在5G发牌三周年之际,来自3GPP的两个重磅消息让产业沸腾:5G R17标准冻结,3GPP正式定义6GHz授权频谱频段。对于5G而言,标准是指路明灯,频谱是产业燃料,这两方面取得重要进展,对5G赋能千行百业将起到极大的助益。

R16版本是在R15版本基础上对业务速率、节电、低时延、高可靠等方面进行了完善及增强;R17版本在R16版本基础上,继续着力发展以RedCap为代表的中速或中低速物联网场景,促进5G与行业的进一步深度结合;此外,R17版本还引入了高速增强、非地面网络通信、多播广播等场景特色化、业务外延化的新技术,进一步拓展了5G应用的想象空间。

 

R17让5G从“毛坯”走向“软装”

标准的制定是一个漫长的过程,而从标准制定到产业商用至少需要一年以上的时间。受全球疫情的影响,这个转化时间呈现加长趋势。R17标准的冻结可谓一波三折,多次因为疫情推迟,全球标准工程师们通过海量的邮件讨论和加倍的会议时间进行线上沟通,因此R17是首个全程通过线上电子会议完成的5G技术标准。

对于R17标准的意义,3GPP RAN全会副主席胡南博士形象地总结道:如果说R15版本是5G技术标准的“毛坯”,那么R16版本可以理解为“精装”,刚刚完成的R17版本就是“精装”之上的“软装”,起到了点睛、添花的效果。而R18像引入了智能家居,进一步全面提高生产生活品质。

据了解,目前大部分商用的5G主要为R15版本和部分R16版本内容;R16版本提供了部分低时延、高可靠的新技术能力;R17版本的标准着力发展中高速物联网及RedCap能力终端,扩展高容量uRLLC、车联网等场景,促进5G与人工智能的结合。在5G NR标准前续两个版本的基础上,R17标准继续向“更强”、“更优”和“更专”的方向演进。

胡南介绍道,R17版本当初设想的三大特点已经基本实现,商用性能提升、新特性引入和新方向探索三大特点交织汇成了R17标准全貌。

一是商用性能提升。R17在5G规模商用之后制定,汲取了实际部署的经验和新要求,使标准与应用形成闭环。如在URLLC(超可靠低延迟通信)增强项目中,对时延敏感的工业控制网络的空口同步精度在R16的±540纳秒,进一步提升到R17的±145纳秒至±275纳秒,可有效解决工业控制的同步精度问题。

二是引入新特性。为了进一步拓展5G应用场景,R17引入了“新终端”“新网络”和“新功能”。通过降低终端的带宽和天线数目、简化双工传输、裁剪协议流程功能、减少功耗开销等手段,打造新型轻量级终端,满足低成本、低功耗、中等数据速率的物联需求,可用于工厂传感、视频监控及可穿戴设备等多种应用场景。

三是探索新方向。5G组网灵活、拓扑复杂,传统网优面临成本高、建模难等问题,需通过人工智能等跨域技术来解决。3GPP RAN在R17的SON(自组织网络)和MDT(最小化路测)中首次探索了5G与AI的融合,制定了统一的功能框架,为R18 5G+AI标准化奠定了基础,加速实现自智网络。

R17版本的标准也提振了产业信心,相关产品研发进程将不断提速。经过近几年的快速发展,基于R15、R16标准的产品层出不穷。中国联通研究院无线技术研究中心总监李福昌介绍,目前大部分商用的5G产品主要基于R15版本+R16版本部分功能。总体来看,R16部分功能已经成熟,需要针对不同的应用场景持续完善;R17标准刚刚冻结,目前产业界正积极评估,预计2023年下半年会有相关产品推出。

面向行业应用,在R17版本中面向垂直行业提出了一系列的优化和改善,并且在R18中立项了更多针对垂直行业的研究方向,这为未来5G网络在产业落地提供了更具竞争力的技术能力。

RedCap是R17最大的“惊喜”

说到R17,就不得不提其中的重要亮点技术——RedCap。“R17最大的惊喜是‘RedCap’,它可以理解是5G NR的亲民版,能让用户以更经济实惠的方式体验5G网络服务。”IDC中国高级研究经理崔凯讲道。

