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展望5G演进方向,3GPP谱写5G标准新篇章

 

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对5G而言,刚刚过去的2019年是非凡的一年——全球多达40家运营商和40多家终端厂商发售了5G网络和产品。对比商用元年的情况,5G部署的速度和规模远远超过了3G和4G,全球众多国家和地区正以相同的步伐推动5G部署,可以说5G引发了全球共振。到2020年末,预计全球5G用户数量将达到2亿。

2019年,我们不仅亲眼了非常强大的全球5G商用势头,而且在推动5G标准之后演进方面也取得了重大进展——3GPP Release 16规范预计将于2020年初已完成。

2019年12月上旬,3GPP取得了实现5G愿景之路上的又一项关键里程碑。在西班牙美丽的海滨城市锡切斯举办的季度3GPP RAN全会上,历时数月的针对5G标准演进下一阶段3GPP Release 17(Rel-17)的辩论终于达成一致,24个新项目获得批准后, Rel-17预计将于2021年下半年完成。

这些新项目预计将继续增强5G NR的基础技术,并通过赋能新的服务、推进部署和扩展频谱,进一步不断扩大5G的应用范围。Rel-17标准规范涉及工作即将于2020年新年假期后启动。以下是Rel-17中所包括的一些新项目的阐述。

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图1:3GPP RAN全会再次开会——和往常一样,座无虚席

移动宽带技术持续演变

和3GPP此前制订的每个标准新版本一样,Rel-17将定义基础性特性强化,以提高整体网络容量、覆盖面积、时延、终端功耗和移动性。Rel-17的重点之一是进一步推动5G NR大规模MIMO技术的演变,反对5G系统获取更好的性能和效率,如更高的频谱效率。Rel-17还将重点注目毫米波频段波束管理、协作多点、高速移动以及其它增强特性。

Rel-17的另一个项目将面向需要不断扩大更低频段(FR1)和毫米波频段(FR2)网络覆盖范围的技术。构建接入和传送(IAB)技术的演变与网络覆盖的拓展息息相关,这是迈进更加动态化的网状网络拓扑结构的第一步。Rel-17还将关注减少终端功耗、增强NR+LTE和NR+NR双相连人组的更多机制,还包括单独设立针对动态频谱分享(DSS)技术增强的项目。值得一提的是,3GPP还将开始多SIM卡标准的制定,这也是其迎合行业趋势首次制订此方面的标准。为了支持全新用例并进一步提高网络效率,Rel-17还将为公共安全和场馆定点广播用例引入多播,以补充即将已完成的基于LTE的5G地面广播的标准。

此外,Rel-17将反对52.6GHz以上的超高频段。Rel-17将优先考虑到面向新扩展的60GHz频段制定5G NR标准,60GHz近期已被世界无线电大会确定为部分国家和地区的国际移动通信(IMT)频段。由于5G NR反对可拓展的OFDM参数集,Rel-15/16中用于的现有毫米波波形可拓展至支持更高频率,但这作为Rel-17新项目的一部分还有待检验和证实。

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图2:持续强化5G NR宽带

扩展对物联网(

IoT

)的支持

Qualcomm的5G愿景是连接万物,Rel-16为诸多5G物联网服务创造了全新机遇,还包括高性能物联网(例如工业物联网)和较低复杂度物联网(即带内eMTC/NB-IoT),两者都是Rel-16规范的一部分。

为了拓展和优化5G对物联网的支持,Rel-17引入了NR-Light。NR-Light可反对比eMTC/NB-IoT更强劲的新型终端,不仅能够反对不同特性,而且反对比5G NR 增强型移动宽带/超可信较低时延通信(eMBB/URLLC)更小的比特率。例如,NR-Light仅闲置10MHz或20MHz带宽,就能提供上行链路100 Mbps和上行链路50 Mbps的吞吐量,使其成为支持高端可穿着设备以及工业物联网摄像头/传感器等用例的合适技术。

