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展望5G演進方向，3GPP譜寫5G標準新篇章

2020-01-06 10:24:48

來源：C114

對5G而言，剛剛過去的2019年是非凡的一年--全球超過40家運營商和40多家終端廠商推出了5G網絡和產品。對比商用元年的情況，5G部署的速度和規模遠遠超過了3G和4G，全球眾多國家和地區正以相同的步伐推動5G部署，可以說5G引發了全球共振。到2020年末，預計全球5G用戶數量將達到2億。

        2019年，我們不僅見證了非常強勁的全球5G商用勢頭，而且在推動5G標準繼續演進方面也取得了重大進展--3GPP Release 16規范預計將于2020年初完成。
 
        2019年12月上旬，3GPP取得了實現5G愿景之路上的又一項關鍵里程碑。在西班牙美麗的海濱城市錫切斯舉行的季度3GPP RAN全會上，歷時數月的針對5G標準演進下一階段3GPP Release 17（Rel-17）的討論終于達成一致，24個新項目獲得批準， Rel-17預計將于2021年下半年完成。
 
        這些新項目預計將繼續增強5G NR的基礎技術，并通過賦能新服務、推進部署和擴展頻譜，進一步擴大5G的應用范圍。Rel-17標準規范相關工作即將于2020年新年假期后啟動。以下是Rel-17中所包括的一些新項目的概述。
 
 
 
圖1：3GPP RAN全會再次召開--和往常一樣，座無虛席
 
移動寬帶技術持續演進
 
和3GPP此前制定的每個標準新版本一樣，Rel-17將定義基礎性特性增強，以提升整體網絡容量、覆蓋、時延、終端功耗和移動性。Rel-17的重點之一是進一步推動5G NR大規模MIMO技術的演進，支持5G系統提供更好的性能和效率，如更高的頻譜效率。Rel-17還將重點關注毫米波頻段波束管理、協作多點、高速移動以及其它增強特性。
 
Rel-17的另一個項目將面向能夠擴大更低頻段（FR1）和毫米波頻段（FR2）網絡覆蓋范圍的技術。集成接入和回傳（IAB）技術的演進與網絡覆蓋的擴展息息相關，這是邁向更加動態化的網狀網絡拓撲結構的第一步。Rel-17還將關注降低終端功耗、增強NR+LTE和NR+NR雙連接組合的更多機制，包括單獨設立針對動態頻譜共享（DSS）技術增強的項目。值得一提的是，3GPP還將開始多SIM卡標準的制定，這也是其順應行業趨勢首次制定此方面的標準。為了支持全新用例并進一步提高網絡效率，Rel-17還將為公共安全和場館定點廣播用例引入多播，以補充即將完成的基于LTE的5G地面廣播的標準。
 
此外，Rel-17將支持52.6GHz以上的超高頻段。Rel-17將優先考慮面向新擴展的60GHz頻段制定5G NR標準，60GHz近期已被世界無線電大會確定為部分國家和地區的國際移動通信（IMT）頻段。由于5G NR支持可擴展的OFDM參數集，Rel-15/16中使用的現有毫米波波形可擴展至支持更高頻率，但這作為Rel-17新項目的一部分還有待驗證和確認。
 
 
 
圖2：持續增強5G NR寬帶
 
擴展對物聯網（IoT）的支持
 
Qualcomm的5G愿景是連接萬物，Rel-16為諸多5G物聯網服務創造了全新機遇，包括高性能物聯網（例如工業物聯網）和低復雜度物聯網（即帶內eMTC/NB-IoT），兩者都是Rel-16規范的一部分。
 
為了擴展和優化5G對物聯網的支持，Rel-17引入了NR-Light。NR-Light可支持比eMTC/NB-IoT更強大的新型終端，不僅能夠支持不同特性，而且支持比5G NR 增強型移動寬帶/超可靠低時延通信（eMBB/URLLC）更小的帶寬。例如，NR-Light僅占用10MHz或20MHz帶寬，就能提供下行鏈路100 Mbps和上行鏈路50 Mbps的吞吐量，使其成為支持高端可穿戴設備以及工業物聯網攝像頭/傳感器等用例的合適技術。
 
