3g技术标准 一文深度揭秘3GPP：2G/3G/4G/Pre-5G标准化制定流程是这样的

在陈博士当选3GPP TSG RAN1新主席的那一刻，没有人想到这是中国人第一次获得这个荣誉。陈在电信行业任职17年。2006年加入高通，一直从事4G/5G技术相关工作。九年前开始代表高通参加3GPP活动。2013年当选3GPP RAN1副主席，今年8月当选RAN1主席。

3GPP TSG RAN1主要负责物理层空中接口(OTA)的标准化，这是5G标准制定的第一个关键步骤，所以主席的重要性可想而知。

但是，3GPP一直是一个神秘的组织。3GPP如何制定标准？中间是什么流程？5G标准进展如何？3GPP研究什么课题？带着这些疑问，我们最近在高通“秘密3GPP”沙龙采访了高通技术标准副总裁陈、柯世亚，对所有干货进行了解读。

组织架构定义了“端到端”

3GPP是第三代合作伙伴计划(第三代合作伙伴计划)的缩写，成立于1998年12月，由全球七个标准制定组织(SSO)合作而成。包括日本无线工商联合会(ARIB)、中国通信标准协会(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)、印度电信标准发展协会(TSDSI)和韩国电信技术协会(TTA)，目前有来自40多个国家的550多家成员公司，包括网络

从3G和4G到现在的前5G时代，会员数量一直在增加。尤其是5G时代临近，越来越多的行业、企事业单位参与到3GPP生态系统中。

到目前为止，3GPP规范和研究已经由成员公司、工作组和技术规范小组共同推进。“这是一个非常重要的协作”，陈介绍，以确保“标准”满足行业需求，确保厂商间无缝互通，确保全球移动通信规模。

3GPP定义了端到端系统规范，其系统架构分为3个技术规范组(TSG)和16个内部工作组(WG)。三个技术规范组包括RAN(无线接入网)、SA(服务/系统方面)和CT(核心网&终端、核心网和终端)。

说白了，TSG的主要功能就是“告诉我们做什么”，比如指定某个时间需要做哪些功能，发布哪些规范；WG的主要功能是“怎么做”，并根据TSG的要求，制定具体需要实现的技术。

需要指出的是，每个技术规范组和工作组的主席和副主席都来自3GPP的成员公司，他们必须客观中立，抛开任何公司的观点，只代表3GPP工作。每两年选举一次，最多可以连任两届。他们的工作主要是负责集团内部技术工作的整体管理和进展，也根据个人成员的提议管理会议日程，以确保符合3GPP工作流程和政策。

可以说，3GPP对技术创新起着决定性的推动作用。从2G、3G、4G到现在的Pre-5G，每一代通信技术之间的迭代基本上用了10年:90年代，基本上以数字语音的应用为主；本世纪初，3GPP开始推动移动数据的演进。到2010年左右，移动互联网成为主要应用场景，人们可以上网、看视频、玩移动应用；从现在开始，5G如火如荼，覆盖范围更广，提供的服务更多。目前3GPP做的项目涉及蜂窝电信网络技术，包括无线接入、核心传输网络和服务能力，包括编解码、安全和服务质量，从而提供完整的系统规范。

对于一个标准化组织来说，能掌握多少技术规范，就能有多少话语权。据悉，3GPP从事蜂窝技术标准制定已有18年以上，已成功制定12个Release标准，拥有1200多项可实现商业化生产的技术规范，成员公司技术方案数十万份。

工作流关注团队工作

如前所述，3GPP的工作是一个协同的系统级项目，既注重团队协作，又需要系统地看待问题。说只有一组做完了，另一组没做完，没有任何意义。

3GPP的管理模式类似于其他复杂的系统级项目，比如设计喷气式飞机。一般来说分为五个步骤:一、前期研发，向管理层提交项目建议书；二是将项目细分为相应的专业领域；第三，进行可行性研究，根据需要探索不同的技术方案；第四，探索完成后，可以制定工作计划，制定解决方案；第五，有了这些计划，我们就可以进行具体、规范的管理。

从以上步骤可以进一步推导出3GPP的具体流程。来自3GPP成员公司的早期R&D成果将被提交给3GPP以进入提案阶段。一旦获得批准，他们将进入可行性研究项目阶段。如果得出结论，就形成技术报告，进入开发工作项目阶段，然后形成技术规范，最后实现商业部署。商业化也是一个再完善的过程。有时候，3GPP也会提出修改请求。

