第一章 5G 前蜂窝移动历史
1.3 4G LTE/LTE-A系统的主要性能特点
| 1.4 3GPP标准化九大原则 |
未来蜂窝移动业务市场的急速发展，驱使着运营商们在 5G 时代，必须进 行 UDN 部署（至少在局部区域），因此全球范围有许多组织机构和项目，都 在对 5G UDN 和小小区技术进行研究和尝试标准化。由于 UDN 技术覆盖面很 广，涉及从各类蜂窝新兴业务需求→端到端网络架构→各类频谱的具体使用方 式→核心网和无线接入网的诸多分层协议栈→用户终端能力等。因此，针对 5G UDN 技术集合的研究和标准化工作，是一个极其综合、复杂的系统化工程。在 这个大工程中，有些技术方面可能是不需要进行标准化的，如网元节点内部接 口和私有 RRM 算法，而有些方面则是需要标准化的，以共识产业研发方向和 汇聚多方力量，最终实现不同设备厂家之间顺畅的互联互通操作。在所有的组 织机构项目中，3GPP 是全球范围内最有影响力且最具代表性的，过去多年的 实践已表明，3GPP 产业标准化工作已经取得了巨大的厂家商业效益和市场规 模效应。
3GPP 标准组织由欧盟 ETSI 标准协会以项目形式牵头，经过十多年的发展， 逐步汇聚了全球各区域板块和领域的产业协会和大量公司伙伴的研发力量，发 展壮大成了事实上的国际一流标准组织，对全球范围内各个厂家的蜂窝移动系 统设计具有强约束效应和重要的指导意义。暂抛开 3GPP 内部组织架构和具体 工作流程不谈，基于过去 3GPP 在 2G、3G、4G 系统工程标准化方面的经历， 笔者特意提炼总结出如下九大原则，这些原则对 5G 甚至未来的蜂窝系统设计 应该同样适用，具有较好的参考意义。通过这些原则指导和相关的实例，读者 应能更加深入地理解，3GPP 蜂窝系统设计在演进和革新两条大轨道上的平衡 把握和发展趋势，更能解释 3GPP 为何能从众多标准组织中脱颖而出，逐渐被全球蜂窝移动技术和市场参与者接纳、选择和青睐。
原则 1：用例性（Use Case Driven）
3GPP 组织不是学术平台或者产业论坛，而是切实面向蜂窝移动运营商实 际商业市场需求的工程标准化组织。从原始蜂窝业务市场的需求出发，到系统架构设计，到功能规划，再到具体的流程设计，每个工程环节都体现出与实际 用例和应用场景紧密结合的特点。没有实际用例或应用场景的技术，不会被研究和标准化，而用例的重要性、影响力和市场应用的大小，则直接决定了相关 对象问题和方案的实际价值大小。举例说，UMTS 和 LTE 系统基站之间，理 论上也可以进行“双连接”操作，但由于受到蜂窝移动市场商务策略和终端实 现的限制，几乎没有运营商有这个实际用例需求，因此 3GPP 不会对这方面技术进行研究和标准化。例如，UMTS 系统和 CDMA 系统之间理论上可以发生切换操作，但是没有运营商会同时部署 UMTS 和 CDMA 网络，因此这个用例没有实际应用价值；再例如，在 LTE 特定的版本，无论是 MIMO 天线维度、 调制解调阶数、载波聚合的最大分量载波数、无线承载 SRB/DRB 最大个数等方面，都有一个特定的最大值，以契合当时市场条件下的实际用例需求。随着版本的演进，上述最大值可能会不断增大扩展，以进一步适配新时代下实际的 用例需求。因此对用例性原则的考虑，能有效限制 3GPP 系统功能的个数和开 发顺序，指导网络及终端厂家的技术投资力度。
尽管如此，读者也会发现：其实 3GPP 标准化的相当一部分功能，虽然当 初也都是基于实际用例的，但由于种种原因，比如，局部定制化的蜂窝市场、 运营商商用信心不坚定、系统设备不支持等因素，最终还是没被系统厂家开发 出来。这些就是 3GPP 标准协议上所谓的“纸上谈兵”“死的标准”，它不断提 醒着大家，用例性不是绝对的而是相对的，不是一成不变的。用例性最强的系 统功能，体现在全球运营商阵营内很容易快速达成共识，系统设备厂家一定会 早早地重点去部署资源，开展工程开发；而用例性弱的系统功能，它们最终可能就是“纸上谈兵”而已。
原则 2：性价比性（Quality vs Cost）
