引言

2018年6月，5G首版標(biāo)準(zhǔn)R15凍結(jié)。

2020年，5G第二版標(biāo)準(zhǔn)R16也將凍結(jié)。

接下來(lái)，R17標(biāo)準(zhǔn)，將如何定義5G未來(lái)?

2019年12月，在西班牙錫切斯舉行的3GPP RAN第86次全會(huì)上，3GPP確定了針對(duì)5G R17版本的20多個(gè)研究和工作項(xiàng)目，預(yù)計(jì)將于2021年中或年底完成。

那么，這些項(xiàng)目將研究些什么?

頻譜范圍擴(kuò)到71GHz

眾所周知，5G NR頻譜范圍(FR)分為FR1和FR2，其中FR1為410MHz - 7.125GHz，F(xiàn)R2為24.25GHz – 52.6GHz?，F(xiàn)在，R17將5G NR的頻段范圍從52.6GHz擴(kuò)展到了71GHz。

這與ITU的頻段劃分節(jié)奏是一致的，就在11月份，國(guó)際電聯(lián)世界無(wú)線(xiàn)電通信會(huì)議(WRC-19)為5G確定了更多的頻段，包括24.25~27.5GHz、37~43.5GHz、45.5~47GHz、47.2~48.2GHz和66~71GHz。

輕量版NR來(lái)了

大家都知道，NB-IoT和eMTC是簡(jiǎn)化版、輕量版的LTE，針對(duì)低功耗、低成本、低速率、大連接和廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而生。進(jìn)入5G萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，也需要一個(gè)簡(jiǎn)化版、輕量版的5G NR，他就是NR-Light。

為什么需要NR-Light呢?

5G定義了eMBB、uRLLC和mMTC三大場(chǎng)景，eMBB主要針對(duì)4K/8K、VR/AR等大帶寬應(yīng)用，uRLLC主要針對(duì)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制、自動(dòng)駕駛等超高可靠超低時(shí)延應(yīng)用，而NB-IoT和eMTC將演進(jìn)為mMTC，主要針對(duì)低速率的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)連接。

簡(jiǎn)單的講，uRLLC針對(duì)的是“高端”物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，而mMTC針對(duì)的是“低端”物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，那么問(wèn)題就來(lái)了，在eMBB、mMTC與uRLLC之間存在的“中端物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)”的空白地帶誰(shuí)來(lái)解決?

比如以5G智能制造為例，只有機(jī)器人控制、AI質(zhì)量檢查等應(yīng)用才需要超大帶寬和超低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)能力，而對(duì)于工廠內(nèi)的監(jiān)控?cái)z像頭、大量傳感器而言，超大帶寬和超低時(shí)延可能就是浪費(fèi)，而NB-IoT/eMTC在時(shí)延和帶寬能力上又不能滿(mǎn)足需求。

這個(gè)空白地帶就是NR-Light的用武之地。

NR-Light的性能與成本介于eMTC/NB-IoT與NR eMBB/URLLC之間，僅占用10MHz或20MHz帶寬，支持下行速率100Mbps，上行速率50Mbps，主要應(yīng)用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器、監(jiān)控?cái)z像頭、可穿戴設(shè)備等場(chǎng)景。

NR-Light主要研究方向包括：

?降低UE成本和復(fù)雜性

?減少UE上下行帶寬

?減少UE RX天線(xiàn)，包括2RX和1RX

?降低基帶復(fù)雜度

?降低UE Tx功率等級(jí)

?研究進(jìn)一步提升UE能效的技術(shù)

?研究RRC IDLE/INACTIVE節(jié)電技術(shù)，包括空閑模式RRM、尋呼喚醒等

?研究基于RRC CONNECTED態(tài)的低功耗技術(shù)

NB-IoT和eMTC通天了

記住，5G的夢(mèng)想是萬(wàn)物互聯(lián)，是全連接、全覆蓋。但要實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想太難，運(yùn)營(yíng)商不得不花很多錢(qián)，建很多基站，尤其是偏遠(yuǎn)山區(qū)，建站成本高的嚇?biāo)廊耍€幾乎沒(méi)有收入。即使不差錢(qián)，海上行駛的船只、空中飛翔的飛機(jī)，你怎么去覆蓋?

