一文深度揭秘3GPP：2G/3G/4G/Pre-5G标準化制定流程是這樣的

當陳萬士博士當選為新一屆3GPP TSG RAN1主席的那一刻，沒有人想到，這是中國人首次摘此殊榮。陳萬士駐紮電信行業17年，自2006年加入高通，一直從事4G/5G技術相關的工作。9年前，他開始代表高通參與3GPP的活動，2013年，他當選3GPP RAN1副主席，今年8月，他又被票選為RAN1主席。

3GPP TSG RAN1，主要負責實體層空中接口（OTA）标準化，在5G标準制定中，這是第一項關鍵步驟，是以，主席職位的重要性可想而知。

然而，3GPP向來是個神秘的組織。3GPP如何制定标準？中間的流程是怎樣的？5G标準進展如何？3GPP研究哪些課題？帶着這些問題，我們最近在高通“揭秘3GPP”沙龍采訪了陳萬士和高通技術标準副總裁柯詩亞，進行了全幹貨的解讀。

組織架構定義“端到端”

3GPP是The 3rd Generation Partnership Project（第三代合作夥伴計劃）的簡稱，成立于1998年12月，由全球七大标準制定組織（SSO）合作形成——這七個标準制定組織分布世界各大州，包括日本無線工業及商貿聯合會（ARIB）、中國通信标準化協會（CCSA）、美國電信行業解決方案聯盟（ATIS）、日本電信技術委員會（TTC）、歐洲電信标準協會（ETSI）、印度電信标準開發協會（TSDSI）以及南韓電信技術協會（TTA），且目前有550多名成員公司，這些公司來自于40多個國家，包含網絡營運商、終端制造商、晶片制造商、基礎制造商以及學術界、研究機構、政府機構。

從3G、4G到目前的Pre-5G時代，成員數量一直不斷在增加。尤其臨近5G時代，越來越多的行業、企業、機構參與到3GPP的生态系統中。

至今，3GPP規範和研究，一直由成員公司、工作組和技術規範組共同推動。“這是一種非常重要的協作”，陳萬士介紹，這樣才能確定“标準”符合行業需求，保證廠商之間無縫互操作，保證移動通信的全球規模化。

3GPP定義端到端的系統規範，它的系統架構分為3個技術規範組（TSG）和内部16個工作組（WG）。3個技術規範組包括RAN（Radio Access Network，無線接入網絡）、SA（SA, Service/System Aspects，業務與系統）、以及CT（Core Network & Terminals，核心網與終端）。

直白點說，TSG的主要職能就是“告訴我們要做什麼”，比如規定在某段時間需要做哪些功能、釋出哪些規範；而WG的主要職能就是“怎麼去做”，根據TSG的要求，把具體技術需要實作的東西做出來。

需要指出的是，每個技術規範組和工作組的主席和副主席都來自3GPP的成員公司，通過選舉産生，必須客觀中立，抛開任何一家公司的觀點，隻代表3GPP工作，選舉每兩年一次，最多可連任兩屆。他們的工作主要負責組内技術工作的整體管理和進度，也會根據個體成員提案管理會議日程，確定符合3GPP工作流程和政策。

可以說，3GPP對技術創新起着決定性的驅動作用。從2G、3G、4G到現在的Pre-5G，每一代通信技術之間的疊代基本上花費10年：上世紀90年代基本集中于數字語音的應用；本世紀初，3GPP着手推動移動資料演進；到了2010年左右，移動網際網路開始成為主要的應用場景，人們可以上網、看視訊、玩移動應用；從現在開始，5G正在如火如荼的進行當中，它涉及的範圍更廣，提供的業務也越多。目前，3GPP所做的項目涉及蜂窩電信網絡技術，包括無線接入、核心傳輸網絡和服務能力，包括編解碼器、安全性、服務品質等工作，進而提供完整的系統規範。

對于一個标準化組織而言，手裡能掌握多少有含量的技術規範，就能有多少話語權。據悉，3GPP至今從事蜂窩技術标準的制定已經超過18年，已經管理産生12個版本（Release）的标準，手握能夠實作商業産品化的技術規範超過1200個，來自成員公司的技術提案已經有數十萬項。

工作流程講究team work

正如前文所說，3GPP的工作是一種協作式系統級工程，既講究team work，又需要系統地看問題。如果說，隻有一組做完而另外一組沒做完，那麼也沒有任何意義。

3GPP的管理方式類似于其他複雜的系統級工程，例如設計噴射機。大體上看，共分為五步：第一，早期研發，并向管理層送出項目提案；第二，将項目細分至對應的專業領域；第三，進行可行性研究，并根據需求探索不同的技術解決方案；第四，探索完成後可以制定工作計劃并開發解決方案；第五，有了這些計劃後，再進行具體規範的管理。

