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5G新标准公开更多细节，延迟发布对全球商用的影响

2020-04-08 09:20:02 小亿 725
受新冠肺炎疫情影响  ，5G最新版R16/R17标准将延迟发布 ，这是否会对目前的5G网络建设产生较大影响 ？新标准在下一个十年将为大奖18dj18官网带来哪些惊喜？

毋庸置疑  ，5G正在全球快速地进行规模化部署  。迄今为止  ，全球已有超过45家OEM厂商已经或即将宣布推出5G终端 ，超过50家运营商部署了5G商用网络 ，超过345家运营商正在投资5G 。从终端角度看     ，2022年5G手机出货量预计将达到7.5亿部，全球5G连接数预计将从2023年的10亿个增长到2025年的28亿个。

从来没有“一蹴而就”的5G


图1显示的当前全球主要地区5G频谱划分/计划。可以看出  ，5G频谱类型包括许可频谱  、免许可频谱和共享频谱，全球各主要地区都有从几百兆赫兹到毫米波频谱的分布和规划 ，但低频频谱资源非常有限。
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图1：全球5G频谱划分/计划一览

而在2015年制定的5G标准的第一个版本(Rel-15)中 ，虽然定义了三大应用场景 ：增强型移动宽带(eMBB) 、关键业务型服务(URLLC)和海量物联网(mMTC)   ，而且各项指标都比较激进 ，要求比4G好10倍以上 ，包括时延降低1/10 、速率增加10倍、网络容量增加100倍等 。但在实际演进过程中 ，大奖18dj18官网发现5G NR C-V2X(蜂窝车联网)/NR-Light等技术其实并没有被引入到Rel-15之中 。

图2是5G技术演进的时间轴。可以看出   ，Rel-15的主要目标是要能够实现5G智能手机的应用；Rel-16是将于今年6月冻结的5G标准的第二个版本 ，除了继续增强移动宽带，以更快的上传与下载速度强化独立组网(SA)的5G网络之外，还将进一步完善URLLC功能 ，并引入5G车联网技术和免许可频谱设计(NR-U)技术，这对工业物联网 、车联网等应用极为关键 ；R17将增加可穿戴设备和更高网络性能的规范 ，不过由于受到新冠肺炎疫情的影响，Rel-17工作进度较之原计划会推迟大概一个季度 ，但全新NR-Light技术的引入将不会改变。
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图2：5G技术演进的时间轴

众所周知  ，移动技术大约每十年完成一次代际演进   ，每一代移动技术的标准都建立在前瞻性基础科技研发的基础之上 ，5G也不例外 ，Rel-15中基于OFDM的可拓展空口 、基于时隙的灵活框架 、先进的信道编码(包括多边缘LDPC和CRC辅助极化码)     、大规模天线应用以及移动毫米波技术就是典型代表。

具备前向兼容性，能够支持未来众多可能发生但尚未定义的全新服务，这是5G框架具备的巨大优势之一。在图3所展示的时间-频率二维空间中，5G框架在频域上预留了空子载波，在时域上预留了空白时隙  。这就好比在写一本书的时候 ，预先留存了一些空白页，这些空白页根据系统的设置可以放置在任何地方，系统也可以随时在空白页上写上需要的内容    。与之相类似 ，通信行业今后也可以将eMTC和NB-IoT这两项应用非常广泛的4G海量物联网技术  ，或者是广播和C-V2X技术加入到5G架构中。
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图3   ：通过灵活的时隙框架扩展5G

5G设计中不可缺少的另一项核心技术 ，则是毫米波 。

在旧金山进行的室外毫米波5G网络模拟实验中 ，Qualcomm发现利用现有的4G基站实现了62%的毫米波室外覆盖 ，网络容量提升高达5倍 ，小区边缘突发速率和中值突发速率分别达到了320Mbps和1.4Gbps 。而在封闭的地铁站内  ，如果把Wi-Fi覆盖换成LTE小基站或者与5G毫米波进行共址   ，下行/上行链路的覆盖分别达到了96%和97%，而且下行链路的中值突发速率可以达到4.6Gbps 。
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图4：面向地铁站部署毫米波

从全球范围来看 ，在美国  ，AT&T  、T-mobiles   、Verizon等主流运营商都已经提供了毫米波的商用服务 ；美国以外，意大利           、俄罗斯、韩国  、日本 、东南亚 、澳大利亚    、拉美也都有在2020年或2021年部署毫米波的计划        。中国在毫米波试验和频谱规划上也正在推进 ，很可能于2021年或之后进行毫米波的部署    。

标准可能会迟到，但从不会缺席


按照之前的规划 ，Rel-16版本在2019年12月结束物理层阶段的工作之后，将在2020年3月结束第二阶段工作，并于6月完成标准冻结  。但受此次疫情影响 ，3GPP将提交变更请求(CR)的时间从6月推迟至9月   ，R17的预定日期也将推迟到2021年12月。不过     ，Qualcomm中国区研发负责人徐晧博士对《国际电子商情》表示 ，从目前的发展情况来看 ，运营商网络部署的重点在SA网络上  ，而SA网络的覆盖还需要一段时间。因此 ，R16规范的延迟发布 ，并不会对目前的5G网络建设产生很大影响 。

“疫情确实给5G商用带来了很多不确定性”      ，徐晧说  ，虽然目前国内的疫情得到了很好的控制 ，在较短时间内能够复工   ，但由于疫情在海外许多国家蔓延，使得5G商用的不确定因素增多了 ，但整体来看   ，疫情对5G商用的影响是短暂且有限的 。