在项目提案阶段，成员公司的前期研发非常重要，这是前提。该提案一旦获得TSG批准，将成为一个研究项目。一般来说，一项提案至少需要四名成员的支持。

在可行性研究项目阶段，3GPP成员通过“提案”提出不同的解决方案和技术，然后在3GPP会议上公开讨论该提案。此时，任何成员都可以在任何时候反对一个提案(许多讨论在3GPP会议之外继续)。可以毫不夸张地说，最终提交的3GPP技术报告和技术规范中的大多数概念都是3GPP成员在原始提案的基础上进行修改的结果。

第四步到达“工作项目阶段”，类似于上一步的“可行性研究项目阶段”。过程中也充满了讨论和迭代。区别在于上一步是技术范围，而这一步细化了技术细节，包括复杂性分析、对标准的影响、对产品实现的影响等。即使是商业部署，如果需要，3GPP还是需要根据修改请求进行持续的修复。例如，3GPP正在开发第15版，还将接收关于第14版或第13版的修改请求。

技术进化贯穿始终

陈认为，3GPP提案的质量比数量更重要，因为并非所有提案都具有相同的价值。3GPP技术决策和规范不是通过直接接受或反对个人提议的机制来建立的，而是通过技术能力和协作来产生全球适用的标准。此外，很难评估单个提案的影响。许多建议主要集中在一个特征或一项研究的一个部分，因此很难标准化。

他更有理由相信，从数量上看，技术方案不是科学方法。因为蜂窝技术是在以往移动通信技术的基础上不断演进的；另一种可能性是提案的数量会受到主观因素的影响，成员公司可能会向其在3GPP中的代表提供激励，以最大化提案的数量。比如一个提案稿可以把事情说清楚，但是如果有鼓励的措施，这个提案可能分三个；另外，数据库是为工程师建立的，不适合宏观分析，容易出现不同的解读。

综上所述，3GPP更注重推动技术演进的能力。特别是我们即将进入5G时代，3GPP关注的是如何更好地拓展整个移动生态系统，这意味着需要从核心网、无线接入网、用户设备三个层面系统地推进端到端的发展。

再者，5G扩张将重新定义行业，如超高保真媒体、沉浸式娱乐、提高公共安全、城市基础设施可持续发展、工厂自动化、能源公共设施、远程医疗，以及如何让交通更安全、更自动化，这些都是3GPP需要考虑的5G问题。

5G数据下载速度比3G早期发展提升了650多倍，数据流量也提升了250多倍。在一定程度上，很难确定是需求推动了无线技术的发展，还是无线技术的发展推动了数据的需求。两者更具互补性，进一步演化，呈现指数上升趋势。

技术规范是最终结果

技术规范是3GPP工作的最终结果。截至2017年6月2日，已有1200多项现行的3GPP技术规范，技术规范的规则如下:

1.每个规范的制定都基于数百份提交的提案；

2.每个提案至少有一名遵循工作组指导的记者(编辑和经理)；

3.具体技术规范组负责在季度会议上冻结功能稳定的规范；

4.下游制造商重复使用技术规范进行产品开发。

5.每个技术规范都有一个五位数的标识号，将规范分为有意义的技术类别——前几个基本代表是否与3G、4G或5G相关，中间几个代表属于哪一层(例如物理层是211、212等。).

6.每个技术规范都特别详细，所以技术规范文档会很长。有时候技术含量太多，一份文件承受不了，甚至需要分几个部分。

3GPP通过Release将最新的技术特性引入到蜂窝系统中，以保证该技术在一定时期内能够满足市场需求。根据预计完成时间，Release将在指定的时间点被冻结，冻结后不太可能引入新功能，但可以进行一些小的修复。一般来说，某一段时间不仅仅是一个版本，因为以前完成的版本可能需要进一步的修正、改进和更新，未完成的版本需要继续完成，所以多个版本的不同工作阶段是交错的，并行进行的。目前3GPP正在推进的是15版。

类似于主流操作系统的不同版本，通过不同的3GPP版本引入了新功能。例如，4G LTE继续在8个以上的不同版本中演进(从第8版到第15版)，而3GPP现在正专注于推广第15版，该版本将引入演进的5G技术。

