我們正邁入萬物智聯(lián)的 5G 時(shí)代。

　　萬物將變得越來越聰明，也將彼此溝通和傳送數(shù)據(jù)。

　　但彼此溝通需要一門全球通用的語言。

　　這門“通用語言”就是由 3GPP 制定的 5G 標(biāo)準(zhǔn)。

　　大概來講，這門“通用語言”包含了兩大部分：5G 新無線（NR）和 5G 新架構(gòu)。

　　在 5G NR 方面，3GPP 已在 R15 標(biāo)準(zhǔn)版本中制定了更強(qiáng)大的無線空口，可以提供更快、更敏捷的移動寬帶體驗(yàn)。

　　5G NR 規(guī)范具有足夠的靈活性，可以應(yīng)對不同的設(shè)備接入、頻譜和場景，還大幅降低了時(shí)延，提升了效率，并支持 LTE 和 NR 之間以及不同頻段之間的連接或聚合。

　　最近凍結(jié)的 R16 標(biāo)準(zhǔn)版本又進(jìn)一步將 NR 功能擴(kuò)展到新的垂直行業(yè)中，比如交通運(yùn)輸、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、制造業(yè)、汽車（V2X）行業(yè)等，同時(shí)，還進(jìn)一步增強(qiáng)了容量和效率，包括 MIMO 增強(qiáng)、IAB、CLI/RIM、UE 節(jié)能、uRLLC 增強(qiáng)、NR-U、NR 定位、2-STEP RACH、雙連接和載波聚合增強(qiáng)等。

　　在系統(tǒng)架構(gòu)方面，R16 增強(qiáng)了 SBA（基于服務(wù)的架構(gòu)），提升了 SMF、UPF 部署的靈活性，支持基于位置服務(wù)提供商業(yè)服務(wù)，增強(qiáng)了 UE 能力信令和 RAN 自組織網(wǎng)絡(luò)等。

　　那么，接下來，3GPP R17 版本將主要講些什么呢？

　　NR-Light

　　大家都知道，NB-IoT 和 eMTC 是簡化版、輕量版的 LTE，針對低功耗、低成本、低速率、大連接和廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而生。進(jìn)入 5G 萬物互聯(lián)時(shí)代，也需要一個(gè)簡化版、輕量版的 5G NR，他就是 NR-Light。

　　為什么需要 NR-Light 呢？

　　5G 定義了 eMBB、uRLLC 和 mMTC 三大場景，eMBB 主要針對 4K/8K、VR/AR 等大帶寬應(yīng)用，uRLLC 主要針對遠(yuǎn)程機(jī)器人控制、自動駕駛等超高可靠超低時(shí)延應(yīng)用，而 NB-IoT 和 eMTC 將演進(jìn)為 mMTC，主要針對低速率的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)連接。

　　簡單的講，uRLLC 針對的是“高端”物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，而 mMTC 針對的是“低端”物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，那么問題就來了，在 eMBB、mMTC 與 uRLLC 之間存在的“中端物聯(lián)網(wǎng)市場”的空白地帶誰來解決？

　　比如以 5G 智能制造為例，只有機(jī)器人控制、AI 質(zhì)量檢查等應(yīng)用才需要超大帶寬和超低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)能力，而對于工廠內(nèi)的監(jiān)控?cái)z像頭、大量傳感器而言，超大帶寬和超低時(shí)延可能就是浪費(fèi)，而 NB-IoT/eMTC 在時(shí)延和帶寬能力上又不能滿足需求。

　　這個(gè)空白地帶就是 NR-Light 的用武之地。

　　NR-Light 的性能與成本介于 eMTC/NB-IoT 與 NR eMBB/URLLC 之間，僅占用 10MHz 或 20MHz 帶寬，支持下行速率 100Mbps，上行速率 50Mbps，主要應(yīng)用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器、監(jiān)控?cái)z像頭、可穿戴設(shè)備等場景。

　　NR-Light 主要研究方向包括：

　　?降低 UE 成本和復(fù)雜性

　　?減少 UE 上下行帶寬

　　?減少 UE RX 天線，包括 2RX 和 1RX

　　?降低基帶復(fù)雜度

　　?降低 UE Tx 功率等級

　　?研究進(jìn)一步提升 UE 能效的技術(shù)