最好的辦法就是讓地面的蜂窩網(wǎng)絡(luò)“通天”，即與非地面網(wǎng)絡(luò)(NTN)，比如衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合，打造立體式的廣覆蓋。

3GPP R16已經(jīng)研究5G NR與非地面網(wǎng)絡(luò)的融合，R17版本將進(jìn)一步研究NB-IoT/eMTC與非地面網(wǎng)絡(luò)集成，以支持位于偏遠(yuǎn)山區(qū)的農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、林業(yè)，以及海洋運(yùn)輸?shù)却怪毙袠I(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

NR覆蓋增強(qiáng)

NB-IoT/eMTC增強(qiáng)了覆蓋能力，可以提升蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍。但一直以來(lái)，全球農(nóng)村地區(qū)的eMBB應(yīng)用一直被忽略。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球還有近一半的人口不能連接互聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)數(shù)字鴻溝怎么填?與此同時(shí)，5G頻段越來(lái)越高，單站覆蓋范圍越來(lái)越小，網(wǎng)絡(luò)覆蓋擴(kuò)展越來(lái)越來(lái)難。

為此，R17將評(píng)估5G NR重耕低頻段的性能，評(píng)估上下行物理信道的覆蓋等，研究覆蓋增強(qiáng)方案。

定位精度提升到厘米級(jí)

衛(wèi)星定位在室內(nèi)無(wú)法使用，LTE和WiFi定位技術(shù)又不精準(zhǔn)，為此，5G在R16版本中增加了定位功能，其利用MIMO多波束特性，定義了基于蜂窩小區(qū)的信號(hào)往返時(shí)間(RTT)、信號(hào)到達(dá)時(shí)間差(TDOA)、到達(dá)角測(cè)量法(AoA)、離開(kāi)角測(cè)量法(AoD)等室內(nèi)定位技術(shù)，定位精度可達(dá)到3-10米。

但這樣的定位精度對(duì)于一些工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還不夠，比如室內(nèi)資產(chǎn)追蹤、AGV追蹤等，為此，R17將進(jìn)一步把室內(nèi)定位精準(zhǔn)度提升到厘米級(jí)，大概是20-30厘米左右。這對(duì)于5G使能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)非常重要。

XR評(píng)估

XR指的是擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)，其中包括AR、VR和MR(混合現(xiàn)實(shí))。5G邊緣計(jì)算讓云端的計(jì)算、存儲(chǔ)能力和內(nèi)容更接近用戶(hù)側(cè)，使得網(wǎng)絡(luò)時(shí)延更低，用戶(hù)體驗(yàn)更極致，使能AR、VR和MR等應(yīng)用。同時(shí)，得益于5G低時(shí)延、大帶寬能力，終端側(cè)的計(jì)算能力還可以上移到邊緣云，使得VR頭盔等終端更輕量化、更省電、更低成本。這種“輕終端+寬管道+邊緣云”的模式將砍掉VR/AR昂貴的終端的門(mén)檻，擺脫有線(xiàn)的束縛，從而推動(dòng)XR應(yīng)用普及。

R17將評(píng)估這種邊緣云+輕量化終端的分布式架構(gòu)，并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、處理能力和功耗等。

NR多播和廣播服務(wù)