正是因为3GPP规范以高度迭代的方式演进，所以需要建立在前一版本的基础上，以确保向后兼容。例如，LTE Release 10用户设备可以在LTE Release 8基站中工作。相反，LTE Release 8用户设备也可以在LTE Release 10基站中工作。

走向标准化的力量

按照目前的标准化流程，3GPP在推动5G的发展，各种组织的成员也在一起旅行，包括高通、华为、中兴。

高通首当其冲。3GPP还没有发布5G规范，而高通骁龙X50已经实现了第一个5G数据连接，高通的第一个5G智能手机参考设计也一同出现，以指导OEM明年开始研发相关设备。Snapdragon X50是业界首款5G新款空-端口多模调制解调器，通过单芯片支持2G/3G/4G/5G多模功能，支持6GHz以下毫米波、多频段等不同频段。这款芯片发布才12个月就具备5G数据连接能力。因此，业内人士认为，这一示范将推动新一代蜂窝技术的发展。

柯世亚表示，除了众所周知的芯片业务，高通最根本的使命就是解决端到端的系统级设计问题。事实上，高通所做的技术工作一直在通过3GPP推动行业内关键移动蜂窝技术的发展。

例如，LAA技术，即许可证辅助接入，是无许可证频谱上的LTE技术。蜂窝移动通信技术已经能够达到千兆LTE数据速率。这项技术背后的技术之一是LAA。

柯世亚介绍了LAA技术进入3GPP的故事。

2009年和2010年，高通开始了对LAA的基础研究。要做的第一步是向3GPP提出一个基本概念。当时高通提出将LTE引入无牌照频段。从第一个只有两家成员公司支持的概念提案到研究项目获得批准，总共花了9个月的时间。

柯世亚说，在3GPP中，并不是说提交概念提案就等同于一个很大的创新。这只是开始。时间长了，一方面要说服各方接受这个观念和想法，同时也要解决从未预料到的新问题。最后问题都解决了。目前，LAA技术已经在许多国家部署，并推出了许多支持该功能的智能手机。

柯世亚还介绍了一个目前非常热门的话题:NB-IoT(窄带物联网)的演进故事。

在NB-物联网之前，有两个相互竞争的提案标准，一个是GERAM蜂窝物联网，另一个是NB-LTE(窄带LTE)。这两个提案是同一个方向，但却是两个不同的提案，相互竞争，各有一套自己的理论和支持者。当时业内有人担心标准的分裂。今天你可以在网上找到一篇2015年的文章，文章认为整个行业会因为这两个不同的标准而分裂。正是在这个时候，高通开始参与这项技术的开发。

高通自己提出合并两个标准，避免拆分。该方案取两者之长，提取两种技术路线最基本的优势，融合形成单一路线。高通把这条单路命名为NB-IoT，换句话说，NB-IoT的命名和概念来自高通。当时高通正在写大量的文件，同时寻求双方支持者的支持，协调各方做出适当的让步，推动整个行业的整合，让大家都愿意做出妥协，以求达到统一的标准。

最后的结果是，现在业界普遍认可NB-IoT。但这对于高通来说是个开始，高通做了大量的工程工作，包括无线空端口和系统级架构，提交了大量的技术方案，其中的基本观点最终被业界接受，成为标准的一部分。“我认为这些提议是否被接受并不重要。重要的是，这些提案的内容被传阅，它们超出了规范的范围，成为标准的一部分。作为这些提案的贡献者，高通展示了我们的领导力。这些技术最终被部署到整个行业。”柯世亚认为。

再来说5G，高通一方面推广3GPP的5G相关工作:在千兆LTE、信道编码、独立子帧、毫米波移动、大规模MIMO等5G关键技术上有相应的研究和部署，与多家行业企业和运营商联合进行5G试验和前期部署。

在高通和众多合作伙伴的推动下，3GPP决定加快5G的标准化进程，将5G规范的形成时间表提前了6个月。在接下来的2018年，3GPP将开始5G工作，包括5G NR(5G new 空端口)在非授权频谱中运行，5G NR URLLC(高可靠性、低延迟通信)，5G在车辆联网领域的应用，即C-V2X、5G NR回程技术和5G NR用于卫星系统，这将是一个开端，为5G带来更多的可能性。