(lái)了(le),說(shuō)你們這(zhè)個(gè)制程不滿足我的标準,LTE隻有3.9G,你們不叫4G,這(zhè)讓運營商(shāng)很尴尬,最後四舍五入,3.9G就(jiù)叫4G吧(ba)!

就(jiù)一(yī)直按4G叫了(le),其實未被3GPP認可,國内的4G網隻是3GPP的3.9G的标準。

後來(lái)運營商(shāng)無奈,按照3GPP對于4G的标準推出了(le)升級版的LTE Advanced,這(zhè)才滿足國際電信聯盟對4G的要求,直到後來(lái)的LTE-A才叫做4G。

時(shí)光飛逝,轉眼到了(le)2017年,從1998年成立以來(lái),3GPP不斷擴大、由成員(yuán)驅動,涉及數百家公司的大量工作(zuò)和協作(zuò),包括網絡運營商(shāng)、終端制造商(shāng)、芯片制造商(shāng)、基礎設施制造商(shāng)、學術界、研究機構、政府機構,累積到2017年會議(yì)參與者突破6000多人(rén),好(hǎo)(hǎo)家夥,厲害了(le)。

對于未來(lái)的第五代通訊技術(俗稱5G),3GPP提前好(hǎo)(hǎo)打預防針,告訴底下(xià)和無線網絡相關(guān)的公司,說(shuō)你們必須按照我的要求制定5G,要不然我還是不承認。

底下(xià)公司齊聲說(shuō)“啥要求啊?”3GPP說(shuō),5G必須要提高速率和降低(dī)時(shí)延,并規定,5G網絡用戶體(tǐ)驗傳輸速率至少需符合100Mbps(12.5M/s)下(xià)載速度、50Mbps(6.25M/s)上(shàng)傳速度,網路(lù)延遲時(shí)間(jiān)不得超過4毫秒(miǎo),并且在時(shí)速500公裏的高速列車上(shàng)也(yě)能(néng)維持穩定網絡連接。

底下(xià)衆公司紛紛贊同,并答(dá)應必須執行到位。

第四代移動通訊技術,不聽(tīng)話(huà)!不承認标準還出,氣的3GPP不輕,臨近5G時(shí)代得好(hǎo)(hǎo)好(hǎo)(hǎo)整改整改你們,3GPP還要求了(le),5G無線網絡時(shí)代不能(néng)僅涉及數據服務(wù)和語音(yīn)服務(wù),要拓展移動生(shēng)态系統,普及到無線回程、ULL,無人(rén)機等關(guān)鍵業務(wù)型服務(wù)、數字電視(shì)廣播、汽車服務(wù)、M2M/loT服務(wù)等等。

并且定義了(le)三大場(chǎng)景:eMBB、mMTC和URLLC,對應了(le)想要涉及的領域。

3GPP将“5G”視(shì)為(wèi)是一(yī)個(gè)重大的改革,要具備五大創新(xīn)!

衆公司說(shuō):“行,你是頭兒(ér),你說(shuō)咋整就(jiù)咋整,說(shuō)吧(ba),哪五大創新(xīn)。”

第一(yī)大創新(xīn):mmWave

提到網絡速率,必定和頻率、波長、以及光速三者有關(guān),它們的關(guān)系是這(zhè)樣的:

接着看下(xià)一(yī)張圖:

從上(shàng)方圖片中的綠(lǜ)色字體(tǐ)不難看出,長期以來(lái),我們主要使用中頻到超高頻來(lái)實行手機通訊的。經常所說(shuō)的CDMA 800、GSM 850,就(jiù)是工作(zuò)頻段800MHz和850MHz的意思。就(jiù)目前來(lái)說(shuō),現(xiàn)如(rú)今的4G LTE屬于超高頻和特高頻。

并且我們國家主要使用超高頻。依照第一(yī)個(gè)圖的公式,頻率越高,速度越快(kuài),車道(頻段)也(yě)就(jiù)越寬。

恩,要想速率快(kuài),頻率就(jiù)越大,因為(wèi)光速是恒定的,頻率大就(jiù)意味着.....

