文章轉載來源物聯(lián)網世界 >>物聯(lián)傳媒

5G的主要標準組織3GPP在2019年凍結第一個5G的完整版本——R15，隨后在2020年7月3日，R16版本凍結，2022年6月9日，3GPP RAN第96次會議上，宣布R17版本凍結。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，預計仍然將會有3個版本。

回顧已經完成的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)主要關注的技術，并在與千行萬業(yè)融合的過程中，得到了產業(yè)界的普遍關注。而在標準層面，5G的主要標準組織3GPP在2019年凍結第一個5G的完整版本——R15，隨后在2020年7月3日，R16版本凍結，2022年6月9日，3GPP RAN第96次會議上，宣布R17版本凍結。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的工作已經開啟，并初步給出了Stage 2和Stage 3的大致時間，預計整個標準工作將在2024年Q2完成。

關于5G Advanced的標準演進，預計仍然將會有3個版本，也就是R18、R19、R20。與此同時，關于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 需求和技術方案的研究工作中，確定了 5G 三大應用場景，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，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：在核心網層面引入了SBA架構和SDN技術，可以說首次真正實現(xiàn)了移動通信系統(tǒng)軟硬件的解耦，為網絡提供了更多的靈活性，同時也能更好的實現(xiàn)其一張物理網絡滿足不同場景用戶需求的“通信即服務CaaS”目標。

新技術：包括無線接入網最具創(chuàng)新性的Massive MIMO技術，是實現(xiàn)其頻譜效率和容量密度目標的基礎技術；網絡切片技術則是一種新型網絡架構，在同一個共享的網絡基礎設施上提供多個邏輯網絡，每個邏輯網絡服務于特定的業(yè)務類型或者行業(yè)用戶。每個網絡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、行業(yè)或用戶的差異化需求。運營商通過網絡切片可以降低建設多張專網的成本，而且可根據(jù)業(yè)務需求提供高度靈活的按需調配的網絡服務，從而提升運營商的網絡價值和變現(xiàn)能力，并助力各行各業(yè)的數(shù)字化轉型。5G MEC技術在架構上將5G和邊緣計算融合起來，在5G網絡邊緣提供IT服務環(huán)境和云計算能力，以滿足行業(yè)應用本地化部署、高安全管控的要求。

新服務：首先是通過更靈活的SBA架構、端到端網絡切片等帶來的網絡靈活性，以及滿足行業(yè)客戶不同SLA、安全性要求的基礎能力，提供不同的專網服務，改變了傳統(tǒng)專網的建設和運營模式；其次是定義了范圍更廣、更具靈活性的能力開放架構和網元。

當然，以上是相當概括的描述，R15相關關鍵技術，包括網絡切片、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)務流程和核心網架構：主要包括服務化架構增強eSBA、增強SMF和UPF拓撲ETSUN、網絡切片增強e_NS、5GC接口負載和過載控制LOLC、基于服務的接口協(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)組網和專網建設的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，此外對非授權頻譜部署5G進行了研究。

網絡自動化運維和智能化：主要通過MDT和層2測量的增強，強化了自組織網絡對系統(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的框架和擴展了應用范圍，為大數(shù)據(jù)和人工智能在網絡智能化構建了良好的基礎。

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)應用能力讓5G“好用”

在R15、R16基礎上，R17 進一步從網絡覆蓋、移動性、功耗和可靠性等方面擴展5G能力基礎，將5G拓寬至更多用例、部署方式和網絡拓撲結構，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、非地面網絡的多樣化部署，為上行控制和數(shù)據(jù)信道設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(放大和轉發(fā)中繼)，可擴大FDD、TDD的網絡覆蓋。

URLLC增強：持續(xù)優(yōu)化工業(yè)4.0、工業(yè)物聯(lián)網等嚴苛應用，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、終端內復用和優(yōu)先級排序、增強的時間同步、QoS網絡增強等。

NR-Lite或RedCap：為了高效地支持更低復雜度的物聯(lián)網終端，比如傳感器、可穿戴設備、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。

非地面網絡(NTN)：正式引入了面向NTN(非地面網絡)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備的直接低數(shù)據(jù)速率服務，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，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(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))輔助定位性能。

擴展廣播/多播服務：支持獨立組網廣播增強特性，支持合模式，比如面向獨立組網廣播，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：

極致網絡：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)務增強、高精度定位增強等項目擴展業(yè)務支持能力。

智簡網絡：通過引入人工智能和機器學習增強5G網絡智能化程度、SON/MDT增強組網和運維能力、QoE增強提升業(yè)務體驗；同時在滿足多樣化需求上，進一步增強RedCap和NR-Lite。

綠色網絡：通過多級網絡節(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網絡的能效。

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的網絡技術演進方向，25家運營商、中國信通院、設備廠商、終端廠商等聯(lián)合發(fā)布了《5G Advanced網絡技術演進白皮書2.0》，我們也對其中的主要技術方向進行了摘要，以供了解參考：

智能化網絡：在NWDAF和MDAS框架下，引入機器學習作為為網絡智能的基礎技術；以認知技術為基礎，增強網絡運營智能化程度，以實現(xiàn)復雜多樣的業(yè)務目標；意圖驅動網絡使得運營商能夠定義期望的網絡目標。

行業(yè)網融合：主要包括基于5G LAN的網絡組網互通增強、網絡管理增強、網絡安全增強等幾個方面。

家庭網融合：重點通過將5G與家庭網絡進行融合，以解決家庭場景移動流量高峰的問題。

天地一體化網絡融合：在目前5G網絡已支持基站采用5G NR空口制式，允許終端通過衛(wèi)星基站接入統(tǒng)一5G核心網的基礎上，進一步增強其業(yè)務承載能力，降低傳輸時延，以滿足更多場景的業(yè)務需求。

交互式通信能力增強：針對云游戲和XR等交互式業(yè)務的5QI和QoS實現(xiàn)，在5G-Advanced階段，需要IMS Data Channel、分布式服務化融合媒體、通話應用可編程、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、增強網絡能力開放、增強移動性管理和節(jié)能機制、XR業(yè)務體驗保障等技術的支撐。

確定性通信能力增強：包括增強確定性網絡服務的管理與部署能力、度量能力、調度與協(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，以強化其除了包轉發(fā)之外的應用和管理能力。

網絡切片增強：主要包括網絡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)的結合。

定位測距與感知增強：增強核心網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網絡后續(xù)通信感知一體化打好基礎。

組播廣播增強：包括在單播和廣播/組播服務之間靈活和動態(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機制，以及支持用戶設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網絡，使5G網絡有效地提高了UE接入網絡的可靠性和數(shù)據(jù)速率。

移動算力感知及調度：在網絡架構不進行重大調整的前提下，各網絡子域可聚焦業(yè)務場景分別構建移動算力網絡相關能力。

無源物聯(lián)網：推動無源通信設備與蜂窩通信設備結合，通過極簡網絡架構、極簡網絡協(xié)議、輕量化安全認證等技術，不僅可以實現(xiàn)室內外連續(xù)覆蓋，同時通過網絡的管理與協(xié)調，實現(xiàn)快速組網，提升網絡覆蓋，降低系統(tǒng)部署成本，滿足物聯(lián)網終端無源、極低成本和超大規(guī)模接入要求。