還記得4G時(shí)代嗎?3GPP在R9版本定義了eMBMS，也被稱(chēng)為L(zhǎng)TE廣播(LTE Broadcast)。通過(guò)eMBMS，網(wǎng)絡(luò)可以向小區(qū)范圍內(nèi)的多部手機(jī)單向廣播相同的內(nèi)容。

eMBMS可支持的商業(yè)用例包括移動(dòng)電視直播、視頻點(diǎn)播(內(nèi)容預(yù)加載)、廣告推送、車(chē)載娛樂(lè)、公共安全等。當(dāng)時(shí)，一種被稱(chēng)為“Venue casting”的用例被業(yè)界廣泛看好，它主要應(yīng)用于體育賽事、演唱會(huì)等直播場(chǎng)景。

以全球最火的足球比賽直播為例，運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)eMBMS同時(shí)向很多觀眾的終端設(shè)備單向廣播視頻流，以提升網(wǎng)絡(luò)資源使用效率，讓用戶(hù)隨時(shí)隨地都能觀看高質(zhì)量的直播;同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商還可以通過(guò)預(yù)加載和緩存內(nèi)容、大批量的定制廣告等方式，讓用戶(hù)在邊觀看直播的同時(shí)，還能按需實(shí)時(shí)回放內(nèi)容、多角度觀賽，以及在線(xiàn)視頻購(gòu)物和博彩等。

▲Venue casting用例

隨后于2017年，3GPP在R14版本中進(jìn)一步增強(qiáng)了eMBMS功能，推出了enTV(增強(qiáng)型電視)，這一次系統(tǒng)性地定義如何通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)廣播數(shù)字電視內(nèi)容。

但5G NR還不支持多播和廣播服務(wù)，之前R16只是研究和補(bǔ)充基于LTE的5G地面廣播，所以這一次R17開(kāi)始研究基于5G NR的多播和廣播服務(wù)了。

本次NR多播和廣播服務(wù)研究主要針對(duì)公共安全多播和Venue casting場(chǎng)景。以公共安全多播為例，如遇到突發(fā)事件，可以讓特定位置的大量用戶(hù)能夠同時(shí)接收到警告或通知。

INACTIVE態(tài)下小數(shù)據(jù)包傳輸

全稱(chēng)為NR small data transmissions in INACTIVE state。

眾所周知，4G LTE的RRC狀態(tài)只有兩種：RRC_IDLE和RRC_CONNECTED，5G NR多引入了RRC_INACTIVE。

在RRC INACTIVE狀態(tài)下，終端處于省電的睡眠狀態(tài)，但它仍然保留部分RAN上下文(安全上下文，UE能力信息等)，始終保持與網(wǎng)絡(luò)連接，并且可以通過(guò)消息快速喚醒從RRC INACTIVE狀態(tài)轉(zhuǎn)移到RRC CONNECTED狀態(tài)。這樣做可以減少信令開(kāi)銷(xiāo)，可以快速接入，降低時(shí)延，還能更省電。

現(xiàn)在R17將支持在INACTIVE狀態(tài)下就能直接進(jìn)行小數(shù)據(jù)包傳輸，可以最大程度地降低功耗，這對(duì)于一些工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(比如傳感器升級(jí))和智能手機(jī)的微信、Whatsapp等聊天應(yīng)用非常受用。

NR Sidelink增強(qiáng)

什么是Sidelink?就是傳說(shuō)中的D2D(設(shè)備與設(shè)備之間直接通信)的增強(qiáng)擴(kuò)充版，不同于我們熟知的Uplink和Downlink鏈路，Sidelink是為了支持設(shè)備與設(shè)備之間直接通信而引入的新鏈路。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)叫V2X，Vehicle-to-everything，意思是車(chē)輛與可能影響車(chē)輛的任何實(shí)體之間的信息交互。基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)叫C-V2X，包括LTE V2X和NR V2X。

C-V2X支持車(chē)輛與車(chē)輛、車(chē)輛與其他設(shè)備之間的直接通信和基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的通信，包括V2N(車(chē)輛與網(wǎng)絡(luò)/云)、V2V(車(chē)輛與車(chē)輛)、V2I(車(chē)輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施)和V2P(車(chē)輛與行人)之間的通信。其中，車(chē)輛與車(chē)輛、車(chē)輛與其他設(shè)備(V2V，V2I)之間的通信采用PC5接口。在3GPP規(guī)范中，Sidelink是指通過(guò)PC5接口進(jìn)行直接通信的術(shù)語(yǔ)。

