3GPP完成Rel-16,六大領域關鍵技術釋放5G新機遇

責任編輯:甄清嵐 2020.07.09 08:57 來源:通信世界全媒體

通信世界網消息(CWW)2020年7月初,3GPP完成5G標準第二版規范Release 16,將5G大幅擴展至全新服務、頻譜和部署模式。Rel-16包括的全新5G規范將在傳統移動寬帶服務之外的諸多領域開啟全新5G機遇,這對整個移動產業和更廣泛的生態系統具有重要的里程碑意義。一方面,Rel-16通過持續增強Rel-15堅實的技術基礎帶來更高的5G系統性能和效率;更重要的是,Rel-16還為變革全新行業帶來關鍵技術支持。

在這個重要節點,讓我們簡單回顧奠定5G基礎的Rel-15關鍵技術,并分享最新完成的Rel-16中所包含的重要發明,及其通過提升性能和體驗為全新行業及應用帶來的機遇。

5G NR Release 15——奠定5G基礎

高通公司(Qualcomm)的5G愿景是打造一個統一的連接架構,支持多樣化終端、服務、頻譜和部署方式。為了實現這一目標,我們為首個5G標準3GPP Rel-15 貢獻了眾多關鍵發明,這些發明為未來十年的5G演進奠定了技術基礎。

高通公司為Rel-15貢獻的技術對實現5G全部潛能至關重要。例如,基于時隙的靈活框架為實現不同5G服務(包括增強型移動寬帶、關鍵業務型服務和海量物聯網)的高效復用創造條件。靈活的OFDM參數支持同一個5G NR設計擴展至不同的新頻譜頻段(從1GHz以下到60GHz以上),移動毫米波大幅增加網絡容量以滿足5G擴展的需要,并且讓極致速度成為可能。

5G NR Release 16——推動5G擴展

7月初,3GPP實現了又一個重要里程碑——完成Rel-16規范,開啟了5G演進的新篇章。Rel-16是行業共同努力的成果,它進一步增強5G技術基礎(覆蓋、移動性、功效和可靠性等),并將5G擴展至全新用例、頻譜頻段和垂直行業。Rel-16包括一系列宏大的技術項目,我將這些技術提煉為對5G持續演進至關重要的六大關鍵發明領域(順序不分先后)。

發明領域一:免許可頻譜

將5G擴展至全部頻譜類型和頻段是高通公司5G愿景的重點之一,這不僅能帶來更大容量,而且能實現更靈活的部署。近十年來,高通公司一直在引領免許可頻譜蜂窩技術的發展。Rel-16 增加了對5G NR免許可頻譜(NR-U)的支持,包括兩種運行模式:許可輔助接入(LAA),以及不需要任何許可頻譜的獨立部署。LAA模式支持移動運營商在LTE LAA基礎上利用免許可頻譜增加5G帶寬。獨立NR-U模式不需要許可頻譜,使更廣泛的生態系統受益于5G優勢,包括移動運營商、服務提供商、無線互聯網服務提供商(ISP)和5G企業專網運營商。此外,NR-U還支持在新的6GHz頻段部署5G。展望未來,NR-U將成為未來頻譜創新的基礎,比如Rel-17中對60GHz免許可頻段的支持。

5G NR-U支持兩種運行模式和多種部署場景

發明領域二:先進的節電特性和移動性

大多數5G移動終端都使用電池供電,因此不斷突破能效極限以降低終端功耗成為當務之急。在Rel-16中,我們推動實現了多個全新系統節電特性,包括:1)全新喚醒信號(WUS)可在低功耗模式下盡可能減少控制信令監測;2)具有更廣泛優勢的簡化隨機接入過程(RACH);3)低功率載波聚合控制可在不使用輔載波時將其高效關閉。

移動性是我們致力于在Rel-16中進一步增強的另一個方面。例如,終端驅動的條件切換、早期測量報告和雙連接主蜂窩小區群(MCG)故障恢復,可減少切換中斷時間(接近零毫秒切換),進一步提升終端移動性能。