RedCap技术旨在补齐5G终端在中速物联网场景的支持能力,使5G终端在面向各类物联网应用需求方面,具备更为完善的技术承载体系。此次定义的RedCap终端类型力求在确保业务需求及性能的前提下,通过终端功能裁剪,达到终端成本降低、尺寸极致、功耗减少等效果。

RedCap对通信功能的裁剪,可以降低芯片、模组、终端在设计、生产、制造等环节的门槛,有助于扩大产业链规模,助力推动5G规模应用、拓展5G应用场景、繁荣5G生态系统。

从技术性能方面来看,5G RedCap终端可以通过支持uRLLC、节能、覆盖增强、切片、SUL、5G LAN等5G技术来实现能力的组合增强,实现对垂直行业需求的更好满足。在综合能力表现上,中国移动研究院无线与终端技术研究所主任研究员宋丹讲道,RedCap终端将超越现有4G Cat4终端。且RedCap终端预期将比4G终端具备更长久的生命周期,相信经过一段时间的市场发展,RedCap终端价格最终将接近甚至低于4G Cat4终端价格,进而实现RedCap终端对现有4G Cat4终端的替代。

R17标准的冻结使得RedCap技术进入终端产品开发阶段,让终端产品开发可以更加聚焦。RedCap也是传统2G/3G/4G网络用户的最优迁移方向,可以帮助运营商降低网络的复杂度和多版本并行的运维成本,从而提升网络的效率。

中国力量为R17冻结做出重要贡献

与3G、4G时代的多标准并存不同,5G时代全球统一标准已成事实。与此同时,全球统一标准意味着“谁把握了标准主导权,谁就控制了产业发展的制高点”。从通信标准的发展历程和通信技术的发展速度来看,中国力量在通信标准中的话语权不断扩大。面对海外严峻疫情形势,中国三大运营商克服疫情困难,积极促成并按时参加3GPP会议,为标准工作的冻结做出了重要贡献。

中国移动全面深入参与了R17标准的制定工作,技术提案总量达3000余篇,主导立项30余项,在技术贡献和标准影响等方面做出了突出贡献,与世界一流通信企业一道开展技术创新和标准制定工作,进一步完善R17项目维护,确保R17标准高质量完成,并对R18中已初步展开的项目遇到困难、问题、约定等进行了进一步的修订。

在R17标准周期内,中国电信研究院在3GPP RAN牵头完成超级上行的场景扩展与性能增强、面向网络覆盖提升的创新空口设计、共建共享下的大带宽和多载波、非公共网络组网增强、系统干扰消除与容量提升等18项技术标准制定,主导了125项邮件讨论,提交了1000余篇技术提案,相关贡献位于全球运营商第一阵营。

中国联通在3GPP R17牵头NR QoE(用户业务体验)、高功率终端、CP/UP分离架构等国际标准牵头立项。其中,NR QoE构建5G首个基于用户业务质量采集、上报的新机制,为5G网络构建5G新业务端到端业务体验保障的新能力。联通牵头多项5G FDD频段高功率终端标准立项,解决5G终端提高FDD频段终端发射功率所面临的SAR、MSD等指标能力的创新方案,引领全球5G FDD高功率终端创新技术方案国际标准制定。面向5G架构演进新需求,联通牵头CP/UP分离架构标准立项,为5G基站灵活部署提供创新解决方案。

中国的产业企业也对标准的冻结做出了重要贡献。中信科移动全面深入参与R17标准制定工作,除了此前全会已经成功结项的高精度定位、上行压缩等课题外,本次全会由中信科移动牵头开展的NR异频段3DL/1UL CA组合以及Uu和V2X PC5频段组合等R17项目均成功结项。另外,作为全球主要的5G芯片设计企业之一,紫光展锐一直积极参与3GPP的5G标准化工作,累计输出文档近千篇。5G R17标准上,展锐在Redcap、NTN、MIMO、URLLC、上行覆盖增强、终端节能、MBS等领域作出了积极贡献。