3GPP早在R13版本就定義了PC5接口，不過(guò)，當(dāng)時(shí)只是為了滿(mǎn)足公共安全(PS-LTE)的關(guān)鍵任務(wù)需求，比如救災(zāi)中的對(duì)講通信。到了R14版本，PC5接口擴(kuò)展應(yīng)用到LTE V2X技術(shù)，即基于LTE系統(tǒng)的V2X服務(wù)。

進(jìn)入5G時(shí)代，R15又將V2X技術(shù)擴(kuò)展支持5G，即NR V2X。NR V2X補(bǔ)充了4G時(shí)代的LTE V2X解決方案，可提供更好的車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。同時(shí)也引入了NR Sidelink，以支持車(chē)輛與車(chē)輛、車(chē)輛與路邊單元等其他設(shè)備之間直接通信。

而本次NR Sidelink增強(qiáng)將直接通信的應(yīng)用場(chǎng)景從V2X擴(kuò)展到公共安全、緊急服務(wù)，乃至手機(jī)與手機(jī)之間直接通信應(yīng)用。為了更好的讓Sidelink支持新應(yīng)用，R17將致力于優(yōu)化Sidelink的功耗、頻譜效率、可靠性、時(shí)延等。

IAB增強(qiáng)

IAB，Integrated Access & Backhaul，就是指無(wú)線(xiàn)接入和回傳集成，其通過(guò)無(wú)線(xiàn)回傳來(lái)代替光纖前傳/回傳，組成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)回傳拓?fù)洌瑥亩苊馔跍霞芫€(xiàn)費(fèi)力地鋪設(shè)光纖，讓基站部署更加靈活、簡(jiǎn)單、低成本。

R17的IAB增強(qiáng)致力于提升效率和支持更廣泛的用例，比如讓網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)涓鼊?dòng)態(tài)，比如將IAB應(yīng)用于通信應(yīng)急搶險(xiǎn)。

還有…

? NR MIMO

進(jìn)一步增強(qiáng)MIMO能力，改善波束賦形和波束管理，并減少相關(guān)開(kāi)銷(xiāo)。

? NR DSS增強(qiáng)

DSS，動(dòng)態(tài)頻譜共享，在R16中已進(jìn)行了大改進(jìn)。R17將進(jìn)一步探索更優(yōu)的跨載波調(diào)度。

? 進(jìn)一步增強(qiáng)MRDC

MRDC，Multi-Radio Dual Connectivity，該機(jī)制可在用戶(hù)流量下降時(shí)快速deactivate不需要的無(wú)線(xiàn)發(fā)射，從而可節(jié)省電量。

? NR UE Power Saving Enhancements

5G終端耗電和發(fā)熱是用戶(hù)最關(guān)心的問(wèn)題之一，3GPP正在研究進(jìn)一步降低5G設(shè)備功耗的辦法。

? Multi-SIM

這是3GPP首次研究支持雙SIM卡或多SIM卡的Multi-SIM設(shè)備，3GPP將致力于改進(jìn)Multi-SIM技術(shù)，比如一部手機(jī)支持多張SIM卡、支持不同的網(wǎng)絡(luò)時(shí)可互不影響。

? 其他

另外，R17還將研究RAN切片、SON/最小化路測(cè)數(shù)據(jù)收集增強(qiáng)、針對(duì)5G不同業(yè)務(wù)需求的QoE管理和優(yōu)化、NB-IoT和LTE-MTC增強(qiáng)等項(xiàng)目。

好了，介紹完畢，若有遺漏和理解不當(dāng)之處，感謝留言指正。