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图3:5G NR-Light将拓展5G物联网用例

同时,3GPP还将之后推动eMTC/NB-IoT技术的演变,国际电信联盟(ITU)称之为其为“5G海量物联网”。一方面,技术演进将关注提升NB-IoT的频谱效率和数据速率;另一方面,一些项目将研究如何以大于变动使现有NB-IoT和eMTC(LTE-M)平台需要支持卫星传输。这对3GPP而言是相对较新的领域,但该领域的演进必将扩大NB-IoT的潜在市场规模,同时扩展面向物联网用例的3GPP解决方案。

更高精度的终端定位和工业物联网

准确的终端定位对于诸多横向应用至关重要。基于蜂窝技术的定位可与现有的全球导航系统卫星系统(GNSS)有序,而且既限于于户外定位也满足室内定位拒绝。随着市场对更强大的终端定位能力的市场需求愈加急迫,5G Rel-16规范率先增加了定位支持,定义了如来往时间(RTT)、到达角/抵达角(AoA/AoD)和抵达时间差(TDOA)等关键技术。接下来,Rel-17将进一步提高定位精度、降低时延、扩大容量,并将定位精度降低至厘米级。这些演变对工业物联网用例尤为重要。

在Rel-16中,反对工业物联网应用的大量工作已经已完成,近期Qualcomm与西门子、博世力士乐等工业生态系统领军企业的合作已获得丰硕成果。在此背景下,Rel-17将着眼于增量提升,还包括在工业物联网用例中使用免除许可频谱的评估。

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图4:强化5G定位功能和效率

面向

XR

(拓展现实)的研究

5G技术在XR终端和网络之间建立高速较低时延链路,为重构移动XR服务交付方式建构了可能。通过利用边缘云服务器增强终端侧处理,并以更高能效支持低时延的逼真图形和视觉呈现出,XR终端的工业设计将不再受限于传统风扇、功率和外形等方面的限制——Qualcomm称之为其为“无界XR(Boundless XR)”。为了给下一代XR体验铺平道路,3GPP Rel-17将启动一项研究项目,面向更广泛类别(即VR、AR等)的有所不同用例分析5G网络性能。

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图5:面向无界XR优化5G网络

反对汽车、智能手机和公共安全等用例的终端直通功能

在Rel-16中,蜂窝车联网(C-V2X)是为满足高性能汽车用例需求而开展的重要项目之一。C-V2X通信不仅涉及汽车、卡车等传统车辆,还涉及行人、骑马行者和微型车等其它道路使用方。为了将C-V2X技术扩展至其它道路用于方,智能手机等新型终端需要反对终端直通功能。为了更好地支持使用电池的智能终端的终端直通功能,Rel-17将着力推展终端直通功率和频谱效率优化。Rel-17还将致力于提高Rel-16 NR V2X运行的效率。此外,Rel-17将研究Rel-16版本中的终端直通如何提供中继能力。值得注意的是,这些研究对于公共安全领域也有重要意义,公共安全将是获益于蜂窝和5G技术演变的诸多领域之一。

其它项目和领域

除上述项目之外,Rel-17将在Rel-15/16的基础上,继续推动其它5G前沿技术和应用于的发展,包括卫星通信、RAN切片和自组织“智能网络”概念的演进,这些概念与当前的降解RAN趋势紧密相关。

未来发展

2020

年及未来

作为5G开局之年的2019已经过去,但我们仅仅正处于5G时代的起点。未来十年,5G将打开激动人心的无限可能。2020年将沦为移动生态系统的又一个里程碑之年,预示着全球5G商用部署的进一步拓展、Rel-16标准的已完成,以及Rel-17项目的启动,我们将之后重塑世界相互连接、计算和交流的方式。

*本文主要内容来自Qualcomm Technologies, Inc. 技术标准副总裁柯诗亚的署名博客。