6GHz频谱的加入让5G之火燃得更旺

频谱是5G产业发展的重要燃料,6GHz被定义为授权频谱频段为后续产业链研发6GHz产品提供标准依据。由于6GHz频段是连续大带宽频段,有望实现容量和覆盖比较好的平衡,因此6GHz的用途之争早已持续多年,不仅引起了多国运营商的激烈讨论,其分配还直接关系到5G的发展前景。

在6月6日至6月9日举行的国际移动通信标准化组织3GPP RAN#96全会上,3GPP正式定义了U6G(6 GHz上半段,即6425-7125 MHz)授权频谱,频段号为n104,明确了对应的网络/终端射频标准。大会同时决议通过了针对全6 GHz频谱(5925MHz-7125MHz)的Rel-18立项工作,是6GHz频谱IMT化的关键里程碑。

此前不同国家和地区提供了三个发展思路,一是以美国为主导的将整个6GHz频段全部留给Wi-Fi和其他非授权技术;二是将整个6GHz频段留给授权频谱的5G使用;三是平衡考虑5G授权频谱与Wi-Fi的需求,例如欧洲、非洲和中东部分地区计划拆分6GHz频段,上半段用于5G,下半段用于Wi-Fi。

GSMA建议6GHz上半段全部用于授权频谱的5G使用,保证5G持续演进的成熟发展,同时,希望不同国家在综合考虑满足5G对中频段需求和Wi-Fi的诉求的时候,尽可能的将下半段也释放出来给5G使用。GSMA的研究显示,在2025-2030年期间,监管机构需要分配平均2GHz带宽的中频段频谱来用于5G的可持续发展。

而6GHz频段标准化后,应用于移动行业可以提供更大的网络覆盖和容量,覆盖更多用户。由此带来的高带宽、广覆盖和高容量的5G能力能够为下一代工业4.0、医疗健康、智能交通和虚拟现实等应用的发展提供重要支撑。此外,通过5G提供的固定无线宽带也可为无法使用光纤的地区提供高速宽带连接,从而可以快速且经济地连接家庭和企业。

6GHz频段的标准化也将推动产业企业更好地规划其5G产品路线。据GSMA发言人介绍,6GHz标准化以后,设备供应商和制造商可以开始根据3GPP规范来规划他们的产品,这也确保了设备和终端可以在不同市场的不同移动运营商网络之间进行互通与操作。这将为打造更好的规模化经济效应和平价终端设备铺平道路,得以更好地赋能5G发展。

关于未来6GHz频段的发展,GSMA发言人表示,全球6GHz IMT生态系统发展有几个关键触发因素,其中包括在WRC-23大会上关于IMT标识的决定、移动运营商的频谱分配,以及运营商需求等。GSMA目前正在研究6GHz IMT生态系统的市场准备情况,今后几个月将会有更多消息公布。

毫米波商用之期不远

对毫米波频段标准的推进也是R17的重要进展。在R15阶段,就针对毫米波在内的5G NR给出基本的功能版本,R16版本进行了优化,R17版本做了进一步的增强。

R17版本中,毫米波可适配更多的场景。针对中高速移动(如30km/h)的场景引入新的波束机制,从而实现控制信道切换,更快速地满足系统工作的需求,实现更高通信速率。据了解,3GPP将在R17版本及未来版本中引入更多支持毫米波的5G NR增强特性,例如优化IAB支持分布式部署,这项增强特性能够帮助引入全双工运行和移动中继(例如汽车),以提升容量、覆盖和服务质量。R17版本及未来版本还将引入优化的网络覆盖和波束管理,减少系统开销、增强性能、提高网络覆盖能力。

在R17及未来版本中,毫米波频谱得到进一步扩展,支持从52.6GHz到71GHz频段以及免许可频段,这将极大拓宽频谱的利用范围。未来版本还将支持eMBB之外的全新用例,将毫米波扩展至uRLLC和工业物联网用例,同时还将支持增强定位技术,为广泛用例提供定位性能增强,实现厘米级定位精度。随着5G毫米波解决方案的规模不断扩大以及市场的日益成熟,5G毫米波将实现更加广泛的影响和效益。

标准指路,频谱燃料已备,在全球移动通信产业的共同努力下,5G改变社会的愿景即将照进现实。

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