　　?研究 RRC IDLE/INACTIVE 節(jié)電技術(shù)，包括空閑模式 RRM、尋呼喚醒等

　　?研究基于 RRC CONNECTED 態(tài)的低功耗技術(shù)

　　NR V2X 增強(qiáng)

　　蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）旨在把車連到網(wǎng)，以及把車與車、車與人、車與道路基礎(chǔ)設(shè)施連成網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)車與外界的信息交換，包括了 V2N（車輛與網(wǎng)絡(luò) / 云）、V2V（車輛與車輛）、V2I（車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施）和 V2P（車輛與行人）之間的連接性。

　　V2X 消息可以通過 Uu 接口在基站和 UE 之間傳輸，也可通過 Sidelink 接口（也稱為 PC5）在 UE 之間的直接傳輸，即設(shè)備與設(shè)備之間直接通信。

　　為了將蜂窩網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到汽車行業(yè)，3GPP 在 R14 引入了 LTE V2X，隨后在 R15 對 LTE V2X 進(jìn)行了功能增強(qiáng)，包括可在 Sidelink 接口上進(jìn)行載波聚合、支持 64QAM 調(diào)制方式，進(jìn)一步降低時(shí)延等。

　　進(jìn)入 5G 時(shí)代，3GPP R16 版本正式開始對基于 5G NR 的 V2X 技術(shù)進(jìn)行研究，以通過 5G NR 更低的時(shí)延、更高的可靠性、更高的容量來提供更高級的 V2X 服務(wù)。

　　R16 版本的 NR V2X 與 LTE V2X 互補(bǔ)和互通，定義支持 25 個(gè) V2X 高級用例，其中主要包括四大領(lǐng)域：

　　?車輛組隊(duì)行駛，其中領(lǐng)頭的車輛向隊(duì)列中的其他車輛共享信息，從而允許車隊(duì)保持較小的車距行駛。

　　?通過擴(kuò)展的傳感器的協(xié)作通信，車輛、行人、基礎(chǔ)設(shè)施單元和 V2X 應(yīng)用服務(wù)器之間可交換傳感器數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)視頻，從而增強(qiáng) UE 對周圍環(huán)境的感知。

　　?通過交換傳感器數(shù)據(jù)和駕駛意圖來實(shí)現(xiàn)自動駕駛或半自動駕駛。

　　?支持遠(yuǎn)程駕駛，可幫助處于危險(xiǎn)環(huán)境中的車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程駕駛。

　　R17 V2X 增強(qiáng)將 NR Sidelink 直接通信的應(yīng)用場景從 V2X 擴(kuò)展到公共安全、緊急服務(wù)，乃至手機(jī)與手機(jī)之間直接通信應(yīng)用。為了更好的讓 Sidelink 支持新應(yīng)用，R17 還將致力于優(yōu)化 Sidelink 的功耗、頻譜效率、可靠性、時(shí)延等。

　　NR 多播和廣播服務(wù)

　　還記得 4G 時(shí)代嗎？3GPP 在 R9 版本定義了 eMBMS，也稱為 LTE 廣播（LTE Broadcast）。通過 eMBMS，網(wǎng)絡(luò)可以向小區(qū)范圍內(nèi)的多部手機(jī)單向廣播相同的內(nèi)容。

　　eMBMS 可支持的商業(yè)用例包括移動電視直播、視頻點(diǎn)播（內(nèi)容預(yù)加載）、廣告推送、車載娛樂、公共安全等。當(dāng)時(shí)，一種被稱為“Venue casting”的用例被業(yè)界廣泛看好，它主要應(yīng)用于體育賽事、演唱會等直播場景。

　　以全球最火的足球比賽直播為例，運(yùn)營商可以通過 eMBMS 同時(shí)向很多觀眾的終端設(shè)備單向廣播視頻流，以提升網(wǎng)絡(luò)資源使用效率，讓用戶隨時(shí)隨地都能觀看高質(zhì)量的直播；同時(shí)，運(yùn)營商還可以通過預(yù)加載和緩存內(nèi)容、大批量的定制廣告等方式，讓用戶在邊觀看直播的同時(shí)，還能按需實(shí)時(shí)回放內(nèi)容、多角度觀賽，以及在線視頻購物和博彩等。

