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5G R16冻结,接下来R17将讲些什么?

发布时间:2021-12-20 发布时间:
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万物将变得越来越聪明,也将彼此沟通和传送数据。
 
但彼此沟通需要一门全球通用的语言。
 
这门“通用语言”就是由3GPP制定的5G标准。
 
大概来讲,这门“通用语言”包含了两大部分:5G 新无线(NR)和5G新架构。
 
在5G NR方面,3GPP已在R15标准版本中制定了更强大的无线空口,可以提供更快、更敏捷的移动宽带体验。
 
5G NR规范具有足够的灵活性,可以应对不同的设备接入、频谱和场景,还大幅降低了时延,提升了效率,并支持LTE和NR之间以及不同频段之间的连接或聚合。
 
最近冻结的R16标准版本又进一步将NR功能扩展到新的垂直行业中,比如交通运输、工业物联网、制造业、汽车(V2X)行业等,同时,还进一步增强了容量和效率,包括MIMO增强、IAB、CLI/RIM、UE节能、uRLLC增强、NR-U、NR定位、2-STEP RACH、双连接和载波聚合增强等。
 
在系统架构方面,R16增强了SBA(基于服务的架构),提升了SMF、UPF部署的灵活性,支持基于位置服务提供商业服务,增强了UE能力信令和RAN自组织网络等。
 
那么,接下来,3GPP R17版本将主要讲些什么呢?
 
NR-Light
 
大家都知道,NB-IoT和eMTC是简化版、轻量版的LTE,针对低功耗、低成本、低速率、大连接和广覆盖的物联网应用而生。进入5G万物互联时代,也需要一个简化版、轻量版的5G NR,他就是NR-Light。
 
为什么需要NR-Light呢?
 
5G定义了eMBB、uRLLC和mMTC三大场景,eMBB主要针对4K/8K、VR/AR等大带宽应用,uRLLC主要针对远程机器人控制、自动驾驶等超高可靠超低时延应用,而NB-IoT和eMTC将演进为mMTC,主要针对低速率的大规模物联网连接。
 
简单的讲,uRLLC针对的是“高端”物联网应用场景,而mMTC针对的是“低端”物联网应用场景,那么问题就来了,在eMBB、mMTC与uRLLC之间存在的“中端物联网市场”的空白地带谁来解决?
 
比如以5G智能制造为例,只有机器人控制、AI质量检查等应用才需要超大带宽和超低时延的网络能力,而对于工厂内的监控摄像头、大量传感器而言,超大带宽和超低时延可能就是浪费,而NB-IoT/eMTC在时延和带宽能力上又不能满足需求。
 
这个空白地带就是NR-Light的用武之地。
 
 
NR-Light的性能与成本介于eMTC/NB-IoT与NR eMBB/URLLC之间,仅占用10MHz或20MHz带宽,支持下行速率100Mbps,上行速率50Mbps,主要应用于工业物联网传感器、监控摄像头、可穿戴设备等场景。
 
NR-Light主要研究方向包括:
 
•降低UE成本和复杂性
 
•减少UE上下行带宽
 
•减少UE RX天线,包括2RX和1RX
 
•降低基带复杂度
 
•降低UE Tx功率等级
 
•研究进一步提升UE能效的技术
 
•研究RRC IDLE/INACTIVE节电技术,包括空闲模式RRM、寻呼唤醒等
 
•研究基于RRC CONNECTED态的低功耗技术
 
NR V2X增强
 
蜂窝车联网(C-V2X)旨在把车连到网,以及把车与车、车与人、车与道路基础设施连成网,以实现车与外界的信息交换,包括了V2N(车辆与网络/云)、V2V(车辆与车辆)、V2I(车辆与道路基础设施)和V2P(车辆与行人)之间的连接性。
 
 
V2X消息可以通过Uu接口在基站和UE之间传输,也可通过Sidelink接口(也称为PC5)在UE之间的直接传输,即设备与设备之间直接通信。
 
为了将蜂窝网络扩展到汽车行业,3GPP在R14引入了LTE V2X,随后在R15对LTE V2X进行了功能增强,包括可在Sidelink接口上进行载波聚合、支持64QAM调制方式,进一步降低时延等。
 