從以上步驟可以進一步推出3GPP的具體流程。來自于3GPP成員公司的早期研發成果，會被送出到3GPP進入提案階段，一旦獲批，就進入可行性研究項目階段，如果得出結論，就會形成技術報告，并進入開發工作項目階段，然後才會形成技術規範，最後實作商用部署。商用，也是一個再完善的過程，有時，3GPP也會提出修改請求。

項目提案階段當中，成員公司的早期研發很重要，這是先決條件。提案一旦獲TSG的準許，就會成為研究項目。一般而言，提案至少需要得到4位成員的支援。

可行性研究項目階段當中，3GPP成員通過“提案”提出不同的解決方案和技術，接着提案在3GPP會議上進行公開讨論，這時，任何成員可在任何時候對一項提案提出反對（許多讨論在3GPP會議之外仍在持續），豪不誇張的說，最終呈現出來的3GPP技術報告和技術規範中，絕大部分概念是3GPP成員們在原始提案基礎上做出改動的成果。

第四個步驟到了“工作項目階段”，與上一步“可行性研究項目階段”類似，過程中同樣充滿讨論和疊代，差別在于上一步是技術範圍，而這一步就細化到技術細節，包括複雜度分析、對标準的影響、對産品實作的影響等。即使商用部署了，必要時候3GPP還是需要根據修改請求不斷修繕，譬如3GPP正在做Release 15，同時也會收到關于Release 14或Release 13的修改請求。

技術演進貫穿始終

陳萬士認為，3GPP提案的品質比數量要重要的多，因為不是所有的提案都具有同等的價值。3GPP技術決策和規範并非通過直接接受或反對個别提案的機制而建立，而是通過技術能力和協作來産生一個全球适用的标準。更何況，難以評估單一提案的影響力，很多提案主要集中在一個特性或者一項研究的某一部分，是以很難标準化。

他更有理由相信，技術提案按數量算不上一個科學的方法。因為蜂窩技術建立在以往移動通信技術的基礎上不斷演進；另有一種可能，提案的數量會受到主觀因素的影響，成員公司可能通過向其駐3GPP代表提供獎勵，以最大化提案數量，例如本來一個提案文稿就可以把事情說清楚，但如果有鼓勵性措施的話，這個提案可能就會被分成三個；另外，資料庫是為工程師建立的，并不适合進行宏觀分析，容易出現不同诠釋。

綜上所述，3GPP更看重驅動技術演進的能力。尤其即将步入5G時代，3GPP重點關注怎樣能更好地擴充整個移動生态系統，這也就意味着，需要從核心網、無線接入網絡和使用者裝置這三個層面系統地推動端到端的發展。

更進一步，5G拓展将重新定義行業，比如超高保真媒體、沉浸式娛樂、公共安全的提升、城市的基礎設施可持續發展、工廠自動化、能源公共設施、遠端醫療、以及如何使交通運輸更加安全和自動化，這都是3GPP需要考慮的5G問題。

相較于3G發展早期，5G資料下載下傳的速度增長已經超過650倍，資料流量增長也超過250倍。一定程度上，很難斷定到底是需求推動了無線技術的發展，還是無線技術發展推動了資料的需求，兩者更多的是相輔相成，且進一步演進，呈指數性上升趨勢。

技術規範是最終成果

技術規範是3GPP工作完成的最終成果。截止2017年6月2日，共有超過1200個活躍的3GPP技術規範，技術規範的規則是這樣的：

1、每個規範的制定都是基于數百個送出的提案；

2、每個提案都至少有一位報告人（編輯者和管理者），遵循工作組的指導；

3、特定的技術規範組負責在季度會議上對功能穩定的規範進行當機；

4、下遊制造商再利用技術規範進行産品開發。

5、每個技術規範都有一個五位數字的辨別号，該識别号将規範分類至有意義的技術類别——前幾位基本代表了它是3G、4G還是5G相關，中間幾位代表它屬于哪個層（比如實體層是211、212等等）。

6、每個技術規範都特别的詳細，是以技術規範的文檔會非常長，有的時候技術内容太多一個文檔無法承載，甚至需要分成幾個部分。

3GPP通過Release（版本）将最新的技術特性引入到蜂窩系統，保證技術在一定時期内能夠滿足市場需求。根據預期完成的時間，Release到了某個規定的時間點就會當機，當機後就不大可能再引入新的特性了，但是可以進行一些小修小補。通常，某一個時間段并非僅針對一個Release進行工作，因為之前完成的Release可能還需要進一步改正、完善和更新，同時未完成的Release需要繼續完成，是以多個Release的不同階段工作都是交錯推進、并行展開的。 目前，3GPP正在推進的是Release 15。

跟主流作業系統的不同版本類似，全新特性通過不同3GPP Release（版本）引入，例如4G LTE在超過8個不同版本中持續演進（從Release 8到Release 15），而目前3GPP正在集中推進Release 15，會引入正在演進的5G技術。