 
 
圖3：5G NR-Light將擴展5G物聯網用例
 
同時，3GPP還將繼續推動eMTC/NB-IoT技術的演進，國際電信聯盟（ITU）稱其為“5G海量物聯網”。一方面，技術演進將關注提高NB-IoT的頻譜效率和數據速率；另一方面，一些項目將研究如何以最小變動使現有NB-IoT和eMTC（LTE-M）平臺能夠支持衛星傳輸。這對3GPP而言是相對較新的領域，但該領域的演進必將擴大NB-IoT的潛在市場規模，同時拓展面向物聯網用例的3GPP解決方案。
 
更高精度的終端定位和工業物聯網
 
精確的終端定位對于諸多垂直應用至關重要。基于蜂窩技術的定位可與現有的全球導航衛星系統（GNSS）互補，而且既適用于戶外定位也滿足室內定位要求。隨著市場對更強大的終端定位能力的需求愈加迫切，5G Rel-16規范率先增加了定位支持，定義了如往返時間（RTT）、到達角/出發角（AoA/AoD）和到達時間差（TDOA）等關鍵技術。接下來，Rel-17將進一步提升定位精度、降低時延、擴大容量，并將定位精度降低至厘米級。這些演進對工業物聯網用例尤為重要。
 
在Rel-16中，支持工業物聯網應用的大量工作已經完成，近期Qualcomm與西門子、博世力士樂等工業生態系統領軍企業的合作已取得豐碩成果。在此背景下，Rel-17將著眼于增量提升，包括在工業物聯網用例中使用免許可頻譜的評估。
 
 
 
圖4：增強5G定位功能和效率
 
面向XR（擴展現實）的研究
 
5G技術在XR終端和網絡之間建立高速低時延鏈路，為重構移動XR服務交付方式創造了可能。通過利用邊緣云服務器增強終端側處理，并以更高能效支持低時延的逼真圖形和視覺呈現，XR終端的工業設計將不再受限于傳統散熱、功率和外形等方面的限制--Qualcomm稱其為“無界XR（Boundless XR）”。為了給下一代XR體驗鋪平道路，3GPP Rel-17將啟動一項研究項目，面向更廣泛類別（即VR、AR等）的不同用例分析5G網絡性能。
 
 
 
圖5：面向無界XR優化5G網絡
 
支持汽車、智能手機和公共安全等用例的終端直通功能
 
在Rel-16中，蜂窩車聯網（C-V2X）是為滿足高性能汽車用例需求而開展的重要項目之一。C-V2X通信不僅涉及汽車、卡車等傳統車輛，還涉及行人、騎行者和微型車等其它道路使用方。為了將C-V2X技術擴展至其它道路使用方，智能手機等新型終端需要支持終端直通功能。為了更好地支持使用電池的智能終端的終端直通功能，Rel-17將著力推動終端直通功率和頻譜效率優化。Rel-17還將致力于提升Rel-16 NR V2X運行的效率。此外，Rel-17將研究Rel-16版本中的終端直通如何提供中繼能力。值得注意的是，這些研究對于公共安全領域也有重要意義，公共安全將是受益于蜂窩和5G技術演進的諸多領域之一。
 
其它項目和領域
 
除上述項目之外，Rel-17將在Rel-15/16的基礎上，繼續推動其它5G前沿技術和應用的發展，包括衛星通信、RAN切片和自組織“智能網絡”概念的演進，這些概念與當前的解聚RAN趨勢緊密相關。
 
展望2020年及未來
 
作為5G開局之年的2019已經過去，但我們僅僅處于5G時代的起點。未來十年，5G將開啟激動人心的無限可能。2020年將成為移動生態系統的又一個里程碑之年，伴隨著全球5G商用部署的進一步擴展、Rel-16標準的完成，以及Rel-17項目的啟動，我們將繼續重塑世界相互連接、計算和溝通的方式。
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