文章轉(zhuǎn)載來源物聯(lián)網(wǎng)世界 >>物聯(lián)傳媒
5G的主要標準組織3GPP在2019年凍結(jié)第一個5G的完整版本——R15，隨后在2020年7月3日，R16版本凍結(jié)，2022年6月9日，3GPP RAN第96次會議上，宣布R17版本凍結(jié)。至此，5G的首批3個版本標準全部完成。從R18開始，將被視為5G的演進，命名為5G Advanced，預(yù)計仍然將會有3個版本。
回顧已經(jīng)完成的3個標準版本，以及正處于研究中的5G Advanced的首個標準版本，我們整理信息做一期綜述，供業(yè)界參考。
2015年國際電聯(lián)無線電通信部門( ITU-R)將5G正式命名為IMT-2020，并推進5G研究，隨后5G成為電信行業(yè)主要關(guān)注的技術(shù)，并在與千行萬業(yè)融合的過程中，得到了產(chǎn)業(yè)界的普遍關(guān)注。而在標準層面，5G的主要標準組織3GPP在2019年凍結(jié)第一個5G的完整版本——R15，隨后在2020年7月3日，R16版本凍結(jié)，2022年6月9日，3GPP RAN第96次會議上，宣布R17版本凍結(jié)。至此，5G的首批3個版本標準全部完成。
從R18開始，將被視為5G的演進，命名為5G Advanced。實際上在這之前，R18的Stage1的工作已經(jīng)開啟，并初步給出了Stage 2和Stage 3的大致時間，預(yù)計整個標準工作將在2024年Q2完成。
關(guān)于5G Advanced的標準演進，預(yù)計仍然將會有3個版本，也就是R18、R19、R20。與此同時，關(guān)于6G的前期研究工作也在開展，目前還主要處于需求階段。按照一年半一個標準版本、10年一代標準的速度，預(yù)計R21將會成為首個6G的標準版本，將在2028年左右推出。
R15提供了第一個5G“可用”標準版本
3GPP 在 2016 年開始啟動 5G 需求和技術(shù)方案的研究工作中，確定了 5G 三大應(yīng)用場景，到目前已廣為人知。包括：增強移動寬帶eMBB，大規(guī)模機器類通信mMTC，超低時延高可靠通信URLLC。2017 年啟動 R15的標準研究，作為5G 標準的第一個階段，主要針對eMBB和部分URLLC的場景，滿足5G的商用需求。
R15標準為之后的5G奠定了發(fā)展基礎(chǔ)，5G相對于4G，其創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
新架構(gòu)：在核心網(wǎng)層面引入了SBA架構(gòu)和SDN技術(shù)，可以說首次真正實現(xiàn)了移動通信系統(tǒng)軟硬件的解耦，為網(wǎng)絡(luò)提供了更多的靈活性，同時也能更好的實現(xiàn)其一張物理網(wǎng)絡(luò)滿足不同場景用戶需求的“通信即服務(wù)CaaS”目標。
新技術(shù)：包括無線接入網(wǎng)最具創(chuàng)新性的Massive MIMO技術(shù)，是實現(xiàn)其頻譜效率和容量密度目標的基礎(chǔ)技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)則是一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在同一個共享的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上提供多個邏輯網(wǎng)絡(luò)，每個邏輯網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于特定的業(yè)務(wù)類型或者行業(yè)用戶。每個網(wǎng)絡(luò)切片都可以靈活定義自己的邏輯拓撲、SLA需求、可靠性和安全等級，以滿足不同業(yè)務(wù)、行業(yè)或用戶的差異化需求。運營商通過網(wǎng)絡(luò)切片可以降低建設(shè)多張專網(wǎng)的成本，而且可根據(jù)業(yè)務(wù)需求提供高度靈活的按需調(diào)配的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而提升運營商的網(wǎng)絡(luò)價值和變現(xiàn)能力，并助力各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。5G MEC技術(shù)在架構(gòu)上將5G和邊緣計算融合起來，在5G網(wǎng)絡(luò)邊緣提供IT服務(wù)環(huán)境和云計算能力，以滿足行業(yè)應(yīng)用本地化部署、高安全管控的要求。