　　▲Venue casting 用例

　　隨后于 2017 年，3GPP 在 R14 版本中進(jìn)一步增強(qiáng)了 eMBMS 功能，推出了 enTV（增強(qiáng)型電視），這一次系統(tǒng)性地定義了如何通過移動通信網(wǎng)絡(luò)廣播數(shù)字電視內(nèi)容。

　　但 5G NR 還不支持多播和廣播服務(wù)，所以 R17 將開始研究基于 5G NR 的多播和廣播服務(wù)。

　　NR 多播和廣播服務(wù)研究主要針對公共安全多播和 Venue casting 場景。以公共安全多播為例，如遇到突發(fā)事件，可以讓特定位置的大量用戶能夠同時(shí)接收到警告或通知。

　　NR 定位增強(qiáng)

　　衛(wèi)星定位在室內(nèi)無法使用，LTE 和 WiFi 定位技術(shù)又不精準(zhǔn)，為此，5G 在 R16 版本中增加了定位功能，其利用 MIMO 多波束特性，定義了基于蜂窩小區(qū)的信號往返時(shí)間（RTT）、信號到達(dá)時(shí)間差（TDOA）、到達(dá)角測量法（AoA）、離開角測量法（AoD）等室內(nèi)定位技術(shù)，定位精度可達(dá)到 3-10 米。

　　但這樣的定位精度對于一些工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還不夠，為此，R17 將進(jìn)一步把室內(nèi)定位精準(zhǔn)度提升到厘米級，大概是 20-30 厘米左右。這對于 5G 使能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)非常重要。

　　IAB 增強(qiáng)

　　IAB，Integrated Access and Backhaul for NR，即 5G NR 集成無線接入和回傳，其可通過擴(kuò)展 NR 以支持無線回傳來替代光纖回傳。

　　IAB 尤其適用于 5G 毫米波。由于毫米波傳輸距離短，需要部署密集的微站，意味著需要挖溝架線敷設(shè)密集的光纖回傳，而 IAB 通過無線回傳替代光纖，可以大幅降低部署難度和成本。

　　在 IAB 技術(shù)下，接入鏈路可以與回傳鏈路使用相同的頻段，稱為帶內(nèi)工作；也可采用不同的頻段，稱為帶外工作。

　　R17 的 IAB 增強(qiáng)致力于提升效率和支持更廣泛的用例，比如讓網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)涓鼊討B(tài)，比如將 IAB 應(yīng)用于通信應(yīng)急搶險(xiǎn)。

　　XR 評估

　　XR 指的是擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)，其中包括 AR、VR 和 MR（混合現(xiàn)實(shí)）。5G 邊緣計(jì)算讓云端的計(jì)算、存儲能力和內(nèi)容更接近用戶側(cè)，使得網(wǎng)絡(luò)時(shí)延更低，用戶體驗(yàn)更極致，使能 AR、VR 和 MR 等應(yīng)用。同時(shí)，得益于 5G 低時(shí)延、大帶寬能力，終端側(cè)的計(jì)算能力還可以上移到邊緣云，使得 VR 頭盔等終端更輕量化、更省電、更低成本。這種“輕終端+寬管道+邊緣云”的模式將砍掉 VR/AR 昂貴的終端的門檻，擺脫有線的束縛，從而推動 XR 應(yīng)用普及。

　　R17 將評估這種邊緣云+輕量化終端的分布式架構(gòu)，并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、處理能力和功耗等。

　　NB-IoT/eMTC 與非地面網(wǎng)絡(luò)集成

　　5G 的夢想是萬物互聯(lián)，是全連接、全覆蓋。但要實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢想太難，運(yùn)營商不得不花很多錢，建很多基站，尤其是偏遠(yuǎn)山區(qū)，建站成本高的嚇?biāo)廊耍€幾乎沒有收入。即使不差錢，海上行駛的船只、空中飛翔的飛機(jī)，你怎么去覆蓋？