正是由于3GPP規範通過高度疊代的方式演進，是以要求建構在之前版本的基礎之上保證後向相容。例如，LTE Release 10使用者裝置可在LTE Release 8基站工作。反之，LTE Release 8使用者裝置也可在LTE Release 10基站工作。

标準化程序之路的一股力量

按照目前的标準化程序，3GPP正在驅動5G向前發展，各組織成員同行，其中不乏高通、華為、中興的身影。

高通首當其沖。3GPP還未釋出5G規範，而高通骁龍X50已經實作了第一個5G資料連接配接，高通首款5G智能手機參考設計也一同亮相，為的是指導OEM廠商明年開始研發相關裝置。骁龍X50是業界首款5G新空口多模數據機，通過單晶片支援2G/3G/4G/5G多模功能，以及6GHz以下和多頻段毫米波等不同頻段。這款晶片從釋出到具備5G資料連接配接能力，僅僅用了12個月的時間。業界也是以認為，這次示範将推動全新一代蜂窩技術向前發展。

柯詩亞說，除了衆所周知的晶片業務，高通最根本的使命正是解決端到端的系統級設計問題。實際上，高通所做的技術工作一直以來都在通過3GPP推動業界關鍵移動蜂窩技術的發展。

譬如LAA技術，即許可輔助接入，是免許可頻譜上的LTE技術。蜂窩移動通信技術現在已經能夠達到千兆級LTE資料速率，這樣的一個技術之是以能夠實作，背後支撐的技術之一就是LAA。

柯詩亞介紹了LAA技術進入3GPP的故事。

大約2009年、2010年左右，高通就開始了關于LAA的基礎性研究，首先要做的第一步是向3GPP提出一個基礎概念，當時高通提出，将LTE引入至免許可頻段。從首次概念提出的隻有兩家成員公司支援，到研究項目獲得準許，總共花費了九個月。

柯詩亞說，在3GPP，不是說送出了一份概念提案，就等同巨大創新，這恰恰隻是一個開始，而後漫長時間裡，一方面要說服各方接受這個概念和想法，與此同時還要解決從來沒有預想過的新問題。最終，所有問題都得到了解決，目前LAA這項技術已經在多個國家開展部署，且有多款支援這一功能的智能手機已經上市。

柯詩亞另外介紹了目前相當熱門的話題：物聯網的連接配接技術NB-IoT（窄帶物聯網）的演進故事。

在NB-IoT之前，曾經存在着兩個互相競争的提案标準，一個是GERAM蜂窩IoT，另一個是NB-LTE（窄帶LTE）。這兩個提案的方向其實都一緻的，但它們是兩個不同的提案并且彼此競争，各有其一套理論和支援者。當時業界就有人擔心會出現标準的分裂，時至今日你還可以在網上找到2015年的一篇文章，文章認為整個行業因為這兩個的不同标準将會被分裂。正是在這樣的時間節點上，高通開始參與這項技術的發展。

高通提出了自己的提案，以融合兩個标準避免出現分裂。這個提案取兩者精華，将兩種技術路線中最基本的優點提取出來進行融合，進而形成單一路線，高通把這個單一路線命名為NB-IoT，換句話說，NB-IoT的命名和概念來源于高通。高通當時一邊撰寫大量檔案，一邊尋求來自雙方支援者的支援，協調各方做出适當讓步，推動整個業界走向融合，讓大家願意為了實作統一标準而各自做出妥協。

最後的結果就是現在，業界普遍認可NB-IoT。但這對高通來說才是開始，它接下來進行了大量的工程工作，既有在無線空口方面的，也有在系統級架構方面的，并送出了大量的技術提案，當中的基礎性觀點最後被行業所接受，成為标準的一部分。“我認為提案是否被接受其實不重要，重要的是這些提案的内容得以流傳，它們超越規範的範疇成為标準的一部分。作為這些提案的貢獻者，高通展示了我們的上司力。而這些技術最終也在整個行業當中實作了部署。”柯詩亞認為。

再提到5G，高通一方面推動3GPP的5G相關工作：在千兆級LTE、信道編碼、獨立子幀、毫米波移動化、大規模MIMO等5G關鍵技術上都有相應的研究和部署，并和衆多行業企業、營運商聯合進行5G試驗和早期部署。

在高通和衆多合作夥伴的推動下，3GPP決定加速5G的标準化程序，将5G規範形成的時間表提前了6個月。接下來的2018年，3GPP即将啟動的5G工作，包括5G NR（5G新空口）在免許可頻譜運作、5G NR URLLC（高可靠低延遲時間通信）、5G在車聯網領域的應用即C-V2X、5G NR回程技術以及面向衛星系統的5G NR，而這将是一個開始，也給5G帶來了更多可能。

原文出處：科技行者

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