新服務(wù)：首先是通過更靈活的SBA架構(gòu)、端到端網(wǎng)絡(luò)切片等帶來的網(wǎng)絡(luò)靈活性，以及滿足行業(yè)客戶不同SLA、安全性要求的基礎(chǔ)能力，提供不同的專網(wǎng)服務(wù)，改變了傳統(tǒng)專網(wǎng)的建設(shè)和運營模式；其次是定義了范圍更廣、更具靈活性的能力開放架構(gòu)和網(wǎng)元。
當然，以上是相當概括的描述，R15相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)切片、5G MEC等，可以參閱本公眾號以前的系列文章。
R16繼續(xù)增強5G基礎(chǔ)能力
如果說R15 主要針對 eMBB場景和部分URLLC場景進行了標準制定，那么R16 在 R15 的基礎(chǔ)上，進一步完善了 URLLC 和 mMTC 場景的標準規(guī)范，從而貢獻了第一個 5G 完整標準，也是第一個 5G 演進標準。R16持續(xù)強化5G能力三角，主要包括以下方面：
基本功能增強：RAN側(cè)增強主要包括MIMO增強、移動性增強、集成接入和回傳IAB、2步隨機接入2-step RACH、雙連接和載波聚合DAC、UE節(jié)能等。
業(yè)務(wù)流程和核心網(wǎng)架構(gòu)：主要包括服務(wù)化架構(gòu)增強eSBA、增強SMF和UPF拓撲ETSUN、網(wǎng)絡(luò)切片增強e_NS、5GC接口負載和過載控制LOLC、基于服務(wù)的接口協(xié)議改進等。
垂直行業(yè)能力擴展：主要增強了支持垂直行業(yè)組網(wǎng)和專網(wǎng)建設(shè)的TSN、5G LAN、5G NPN等（請參考以前本公眾號文章的介紹），擴展了5G能力三角的URLLC，在可靠性和時延上都有增強，5G V2X逐漸完善，增強了無線定位技術(shù)，此外對非授權(quán)頻譜部署5G進行了研究。
網(wǎng)絡(luò)自動化運維和智能化：主要通過MDT和層2測量的增強，強化了自組織網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)的自優(yōu)化；對TDD部署5G普遍存在的遠端干擾為題提出了解決方案；重點規(guī)定了NWDAF的框架和擴展了應(yīng)用范圍，為大數(shù)據(jù)和人工智能在網(wǎng)絡(luò)智能化構(gòu)建了良好的基礎(chǔ)。
更多的信息可以參考本公眾號文章《一圖讀懂3GPP R16》。
R17強化行業(yè)應(yīng)用能力讓5G“好用”
在R15、R16基礎(chǔ)上，R17 進一步從網(wǎng)絡(luò)覆蓋、移動性、功耗和可靠性等方面擴展5G能力基礎(chǔ)，將5G拓寬至更多用例、部署方式和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，作為承上啟下的一個標準版本，既“查漏補缺”將5G變得更好用，又引出了一些新的演進方向，將在5G Advanced甚至6G中進行研究。
R17主要在以下方面強化其應(yīng)用能力：
Massive MIMO進一步增強：包括增強的多波束運行、增強的多TRP(發(fā)射和接收點)部署、增強的八天線SRS(探測參考信號)觸發(fā)或切換、CSI(信道狀態(tài)信息)測量或報告。
上行覆蓋增強：針對Sub 7GHz頻段、毫米波、非地面網(wǎng)絡(luò)的多樣化部署，為上行控制和數(shù)據(jù)信道設(shè)計引入多個增強特性，包括上行數(shù)據(jù)通道(PUSCH2)、上行口控制通道(PUSCH3)、Message 3，尤其是增加了重傳次數(shù)以提升可靠性，還有跨多段傳輸和跳頻的聯(lián)合信道估計。
終端能效增強：為進一步延長終端續(xù)航，為處于空閑態(tài)/非活躍態(tài)模式、連接態(tài)模式的終端帶來節(jié)電增強特性，比如減少非必要的終端尋呼接收、無線鏈路的終端測量放松，等等。
IAB增強和簡單中繼器：支持增強的IAB(集成接入與回傳)，支持同時收發(fā)(即空間分離全雙工)，可提供高效的5G部署，尤其是毫米波部署。此外，R17還引入了簡單中繼器(放大和轉(zhuǎn)發(fā)中繼)，可擴大FDD、TDD的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