进入5G时代,3GPP R16版本正式开始对基于5G NR的V2X技术进行研究,以通过5G NR更低的时延、更高的可靠性、更高的容量来提供更高级的V2X服务。
 
 
R16版本的NR V2X与LTE V2X互补和互通,定义支持25个V2X高级用例,其中主要包括四大领域:
 
•车辆组队行驶,其中领头的车辆向队列中的其他车辆共享信息,从而允许车队保持较小的车距行驶。
 
•通过扩展的传感器的协作通信,车辆、行人、基础设施单元和V2X应用服务器之间可交换传感器数据和实时视频,从而增强UE对周围环境的感知。
 
•通过交换传感器数据和驾驶意图来实现自动驾驶或半自动驾驶。
 
•支持远程驾驶,可帮助处于危险环境中的车辆进行远程驾驶。
 
R17 V2X增强将NR Sidelink直接通信的应用场景从V2X扩展到公共安全、紧急服务,乃至手机与手机之间直接通信应用。为了更好的让Sidelink支持新应用,R17还将致力于优化Sidelink的功耗、频谱效率、可靠性、时延等。
 
NR多播和广播服务
 
还记得4G时代吗?3GPP在R9版本定义了eMBMS,也称为LTE广播(LTE Broadcast)。通过eMBMS,网络可以向小区范围内的多部手机单向广播相同的内容。
 
eMBMS可支持的商业用例包括移动电视直播、视频点播(内容预加载)、广告推送、车载娱乐、公共安全等。当时,一种被称为“Venue casting”的用例被业界广泛看好,它主要应用于体育赛事、演唱会等直播场景。
 
以全球最火的足球比赛直播为例,运营商可以通过eMBMS同时向很多观众的终端设备单向广播视频流,以提升网络资源使用效率,让用户随时随地都能观看高质量的直播;同时,运营商还可以通过预加载和缓存内容、大批量的定制广告等方式,让用户在边观看直播的同时,还能按需实时回放内容、多角度观赛,以及在线视频购物和博彩等。
 
 
随后于2017年,3GPP在R14版本中进一步增强了eMBMS功能,推出了enTV(增强型电视),这一次系统性地定义了如何通过移动通信网络广播数字电视内容。
 
但5G NR还不支持多播和广播服务,所以R17将开始研究基于5G NR的多播和广播服务。
 
NR多播和广播服务研究主要针对公共安全多播和Venue casting场景。以公共安全多播为例,如遇到突发事件,可以让特定位置的大量用户能够同时接收到警告或通知。
 
NR定位增强
 
卫星定位在室内无法使用,LTE和WiFi定位技术又不精准,为此,5G在R16版本中增加了定位功能,其利用MIMO多波束特性,定义了基于蜂窝小区的信号往返时间(RTT)、信号到达时间差(TDOA)、到达角测量法(AoA)、离开角测量法(AoD)等室内定位技术,定位精度可达到3-10米。
 
但这样的定位精度对于一些工业物联网应用还不够,为此,R17将进一步把室内定位精准度提升到厘米级,大概是20-30厘米左右。这对于5G使能工业物联网非常重要。
 
IAB增强
 
IAB,Integrated Access and Backhaul for NR,即5G NR集成无线接入和回传,其可通过扩展NR以支持无线回传来替代光纤回传。
 
 
IAB尤其适用于5G毫米波。由于毫米波传输距离短,需要部署密集的微站,意味着需要挖沟架线敷设密集的光纤回传,而IAB通过无线回传替代光纤,可以大幅降低部署难度和成本。
 