Rel-16 WUS將降低終端能耗

發明領域三:高精度定位

精準的終端定位對于賦能諸多垂直應用至關重要,例如公共安全和室內導航?;诜涓C技術的定位可與現有的全球導航衛星系統(GNSS)互補,滿足戶外和室內定位的要求。長期以來,高通公司一直是定位技術的開拓者,并通過賦能Rel-16定位技術的科技創新繼續強化在這一領域的領導力。Rel-16支持多/單小區定位和基于終端的定位,定義了一種全新的定位參考信號(PRS),可應用于往返時間(RTT)、到達角/出發角(AoA/AoD)、到達時間差(TDOA)等多種5G定位技術?;赗TT的定位無需嚴格的節點間網絡時鐘同步(TDOA等傳統技術仍需要),并可支持更靈活的網絡部署和維護。這些技術旨在滿足室內3米和室外10米的初步5G定位精度要求。在Rel-17中,高精度室內定位功能將為工業物聯網(IIoT)用例帶來亞米級精度定位。

5G定位技術催生全新用例

發明領域四:直連通信

Rel-16另一個關鍵發明領域是面向蜂窩車聯網(C-V2X)的基于5G NR的直連通信。高通公司一直積極推動Rel-14和Rel-15 C-V2X發展,旨在提供基礎安全特性;在此基礎上,高通公司繼續推動Rel-16中的直連通信技術,關鍵增強特性將支持協作式駕駛和傳感器共享等先進應用。Rel-16在更高吞吐量、更低時延、基于距離的可靠多播、分布式同步和統一服務質量(QoS)控制等多方面帶來顯著提升——這些將有助于提高自動駕駛和半自動駕駛的效率和安全性。Rel-16中基于5G NR的直連通信是另一項基礎科技,可應用于廣泛的未來新用例,例如公共安全通信和商業應用。

支持可靠多播的直連通信賦能先進的5G V2X用例

關鍵領域五:關鍵業務型設計

Rel-16中的5G NR增加了許多新特性,能夠通過增強5G系統性能支持關鍵業務型用例,比如工業4.0工廠自動化。5G NR的設計目標之一是滿足更嚴格的可靠性要求(高達99.9999%的可靠性),同時保持毫秒級時延。協作多點(CoMP)是實現這一目標的關鍵賦能技術之一,使用多個發射和接收點(多TRP)創建有冗余通信路徑的空間分集。此外,高通公司在Rel-16中的發明能夠進一步改善服務復用,支持關鍵業務型流量和移動寬帶流量在通用5G NR框架中更高效地共存,還支持邏輯信道優先、上行鏈路與下行鏈路占先等諸多增強特性。

支持多TRP的CoMP支持超可靠低時延通信

發明領域六:全新部署模式

為了實現支持多樣化部署的5G愿景,Rel-16通過引入多項新功能擴展5G應用范圍。對非公共網絡(NPN)的支持將有助于加速5G企業專網部署。企業專網可通過利用獨立管理的專用資源(比如小基站)支持在本地保存敏感數據,保障企業的安全性和隱私,還能面向本地應用(比如低時延應用)進行優化。企業專網將為廣泛的新5G部署帶來顯著優勢,比如工業物聯網和企業網絡用例。時間敏感網絡(TSN)支持5G網絡提供有嚴格同步和時延要求的服務,這對許多工業物聯網用例(如機器控制)至關重要。新的干擾測量與抑制技術(比如RIM/CLI)支持穩健部署,并為未來支持基站對基站、手機對手機干擾抑制的動態TDD運行奠定基礎。集成接入與回傳(IAB)支持毫米波基站進行無線接入和回傳,在部署密集網絡時可有效減少新增光纖部署需求。最后,Rel-16還支持在5G頻譜中部署eMTC和NB-IoT,以及面向5G海量物聯網服務由5G核心網管理eMTC和NB-IoT。

集成接入與回傳支持更具成本效益的毫米波部署

展望5G未來圖景

5G商用進入第二年,全球已有70多家運營商部署了5G商用服務,5G標準第二版規范Rel-16也已經完成,但高通公司將永不止步地推動5G技術演進,釋放最新一代移動通信技術的全部潛能。我們已經與移動生態系統合作開展Rel-17相關項目,并面向Rel-18及未來版本進行先進技術研發。5G未來圖景讓人倍感興奮,更多5G創新正在孕育之中,它們將賦能未來十年及更久之后的持續性科技突破。

從Rel-15/16一直到Rel-17及未來版本,高通公司的無線發明不斷驅動5G演進

* 本文改編自高通公司工程技術副總裁莊思民博士(Dr. John Smee)的博客文章


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