URLLC增強：持續(xù)優(yōu)化工業(yè)4.0、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等嚴苛應(yīng)用，為URLLC(超可靠低時延通信)引入全新增強特性，比如增強物理層反饋、提升免許可頻譜兼容性、終端內(nèi)復(fù)用和優(yōu)先級排序、增強的時間同步、QoS網(wǎng)絡(luò)增強等。
NR-Lite或RedCap：為了高效地支持更低復(fù)雜度的物聯(lián)網(wǎng)終端，比如傳感器、可穿戴設(shè)備、視頻攝像頭等，將Sub 7GHz載波寬度從100MHz)縮窄至20MHz，同時將終端天線數(shù)從4根減少到1根或則2根，提升能效的同時，支持RedCap終端與其它NR終端共存。NR-Light的性能與成本介于eMTC/NB-IoT與NR eMBB/URLLC之間。
非地面網(wǎng)絡(luò)(NTN)：正式引入了面向NTN(非地面網(wǎng)絡(luò))的5G NR支持。包含兩個不同的項目：一個是面向CPE的衛(wèi)星回傳通信和面向手持設(shè)備的直接低數(shù)據(jù)速率服務(wù)，另一個是支持eMTC和NB-IoT運行的衛(wèi)星通信。
D2D支持：基于R16 C-V2X的PC5設(shè)計，R17帶來一系列全新的直連通信增強特性，比如優(yōu)化資源分配、節(jié)點、全新頻段，還將直連通信擴展至公共安全、物聯(lián)網(wǎng)，以及其它需要引入直連通信中繼操作的全新用例。
NR定位增強：進一步提升了5G定位，以滿足厘米級精度等更嚴苛用例的需求，同時降低定位時延，提高定位效率以擴展容量，實現(xiàn)更優(yōu)的GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))輔助定位性能。
擴展廣播/多播服務(wù)：支持獨立組網(wǎng)廣播增強特性，支持合模式，比如面向獨立組網(wǎng)廣播，增加支持6MHz/7MHz/8MHz載波帶寬，以及通過廣播和單播間的同時/動態(tài)切換為5G NR定義多播操作。
XR評估：研究和界定各種類型的XR流量，包括AR、VR、云游戲，為已經(jīng)確定的XR流量類型定義需求和評估方法，并確定未來R18項目的提升范疇。
5G Advanced描繪5G演進藍圖
R18作為5G Advanced的第一標準版本，已經(jīng)完成了Stage 1的主要工作，目前主要立項包括如下表：
從這個版本我們也可基本看出其工作的重點有以下方向：
極致網(wǎng)絡(luò)：通過空天地一體（NTN+ATG）、Sidelink relay增強、Smart repeater、IAB增強進一步增強覆蓋能力；通過雙工演進、上行覆蓋增強、Massive MIMO演進、移動性增強、干擾增強、Sidelink增強等項目提升性能；通過XR增強、多播廣播業(yè)務(wù)增強、高精度定位增強等項目擴展業(yè)務(wù)支持能力。
智簡網(wǎng)絡(luò)：通過引入人工智能和機器學習增強5G網(wǎng)絡(luò)智能化程度、SON/MDT增強組網(wǎng)和運維能力、QoE增強提升業(yè)務(wù)體驗；同時在滿足多樣化需求上，進一步增強RedCap和NR-Lite。
綠色網(wǎng)絡(luò)：通過多級網(wǎng)絡(luò)節(jié)能、降低終端能耗（低能耗節(jié)能信號、多SIM卡增強）、高效使用頻譜（多載波增強、動態(tài)頻譜增強、小包傳輸增強）等項目，提高5G網(wǎng)絡(luò)的能效。
可以遇見，以上三個方向也會是5G Advanced的持續(xù)研究和工作方向。同時，為了進一步探討5G Advanced的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進方向，25家運營商、中國信通院、設(shè)備廠商、終端廠商等聯(lián)合發(fā)布了《5G Advanced網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進白皮書2.0》，我們也對其中的主要技術(shù)方向進行了摘要，以供了解參考：
智能化網(wǎng)絡(luò)：在NWDAF和MDAS框架下，引入機器學習作為為網(wǎng)絡(luò)智能的基礎(chǔ)技術(shù)；以認知技術(shù)為基礎(chǔ)，增強網(wǎng)絡(luò)運營智能化程度，以實現(xiàn)復(fù)雜多樣的業(yè)務(wù)目標；意圖驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)使得運營商能夠定義期望的網(wǎng)絡(luò)目標。
