展望5G演进方向，3GPP谱写5G标准新篇章

shuszhao

对5G而言，刚刚过去的2019年是非凡的一年——全球超过40家运营商和40多家终端厂商推出了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，我们不仅见证了非常强劲的全球5G商用势头，而且在推动5G标准继续演进方面也取得了重大进展——3GPP Release 16规范预计将于2020年初完成。
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行的季度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）的讨论终于达成一致，24个新项目获得批准， 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，并通过赋能新服务、推进部署和扩展频谱，进一步扩大5G的应用范围。Rel-17标准规范相关工作即将于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概述。

                               
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图1：3GPP RAN全会再次召开——和往常一样，座无虚席

移动宽带技术持续演进


和3GPP此前制定的每个标准新版本一样，Rel-17将定义基础性特性增强，以提升整体网络容量、覆盖、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技术的演进，支持5G系统提供更好的性能和效率，如更高的频谱效率。Rel-17还将重点关注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能够扩大更低频段（FR1）和毫米波频段（FR2）网络覆盖范围的技术。集成接入和回传（IAB）技术的演进与网络覆盖的扩展息息相关，这是迈向更加动态化的网状网络拓扑结构的第一步。Rel-17还将关注降低终端功耗、增强NR+LTE和NR+NR双连接组合的更多机制，包括单独设立针对动态频谱共享（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，这也是其顺应行业趋势首次制定此方面的标准。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，以补充即将完成的基于LTE的5G地面广播的标准。
此外，Rel-17将支持52.6GHz以上的超高频段。Rel-17将优先考虑面向新扩展的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支持可扩展的OFDM参数集，Rel-15/16中使用的现有毫米波波形可扩展至支持更高频率，但这作为Rel-17新项目的一部分还有待验证和确认。

                               
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图2：持续增强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，包括高性能物联网（例如工业物联网）和低复杂度物联网（即带内eMTC/NB-IoT），两者都是Rel-16规范的一部分。
为了扩展和优化5G对物联网的支持，Rel-17引入了NR-Light。NR-Light可支持比eMTC/NB-IoT更强大的新型终端，不仅能够支持不同特性，而且支持比5G NR 增强型移动宽带/超可靠低时延通信（eMBB/URLLC）更小的带宽。例如，NR-Light仅占用10MHz或20MHz带宽，就能提供下行链路100 Mbps和上行链路50 Mbps的吞吐量，使其成为支持高端可穿戴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将扩展5G物联网用例
同时，3GPP还将继续推动eMTC/NB-IoT技术的演进，国际电信联盟（ITU）称其为“5G海量物联网”。一方面，技术演进将关注提高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最小变动使现有NB-IoT和eMTC（LTE-M）平台能够支持卫星传输。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，同时拓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


精确的终端定位对于诸多垂直应用至关重要。基于蜂窝技术的定位可与现有的全球导航卫星系统（GNSS）互补，而且既适用于户外定位也满足室内定位要求。随着市场对更强大的终端定位能力的需求愈加迫切，5G Rel-16规范率先增加了定位支持，定义了如往返时间（RTT）、到达角/出发角（AoA/AoD）和到达时间差（TDOA）等关键技术。接下来，Rel-17将进一步提升定位精度、降低时延、扩大容量，并将定位精度降低至厘米级。这些演进对工业物联网用例尤为重要。
在Rel-16中，支持工业物联网应用的大量工作已经完成，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取得丰硕成果。在此背景下，Rel-17将着眼于增量提升，包括在工业物联网用例中使用免许可频谱的评估。

                               
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图4：增强5G定位功能和效率

面向XR（扩展现实）的研究


5G技术在XR终端和网络之间建立高速低时延链路，为重构移动XR服务交付方式创造了可能。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，XR终端的工业设计将不再受限于传统散热、功率和外形等方面的限制——Qualcomm称其为“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

支持汽车、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使用方，智能手机等新型终端需要支持终端直通功能。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将着力推动终端直通功率和频谱效率优化。Rel-17还将致力于提升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，公共安全将是受益于蜂窝和5G技术演进的诸多领域之一。

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，这些概念与当前的解聚RAN趋势紧密相关。

展望2020年及未来


作为5G开局之年的2019已经过去，但我们仅仅处于5G时代的起点。未来十年，5G将开启激动人心的无限可能。2020年将成为移动生态系统的又一个里程碑之年，伴随着全球5G商用部署的进一步扩展、Rel-16标准的完成，以及Rel-17项目的启动，我们将继续重塑世界相互连接、计算和沟通的方式。

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