　　最好的辦法就是讓地面的蜂窩網(wǎng)絡(luò)“通天”，即與非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN），比如衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合，打造立體式的廣覆蓋。

　　3GPP R16 已經(jīng)研究 5G NR 與非地面網(wǎng)絡(luò)的融合，R17 版本將進(jìn)一步研究 NB-IoT/eMTC 與非地面網(wǎng)絡(luò)集成，以支持位于偏遠(yuǎn)山區(qū)的農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、林業(yè)，以及海洋運(yùn)輸?shù)却怪毙袠I(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

　　INACTIVE 態(tài)下小數(shù)據(jù)包傳輸

　　全稱為 NR small data transmissions in INACTIVE state。

　　眾所周知，4G LTE 的 RRC 狀態(tài)只有兩種：RRC_IDLE 和 RRC_CONNECTED，5G NR 多引入了 RRC_INACTIVE。

　　在 RRC INACTIVE 狀態(tài)下，終端處于省電的睡眠狀態(tài)，但它仍然保留部分 RAN 上下文（安全上下文，UE 能力信息等），始終保持與網(wǎng)絡(luò)連接，并且可以通過消息快速喚醒從 RRC INACTIVE 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 RRC CONNECTED 狀態(tài)。這樣做可以減少信令開銷，可以快速接入，降低時(shí)延，還能更省電。

　　R17 將支持在 INACTIVE 狀態(tài)下就能直接進(jìn)行小數(shù)據(jù)包傳輸，可以最大程度地降低功耗，這對于一些工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（比如傳感器升級）和智能手機(jī)的微信、Whatsapp 等聊天應(yīng)用非常受用。

　　NR 覆蓋增強(qiáng)

　　NB-IoT/eMTC 增強(qiáng)了覆蓋能力，可以提升蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍。但一直以來，全球農(nóng)村地區(qū)的 eMBB 應(yīng)用一直被忽略。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球還有近一半的人口不能連接互聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)數(shù)字鴻溝怎么填？與此同時(shí)，5G 頻段越來越高，單站覆蓋范圍越來越小，網(wǎng)絡(luò)覆蓋擴(kuò)展越來越來難。

　　為此，R17 將評估 5G NR 重耕低頻段的性能，評估上下行物理信道的覆蓋等，研究覆蓋增強(qiáng)方案。

　　頻譜范圍擴(kuò)到 71GHz

　　5G NR 頻譜范圍（FR）分為 FR1 和 FR2，其中 FR1 為 410MHz - 7.125GHz，F(xiàn)R2 為 24.25GHz – 52.6GHz。R17 將 5G NR 的頻段范圍從 52.6GHz 擴(kuò)展到了 71GHz。

　　其他

　　Multi-SIM

　　R17 將首次研究支持雙 SIM 卡或多 SIM 卡的 Multi-SIM 設(shè)備，3GPP 將致力于改進(jìn) Multi-SIM 技術(shù)，比如一部手機(jī)支持多張 SIM 卡、支持不同的網(wǎng)絡(luò)時(shí)可互不影響。

　　NR MIMO

　　進(jìn)一步增強(qiáng) MIMO 能力，改善波束賦形和波束管理，并減少相關(guān)開銷。

　　NR DSS 增強(qiáng)

　　DSS，動態(tài)頻譜共享，在 R16 中已進(jìn)行了大改進(jìn)。R17 將進(jìn)一步探索更優(yōu)的跨載波調(diào)度。

　　進(jìn)一步增強(qiáng) MRDC

　　MRDC，Multi-Radio Dual Connectivity，該機(jī)制可在用戶流量下降時(shí)快速 deactivate 不需要的無線發(fā)射，從而可節(jié)省電量。

　　NR UE Power Saving Enhancements

　　5G 終端耗電和發(fā)熱是用戶最關(guān)心的問題之一，3GPP 正在研究進(jìn)一步降低 5G 設(shè)備功耗的辦法。

　　另外，R17 還將研究 RAN 切片、SON/ 最小化路測數(shù)據(jù)收集增強(qiáng)、針對 5G 不同業(yè)務(wù)需求的 QoE 管理和優(yōu)化、NB-IoT 和 LTE-MTC 增強(qiáng)等項(xiàng)目。