行業(yè)網(wǎng)融合：主要包括基于5G LAN的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)互通增強、網(wǎng)絡(luò)管理增強、網(wǎng)絡(luò)安全增強等幾個方面。
家庭網(wǎng)融合：重點通過將5G與家庭網(wǎng)絡(luò)進行融合，以解決家庭場景移動流量高峰的問題。
天地一體化網(wǎng)絡(luò)融合：在目前5G網(wǎng)絡(luò)已支持基站采用5G NR空口制式，允許終端通過衛(wèi)星基站接入統(tǒng)一5G核心網(wǎng)的基礎(chǔ)上，進一步增強其業(yè)務(wù)承載能力，降低傳輸時延，以滿足更多場景的業(yè)務(wù)需求。
交互式通信能力增強：針對云游戲和XR等交互式業(yè)務(wù)的5QI和QoS實現(xiàn)，在5G-Advanced階段，需要IMS Data Channel、分布式服務(wù)化融合媒體、通話應(yīng)用可編程、第三方ID可信接入、全新QoS機制、增強多媒體數(shù)據(jù)協(xié)同、增強網(wǎng)絡(luò)能力開放、增強移動性管理和節(jié)能機制、XR業(yè)務(wù)體驗保障等技術(shù)的支撐。
確定性通信能力增強：包括增強確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的管理與部署能力、度量能力、調(diào)度與協(xié)同保障能力等，以及TSN增強和時間同步能力增強。
用戶面演進：主要包括UPF的按需下沉、按需能力擴展、靈活能力開放等，以強化其除了包轉(zhuǎn)發(fā)之外的應(yīng)用和管理能力。
網(wǎng)絡(luò)切片增強：主要包括網(wǎng)絡(luò)切片的功能進一步演進、智能配置、SLA保障，以及與垂直行業(yè)的結(jié)合。
定位測距與感知增強：增強核心網(wǎng)獨立的感知分析的能力，實現(xiàn)多維多粒度的環(huán)境感知和目標感知，滿足在目標識別、狀態(tài)監(jiān)測等方面的需求，為5G-Advanced網(wǎng)絡(luò)后續(xù)通信感知一體化打好基礎(chǔ)。
組播廣播增強：包括在單播和廣播/組播服務(wù)之間靈活和動態(tài)地分配資源以改進系統(tǒng)效率和用戶體驗、采用人工智能技術(shù)根據(jù)實際用戶體驗實現(xiàn)高效的資源分配、靈活的終端接入廣播服務(wù)機制，以及支持用戶設(shè)備在無需建立空口連接情況下接收組播MBS數(shù)據(jù)，從而兼顧傳輸效率和能效，同時考慮支持多PLMN的接入網(wǎng)資源共享。
鄰近通信增強：進一步完善5G鄰近通信。例如除UE直連基站外，也支持UE通過中繼UE連接到基站并接入5G網(wǎng)絡(luò)，使5G網(wǎng)絡(luò)有效地提高了UE接入網(wǎng)絡(luò)的可靠性和數(shù)據(jù)速率。
移動算力感知及調(diào)度：在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不進行重大調(diào)整的前提下，各網(wǎng)絡(luò)子域可聚焦業(yè)務(wù)場景分別構(gòu)建移動算力網(wǎng)絡(luò)相關(guān)能力。
無源物聯(lián)網(wǎng)：推動無源通信設(shè)備與蜂窩通信設(shè)備結(jié)合，通過極簡網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、極簡網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、輕量化安全認證等技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)室內(nèi)外連續(xù)覆蓋，同時通過網(wǎng)絡(luò)的管理與協(xié)調(diào)，實現(xiàn)快速組網(wǎng)，提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋，降低系統(tǒng)部署成本，滿足物聯(lián)網(wǎng)終端無源、極低成本和超大規(guī)模接入要求。
