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3GPP是个什么组织 为啥5G标准离不开它

2018-1-6 01:51| 投稿: lofor |来自: 互联网

摘要: 3GPP一直以来在人们心中是一个神秘的组织,很多用户对于它的理解和认知,说不清,道不明。最近关于5G网络的诸多报道,都陈述了“5G网络”的标准是由“3GPP”来规定的,那么它到底是个怎样的组织?我也不卖关子了,一 ...

3GPP一直以来在人们心中是一个神秘的组织,很多用户对于它的理解和认知,说不清,道不明。最近关于5G网络的诸多报道,都陈述了“5G网络”的标准是由“3GPP”来规定的,那么它到底是个怎样的组织?我也不卖关子了,一同揭晓它神秘的面纱。

“3GPP”组织建立的来龙去脉

上世纪80年代,电话开始普及使用,人们仅仅使用的是模拟、仅限语音的蜂窝电话标准,被称为“第一代移动通讯技术”,也叫“1G”,代表设备是大哥大,只能打电话。

人们在传输数据的过程中发现,太大的数据信息很难在传播过程中消耗的时间太多了,欧洲人颖悟绝伦,把时间分割成了周期性的帧(Frame),每个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号,这种技术叫做时分多址(TDMA)。

基于这个技术,欧洲人研制出了第二代通讯技术,也叫“GSM(Global System For Mobile Communications)”,俗称2G,中国在1995年左右开始部署GSM网络。

到了20世纪中期,当时二代通讯技术已经使用一段时间了,一位美国女子名叫海蒂·拉玛(她还是著名的影视演员)基于时分多址发明了新的通讯技术:码分多址(CDMA)。

和时分多址有区别的是,它是靠信息的编码序列来分割成若干个码隙向基站发送信号,被称为2.5代移动通讯技术。

国内的移动及当时的网通选择了主流的GSM网络制程,而CDMA最初被中国电信引入国内,并且搭配133号段投入市场使用,后来在08年通讯行业重组,原网通和联通合并为新联通,联通的CDMA网络业务和133号段则划归了电信所有。

因此目前市面上的CDMA网络手机卡及支持CDMA网络的手机均是电信。

GSM和CDMA,一个是分割时间,一个是分割编码,很难说哪个制程更好,只能说各有千秋。

互联网在2G网络制程的带动下,日益壮大,各式各样的移动设备、台式电脑等数码产品霎时间蜂拥而至。消费者感受到了二代移动通讯技术的益处,越来越期待第三代(3G)通讯技术的到来。

网络制程的全球普及,使人们越来越依赖于“无线上网”,理念是:

为了定义完整的端到端系统规范,确保符合行业需求,不同厂商之间实现无缝互操作以及为移动提供其所必需的全球规模,并且也为了实现GSM由2G网络到3G网络的平滑过渡的需求,从而产生了一个组织。

如果将全球无线通讯比作一个村的话,那么这个组织绝对是这个村里的村长,它让你“耕什么地”你就得耕什么地,它让你的“庄稼”长多高你的庄稼必须长那么高,否则对不起,你不属于这代通讯技术的标准,这个组织就是3GPP。

3GPP建立时,各国都在讨论谁当“老大”合适,当老大爽啊,有话语权,但是,每一代移动通讯技术的革新并不是某个体公司能完成的,它要设计到基站的建设、匹配制程的芯片制造、从中的技术研发、采用怎样的频率,运用多少的波段等等。

毕竟关乎全球用户无线上网的问题,最后商量了下,全球各国几个在通讯领域有重要地位或作用的运营商,来做3GPP的成员,先后足足请了七个大佬,它们分别是:

日本无线工业及商贸联合会(ARIB)、中国通信标准化协会(CCSA)、美国电信行业解决方案联盟(ATIS)、日本电信技术委员会(TTC)、欧洲电信标准协会(ETSI)、印度电信标准开发协会(TSDSI)、韩国电信技术协会(TTA)。

有了组织就是好办事儿,在3GPP的带动下实现了第三代移动通讯技术(3G)的W-CDMA技术、TD-CDMA技术的普及化。

关于“5G” 3GPP不管不行

3GPP是为了实现欧洲人创造的GSM的演化,那个美国美女演员创造的CDMA能善罢甘休?

不行,我们北美也要创立一个!第二年1999年,北美公司联合芯片巨头高通等创立了个3GPP2,和3GPP有一定的竞争关系,只不过后来高通又放弃了CDMA向4G演进的路线,3GPP2也逐渐边缘化,倒是3GPP逐渐壮大了。

到了LTE(Long Term Evolution,长期演进),也就是4G,各大运营商开发出了TD-LTE和FDD-LTE两种制程,“村长”3GPP出来了,说你们这个制程不满足我的标准,LTE只有3.9G,你们不叫4G,这让运营商很尴尬,最后四舍五入,3.9G就叫4G吧!