也(yě)就(jiù)意味着波長越小,5G的第一(yī)個(gè)創新(xīn)技術就(jiù)來(lái)了(le),率先使用目前波段較小的mmWave(毫米波),就(jiù)目前的動态來(lái)看,毫米波段中28GHz頻段和60GHz頻段比較有希望使用在5G的兩個(gè)頻段中,使用毫米波頻段,頻譜帶寬比較前代要寬了(le)10倍,傳輸速率自然也(yě)得到大幅度提升。

第二大創新(xīn):Massive MIMO

MIMO的英文全稱是Multiple-Input Multiple-Output,意為(wèi)“多進多出”,說(shuō)白了(le)就(jiù)是基站(zhàn)的天線變多了(le),并且手機的接受能(néng)力也(yě)變強了(le),源頭上(shàng)多根天線發送,接收對象多根天線接受

細心觀察的朋(péng)友要問了(le),這(zhè)5G的基站(zhàn)好(hǎo)(hǎo)小啊,比之前的大鐵塔形狀的小很多。沒錯!

為(wèi)了(le)進一(yī)步提升5G網絡的覆蓋面積,5G網絡将原有的宏基站(zhàn)改為(wèi)了(le)微基站(zhàn),換句話(huà)說(shuō),之前的信号向中央空調,一(yī)個(gè)溫暖一(yī)群人(rén),而現(xiàn)在則是按照小群體(tǐ)分(fēn)配一(yī)個(gè)“小功率”空調,不僅輻射被大幅度降低(dī),覆蓋面積也(yě)好(hǎo)(hǎo),速率也(yě)變得越快(kuài)。

第三大創新(xīn):Beam Management

Beam Management意為(wèi)波束賦形,也(yě)是第五代移動通訊技術的一(yī)大創新(xīn),它主要是改變了(le)信号的發射形式進行的改變。說(shuō)到基站(zhàn)發射信号的形式,有些(xiē)類似于燈泡發光,它是360度向四面八方發射的,對于光而言,要想照亮某個(gè)區域或某處物體(tǐ),大部分(fēn)散發出去的光都浪費了(le)。

而波束賦形就(jiù)比較厲害了(le),它是一(yī)種基于天線陣列的信号預處理(lǐ)技術,通過調整天線陣列中的每個(gè)陣元的加權系數産生(shēng)具有指向性的波束,通俗的将,它可以改變信号的發射軌迹,實現(xiàn)“點對點”有針對的信号傳播。

第四大創新(xīn):LDPC/Polar

前面說(shuō)過,3GPP對應想要涉及的領域,定義了(le)5G的三大場(chǎng)景:eMBB、mMTC和URLLC。

不知道朋(péng)友們記不記得2017年11月(yuè)(yuè)下(xià)旬,華為(wèi)公司主推的Polar Code(極化(huà)碼)方案拿下(xià)5G,作(zuò)為(wèi)控制信道的編碼方案,這(zhè)個(gè)方案便是3PGG制定的三個(gè)場(chǎng)景之一(yī)的eMBB場(chǎng)景,而高通主導的LDPC碼作(zuò)為(wèi)數據信道的編碼方案。

根據華為(wèi)的實際測試來(lái)看,Polar碼可以同時(shí)滿足超高速率、低(dī)時(shí)延、大連接場(chǎng)景的需求,并且能(néng)夠使蜂窩網絡的頻譜提升10%左右,與毫米波結合可以達到27Gbps的速率。

對于eMBB場(chǎng)景來(lái)說(shuō),有了(le)華為(wèi)這(zhè)位主力,外加高通的扶持,相信能(néng)夠将無線通訊技術提升到新(xīn)的高度。

第五大創新(xīn):AS Layer

AS Layer是相比較4G網絡的一(yī)種新(xīn)型的架構模式,主要是以正交頻分(fēn)多任務(wù)(OFDM)為(wèi)基礎的彈性參數物理(lǐ)層(PHY,Layer 1),它可以最多包含5個(gè)次載波。該架構可以同時(shí)回應更快(kuài)速的數據與響應速度。

寫到最後

不得不承認,從第一(yī)代移動通訊技術問世開始,注定了(le)它會牽扯到許多的層面,包括用戶的使用體(tǐ)驗、商(shāng)家的利益等等。

而3GPP的建立并不多餘,就(jiù)像國家需要有政府的支撐、公司要有制度的管理(lǐ)、學校(xiào)要有老師教育的引領,而3GPP充當的就(jiù)是這(zhè)樣的一(yī)個(gè)角色,立好(hǎo)(hǎo)了(le)一(yī)個(gè)“規則”,各類供應商(shāng)和用戶才能(néng)夠在科技中進步。

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