在IAB技术下,接入链路可以与回传链路使用相同的频段,称为带内工作;也可采用不同的频段,称为带外工作。
 
R17的IAB增强致力于提升效率和支持更广泛的用例,比如让网状网拓扑更动态,比如将IAB应用于通信应急抢险。
 
XR评估
 
XR指的是扩展现实,其中包括AR、VR和MR(混合现实)。5G边缘计算让云端的计算、存储能力和内容更接近用户侧,使得网络时延更低,用户体验更极致,使能AR、VR和MR等应用。同时,得益于5G低时延、大带宽能力,终端侧的计算能力还可以上移到边缘云,使得VR头盔等终端更轻量化、更省电、更低成本。这种“轻终端+宽管道+边缘云”的模式将砍掉VR/AR昂贵的终端的门槛,摆脱有线的束缚,从而推动XR应用普及。
 
R17将评估这种边缘云+轻量化终端的分布式架构,并优化网络时延、处理能力和功耗等。
 
NB-IoT/eMTC与非地面网络集成
 
5G的梦想是万物互联,是全连接、全覆盖。但要实现这个梦想太难,运营商不得不花很多钱,建很多基站,尤其是偏远山区,建站成本高的吓死人,还几乎没有收入。即使不差钱,海上行驶的船只、空中飞翔的飞机,你怎么去覆盖?
 
最好的办法就是让地面的蜂窝网络“通天”,即与非地面网络(NTN),比如卫星网络融合,打造立体式的广覆盖。
 
3GPP R16已经研究5G NR与非地面网络的融合,R17版本将进一步研究NB-IoT/eMTC与非地面网络集成,以支持位于偏远山区的农业、矿业、林业,以及海洋运输等垂直行业的物联网应用。
 
INACTIVE态下小数据包传输
 
全称为NR small data transmissions in INACTIVE state。
 
众所周知,4G LTE的RRC状态只有两种:RRC_IDLE和RRC_CONNECTED,5G NR多引入了RRC_INACTIVE。
在RRC INACTIVE状态下,终端处于省电的睡眠状态,但它仍然保留部分RAN上下文(安全上下文,UE能力信息等),始终保持与网络连接,并且可以通过消息快速唤醒从RRC INACTIVE状态转移到RRC CONNECTED状态。这样做可以减少信令开销,可以快速接入,降低时延,还能更省电。
 
R17将支持在INACTIVE状态下就能直接进行小数据包传输,可以最大程度地降低功耗,这对于一些工业物联网应用(比如传感器升级)和智能手机的微信、Whatsapp等聊天应用非常受用。
 
NR覆盖增强
 
NB-IoT/eMTC增强了覆盖能力,可以提升蜂窝物联网的覆盖范围。但一直以来,全球农村地区的eMBB应用一直被忽略。据统计,全球还有近一半的人口不能连接互联网,这个数字鸿沟怎么填?与此同时,5G频段越来越高,单站覆盖范围越来越小,网络覆盖扩展越来越来难。
 
为此,R17将评估5G NR重耕低频段的性能,评估上下行物理信道的覆盖等,研究覆盖增强方案。
 
频谱范围扩到71GHz
 
5G NR频谱范围(FR)分为FR1和FR2,其中FR1为410MHz - 7.125GHz,FR2为24.25GHz – 52.6GHz。R17将5G NR的频段范围从52.6GHz扩展到了71GHz。
 
其他
 
• Multi-SIM
 
R17将首次研究支持双SIM卡或多SIM卡的Multi-SIM设备,3GPP将致力于改进Multi-SIM技术,比如一部手机支持多张SIM卡、支持不同的网络时可互不影响。
 
• NR MIMO
 
进一步增强MIMO能力,改善波束赋形和波束管理,并减少相关开销。
 
• NR DSS增强
 
DSS,动态频谱共享,在R16中已进行了大改进。R17将进一步探索更优的跨载波调度。
 
• 进一步增强MRDC
 
MRDC,Multi-Radio Dual Connectivity,该机制可在用户流量下降时快速deactivate不需要的无线发射,从而可节省电量。
 
• NR UE Power Saving Enhancements
 
5G终端耗电和发热是用户最关心的问题之一,3GPP正在研究进一步降低5G设备功耗的办法。
 
另外,R17还将研究RAN切片、SON/最小化路测数据收集增强、针对5G不同业务需求的QoE管理和优化、NB-IoT和LTE-MTC增强等项目。
 
介绍完毕,若有遗漏和理解不当之处,感谢留言指正。

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