就一直按4G叫了,其实未被3GPP认可,国内的4G网只是3GPP的3.9G的标准。

后来运营商无奈,按照3GPP对于4G的标准推出了升级版的LTE Advanced,这才满足国际电信联盟对4G的要求,直到后来的LTE-A才叫做4G。

时光飞逝,转眼到了2017年,从1998年成立以来,3GPP不断扩大、由成员驱动,涉及数百家公司的大量工作和协作,包括网络运营商、终端制造商、芯片制造商、基础设施制造商、学术界、研究机构、政府机构,累积到2017年会议参与者突破6000多人,好家伙,厉害了。

对于未来的第五代通讯技术(俗称5G),3GPP提前好打预防针,告诉底下和无线网络相关的公司,说你们必须按照我的要求制定5G,要不然我还是不承认。

底下公司齐声说“啥要求啊?”3GPP说,5G必须要提高速率和降低时延,并规定,5G网络用户体验传输速率至少需符合100Mbps(12.5M/s)下载速度、50Mbps(6.25M/s)上传速度,网路延迟时间不得超过4毫秒,并且在时速500公里的高速列车上也能维持稳定网络连接。

底下众公司纷纷赞同,并答应必须执行到位。

第四代移动通讯技术,不听话!不承认标准还出,气的3GPP不轻,临近5G时代得好好整改整改你们,3GPP还要求了,5G无线网络时代不能仅涉及数据服务和语音服务,要拓展移动生态系统,普及到无线回程、ULL,无人机等关键业务型服务、数字电视广播、汽车服务、M2M/loT服务等等。

并且定义了三大场景:eMBB、mMTC和URLLC,对应了想要涉及的领域。

3GPP将“5G”视为是一个重大的改革,要具备五大创新!

众公司说:“行,你是头儿,你说咋整就咋整,说吧,哪五大创新。”

第一大创新:mmWave

提到网络速率,必定和频率、波长、以及光速三者有关,它们的关系是这样的:

接着看下一张图:

从上方图片中的绿色字体不难看出,长期以来,我们主要使用中频到超高频来实行手机通讯的。经常所说的CDMA 800、GSM 850,就是工作频段800MHz和850MHz的意思。就目前来说,现如今的4G LTE属于超高频和特高频。

并且我们国家主要使用超高频。依照第一个图的公式,频率越高,速度越快,车道(频段)也就越宽。

恩,要想速率快,频率就越大,因为光速是恒定的,频率大就意味着.....

也就意味着波长越小,5G的第一个创新技术就来了,率先使用目前波段较小的mmWave(毫米波),就目前的动态来看,毫米波段中28GHz频段和60GHz频段比较有希望使用在5G的两个频段中,使用毫米波频段,频谱带宽比较前代要宽了10倍,传输速率自然也得到大幅度提升。

第二大创新:Massive MIMO

MIMO的英文全称是Multiple-Input Multiple-Output,意为“多进多出”,说白了就是基站的天线变多了,并且手机的接受能力也变强了,源头上多根天线发送,接收对象多根天线接受

细心观察的朋友要问了,这5G的基站好小啊,比之前的大铁塔形状的小很多。没错!

为了进一步提升5G网络的覆盖面积,5G网络将原有的宏基站改为了微基站,换句话说,之前的信号向中央空调,一个温暖一群人,而现在则是按照小群体分配一个“小功率”空调,不仅辐射被大幅度降低,覆盖面积也好,速率也变得越快。

第三大创新:Beam Management

Beam Management意为波束赋形,也是第五代移动通讯技术的一大创新,它主要是改变了信号的发射形式进行的改变。说到基站发射信号的形式,有些类似于灯泡发光,它是360度向四面八方发射的,对于光而言,要想照亮某个区域或某处物体,大部分散发出去的光都浪费了。

而波束赋形就比较厉害了,它是一种基于天线阵列的信号预处理技术,通过调整天线阵列中的每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束,通俗的将,它可以改变信号的发射轨迹,实现“点对点”有针对的信号传播。

第四大创新:LDPC/Polar

前面说过,3GPP对应想要涉及的领域,定义了5G的三大场景:eMBB、mMTC和URLLC。

不知道朋友们记不记得2017年11月下旬,华为公司主推的Polar Code(极化码)方案拿下5G,作为控制信道的编码方案,这个方案便是3PGG制定的三个场景之一的eMBB场景,而高通主导的LDPC码作为数据信道的编码方案。

根据华为的实际测试来看,Polar码可以同时满足超高速率、低时延、大连接场景的需求,并且能够使蜂窝网络的频谱提升10%左右,与毫米波结合可以达到27Gbps的速率。

对于eMBB场景来说,有了华为这位主力,外加高通的扶持,相信能够将无线通讯技术提升到新的高度。

第五大创新:AS Layer

AS Layer是相比较4G网络的一种新型的架构模式,主要是以正交频分多任务(OFDM)为基础的弹性参数物理层(PHY,Layer 1),它可以最多包含5个次载波。该架构可以同时回应更快速的数据与响应速度。

写到最后

不得不承认,从第一代移动通讯技术问世开始,注定了它会牵扯到许多的层面,包括用户的使用体验、商家的利益等等。

而3GPP的建立并不多余,就像国家需要有政府的支撑、公司要有制度的管理、学校要有老师教育的引领,而3GPP充当的就是这样的一个角色,立好了一个“规则”,各类供应商和用户才能够在科技中进步。

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本文出自:http://www.cnbeta.com/articles/tech/686529.htm

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