为避免重蹈2/3/4G时代的覆辙,在5G协议标准制定之初,业界已经达成普遍共识,希望最终能够形成一个全球统一的5G标准。全球统一标准的意义不仅仅在于技术本身,更重要的在于对有效降低成本、提高广泛应用的可行性以及整个产业链的推动将起着巨大的作用。
由于5G协议标准相比2/3/4G要更为复杂,虽然IMT-2020多次缩短协议标准制定过程,确定在2020年前完成标准冻结,但随着4K、AR、VR,甚至是物联网的日渐兴起,现有4G网络已不能满足新业务、新终端的新需求。因此出现全新5G标准和在现有LTE标准基础上做部分能力增强的LTE-Evolution演进的两种方案,如图1-6所示。
于是将5G时代的部分功能提前到4G来实现成为一种方案。因此在Release12中出现4×4MIMO以及载波聚合,Release13~14中出现Massive MIMO版本中Massive CA以及NB-IoT等物联网技术,统一名称叫LTE Advanced Pro,也就是俗称的4.5G,这其中也包含其他很多新技术,比如MTC增强、D2D、大众安全、V2X、更低工作时延等。
全新5G协议标准从Release15开始,使用全新空口技术(如SCMA、F-OFDM、灵活Numerology等),峰值速率可以达到5Gbit/s以上甚至20Gbit/s,重点拓展MBB大宽带的能力。未来Release16版本,即5G phase2,进一步提升空口效率,重点增强物联网IoT以及大连接MTC的功能。
图1-6 3GPP和OTSA的5G竞争
LTE-Evolution方案,主要是基于当前的4.5G网络继续强化,将5G时代实现的部分功能提前到4G来实现。如4×4MIMO、Massive MIMO等。其可以满足当前LTE网络的平滑演进需求,单其始终属于4G范畴,难以支撑5G所有功能。
最为典型的LTE-Evolution方案为美国运营商Verizon提出的V5G方案。V5G是美国运营商Verizon发起的OTSA V5G标准,其目标是提供28/39GHz的固定无线接入能力,保证2017年商用,不包括uRLLC低时延和mMTC的大连接能力。其合作伙伴包括芯片厂商英特尔与高通,设备商思科、爱立信、诺基亚与三星,终端厂商三星与LG。目前已发布物理层D1.0版本。
V5G的出现也促使3GPP在2017年7月决定把部分Phase1功能提前半年在2017年12月发布,如图1-6所示,目的是支持运营商2018年测试和试商用,实现和V5G的竞争。
OTSA与3GPP在事实上存在冲突和对抗,而且有协议分裂的风险,OTSA协议是否会像之前的3GPP2一样被3GPP所击败并边缘化呢?
V5G的特点是针对固定无线接入场景而设计,这个简单明确的应用场景直接影响协议功能和流程的设计。V5G借鉴LTE的协议架构,也大量复用LTE的功能和流程,这样有利于其设备的快速商用和部署,实际上V5G的协议就是在LTE的协议基础上用修订的方式得到的,从表1-1的技术特点看,二者架构非常接近。
表1-1 V5G的协议和LTE的协议架构
与5G NR不同,V5G不支持DC和multi-RAT,所以V5G无法支持3G、4G、Wi-Fi、和V5G的载波聚合;另外V5G不支持小区重选,因此空闲态UE的移动性能力存在问题;同时也不支持256QAM以及高阶调制,更不支持Massive MIMO,最大仅支持8T8R。简单来说,V5G基本上是一个仅为满足自己的需求,剔除大量功能的LTE Pro简化提升版,用标准5G的需求eMBB、URLLC、MMTC来衡量的话,其远远不能满足于低时延、大连接的需求,只能满足MBB或者WBB。但是就像V5G_300协议中所说,OTSA的V5G工作组先聚焦于固定无线接入场景,将来也并不排除其他应用场景,其未来的演进需要再过1~2年之后才能明确。
目前明确跟随V5G的运营商只有韩国的KT和SKT,而美国其他运营商如AT&T,T-Mobile明确跟随3GPP,中国、欧洲、日本等运营商明确会走3GPP之路。