不同于学术研究，可能会不断地去追求问题可能的边界和极致的方案性能， 工程化需要考虑到诸多现实条件和约束因素，特别是方案的性价比。除了极个 别特殊的用例方面，针对大部分标准化问题对象，相应的工程化解决方案，通 常都是性价比较高，且容易被蜂窝市场采纳和推广的，而不是单纯在某些性能 层面最好的方案。上述被市场采纳的性价比性包含方案的综合效能性、易实现 性、工作稳定性、专利风险性等。例如，在 3G 时代，CDMA 技术成为主流； 而到 4G 时代，OFDMA 技术淘汰了 CDMA 技术，其实 OFDMA 技术早在 20 世纪 70 ～ 80 年代就已经成熟，但在 3G 时代，基站和终端设备的处理能力达 不到 OFDM 低成本工程化实现的要求。此外，由于 MIMO 技术应用，在 4G 时 代被提到了前所未有的高度，而 MIMO 和 CDMA 技术结合的工程化代价太高，却很好适配着 OFDM 技术，因此在性价比原则下，OFDM 成为 4G/5G 的不二 之选。在 4G 早期，同 LTE 系统相互市场竞争的 WiMAX 无线城域网系统，由 于最初面向固定无线设计，在某些物理层的性能表现方面，如无线频谱效率、 峰值速率和单基站广覆盖能力，甚至要强于 LTE 系统，但在移动性支持方面， 如链路健壮性、数据无缝切换以及高速场景支持则比较弱，因此最终没被蜂窝 移动市场所广泛采纳。在 LTE 特定的版本（Release），不少特征功能如 ICIC 技术、SON/MDT 技术、LAA 技术，它们随着后续版本的升级，会有一系列增 强（Enhancement）和再增强（Further Enhancement）版本。因此对性价比 性原则的考虑，能合理地规划编排 3GPP 特征功能的发展路径，通常性价比最 高的方案会最先被采纳而标准化，性价比略低的方案后续可能会被条件性地引入标准化。
尽管如此，读者会发现：对于复杂的蜂窝系统，方案的性价比常常不能很 容易地被量化和精准度量，因为“性”和“价”“增益”和“成本”本身，就有多重的属性和主观倾向，通常很难得出绝对客观的性价比优劣排序和评价，这也就为各个系统设备厂家在各自方案推进方面和一定程度上提供了非技术辩论的空间。
原则 3：统一性（Uniform and Harmonize）
蜂窝移动系统工程标准化的本质诉求是：减轻蜂窝产业内部分割、分裂 而导致的研发资源、力量的浪费，减少不同厂家蜂窝设备产品间的孤立和不 能 IoT 对接，从而达到不断降低蜂窝业务服务成本的目的。因此，和追求多 样性和丰富性的方向背道而驰，3GPP 标准化的目标就是尽量用统一甚至唯一 的定义和方案去解决特定的概念和问题。对特性实质内容类似或一致的功能， 尽量避免采用不同的外表或差异化手段去定义或实现，实质相同的概念定义 和技术手段，尽量统一成一种定义框架或模式模型。例如，RRC Connection Reconfiguration 重配置流程消息，是无线空口层 3 协议上最重要的流程消息， 它几乎包含了对终端所有的空口配置信息，虽然这些配置信息涉及不同的空口 协议层，但它们都被统一定义在 RRC 重配置流程消息之中，而不需要为每个 空口协议层，去单独设计出一套独立的流程消息。又例如，在后续 5G MR-DC 技术中，MCG Split 承载和 SCG Split 承载从终端的角度看，可以不进行任何 区分，统一成一种 Split 承载模型，这能减少终端在空口对不同 DRB 承载类型 之间转换组合的可能性。进一步地，DRB 数据承载类型又统一成了所谓的 MN Terminated 承载和 SN Terminated 承载，以表达更多网络部署方式下可能的数据承载形态。又例如，网元节点之间用户面接口上的流控机制，对于新的 Xn接口，F1 接口和 X2 增强接口的用户面可能都是一样的，因此不需要在上述不 同接口的用户面协议内重复地去定义描述，因此只需要在 TS38.425 中描述。
尽管如此，读者后续可能会发现：统一性原则对于“既得利益方”是很有 利的，因为在空间维度上，当前已占据主流市场的厂家可以利用“统一化手段 和力量”，去抑制产品新方案、新形态，去抑制多样性和丰富性的发展，从而抑 制未来新兴厂家新产品、新方案的市场渗透和突破，以及对现有蜂窝移动市场 格局的潜在分裂。统一性原则对于运营商而言，是一把双刃剑，可用来减轻系 统设计的复杂度，降低标准化成本，但又可能会导致当前市场优势方寡头垄断， 导致产业供给侧的生态失衡。作为“新兴厂家进攻方”，通常都要考虑如何在统一性原则的缝隙中，努力寻找技术突破点和未来新产品、新方案的生存发展空间。