在中国，国家正在力推“新基建” ，各地也加快了5G网络的建设速度。网络侧   ，根据运营商公开的信息 ，中国三大运营商计划在2020年建设超过50万个5G基站。其中  ，中国移动在2019年底建设的5G基站总数为5万个，截至2020年2月   ，这一数字已经超过8万个；中国电信计划今年上半年要追回受疫情影响的5G建设计划   ；中国联通则表示将于今年第三季度完成全年的计划    。

终端侧  ，虽然受疫情影响大部分人仍隔离在家 ，但全球5G智能手机的发布却达到了高峰。数据显示，今年1月 ，中国市场5G手机出货量接近550万部 ，市场占比26% ；而在随后的2个月内 ，国内已经有数十家手机厂商及品牌陆续发布了5G旗舰智能手机 ，为消费者带来了丰富的5G终端选择   。

同时，伴随着新应用的不断涌现  ，移动连接需求也在不断增加 ，这也给5G带来了不少发展机遇   。根据工信部的数据 ，今年1月至2月，移动互联网累计流量达到235亿GB ，同比增长44.2% ；2月户均移动互联网接入流量达到8.88GB，同比增长45.5%。这意味着 ，疫情期间 ，消费者对移动互联网的需求反而比以前更高了       。

R16/R17会带来什么？


尽管Rel-16/Rel-17版本会略有推迟   ，但这并不会影响人们对于5G NR研发和未来版本演进的持续关注。根据徐晧的介绍，持续增强6GHz以下和毫米波通信能力 ，降低功耗   ，增加更多对于毫米波波束的增强功能 ，引入集成接入回传(IAB)节点  ，会是Rel-16的首要任务。在此基础上  ，Rel-16版本还将引入全新的5G免许可频谱设计  、增强毫米波与中频段的载波聚合和移动性  、支持精准的5G定位 、更强的URLLC功能以支持工业物联网应用和5G广播    ，Rel-17则会在上述功能基础上再进一步增强 。
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图5    ：持续增强的eMBB技术



接下来 ，大奖18dj18官网即将看到的  ，是R16/R17在下一个十年即将为大奖18dj18官网带来的惊喜 。

  • XR应用中的分布式处理


在未来的一个XR应用场景中，消费者能够通过XR眼镜以3D的角度观看物体，比如在选车时可以实时变换车内座椅的颜色     。那么 ，是哪些核心技术在支持这样的应用呢 ？

“一方面 ，大奖18dj18官网需要做到高集成度以及最大限度地降低芯片的能耗 ；另一方面 ，需要做一定的分布式处理 。”徐晧对此解释说，所谓的分布式处理    ，是指把XR眼镜上至关重要的部分放在终端侧处理 ，然后通过边缘云进行处理增强，两者之间通过强有力的5G连接确保在XR眼镜和边缘云之间有低时延、高容量且非常可靠的连接 ，这涉及到5G超可靠低时延通信(URLLC)、边缘云计算(Edge computing)和分离式渲染(split rendering)等技术  。
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图6  ：XR应用场景中的分布式处理

  • 广域5G演进


图7展示的是16层MU-MIMO带来的网络容量增益。数据显示 ，该网络能够实现高达每赫兹50bits/s的频谱效率    ，这相当于在100MHz带宽下网络速率超过5Gbps 。即便当用户位于距离基站超过2000英尺(约610米)范围时    ，测试网络依然能够为其提供1Gbps左右的下行链路吞吐量。值得一提的是 ，该网络还支持创建无界AR(Boundless AR)原型系统    ，用户可通过连线AR眼镜沉浸式体验户外流媒体视频传输和移动云游戏 。
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图7：16层MU-MIMO带来的网络容量增益

  • 移动毫米波演进


在图8的演示中 ，为了测试极端条件下的5G毫米波移动性，搭载骁龙X50的移动测试终端被固定在无人机上 ，遥控无人机在公司园区内穿梭飞行。测试结果显示 ：手持终端可在毫米波和RRH之间近乎无缝切换，毫米波也能够支持终端高速移动和身处高处时的稳健连接   。
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图8 ：通过固定在无人机上的移动测试终端 ，测试5G的极致移动性

  • 面向垂直领域的工业物联网和企业专网


5G三大应用场景在一个现代化工业4.0的车间里都能够得到体现：大量传感器需要5G海量物联网技术来支持    ；工作人员佩戴的VR/AR眼镜和手机终端属于增强型移动宽带 ；自动导引运输车和工业机器人需要超可靠低延时  ，是5G与自动驾驶/工业制造相结合的代表。涉及的技术包括灵活的频谱分配、超可靠低时延通信(URLLC/协作多点)     、时间敏感网络(TSN)等 。

徐皓认为面向工业物联网用例的5G企业专网将有望实现快速兴起   。在他看来 ，企业专网的优势来自以下三方面 ：第一 ，能够量身定制地优化应用场景 ，设置一些服务定性指标 ，更好地支持生产需求 ，第二，专用网是本地网络   ，容易部署，也比较容易独立地达到企业想要的一些功能特性；第三 ，更安全 ，可以将很多敏感数据存在本地    ，不需要传到公用网，从而实现数据安全   。
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图9：5G TSN支持的工业物联网传送带测试台


  • 5G室内精准定位


从Rel-16和Rel-17的精准定位来说 ，Rel-16可以支持在80%的时间实现室内3米和室外10米的定位精度 ，相比目前大多数定位技术使用的三点定位法，Rel-16可实现单基站定位 ；Rel-17在精度方面甚至达到亚米级精度(满足0.3米以内的绝对精度要求)，时延降低至10毫秒以内，可同时支持数百万部终端 。
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图10:5G NR定位技术

  • 支持可靠多播的5G C-V2X演进


其实Rel-14和Rel-15版本已经能够支持基本的V2X功能 。在未来5G标准中，C-V2X将继续带来更高的安全性(包括实时情境感知   、全新类型传感器数据共享) 、更少的行车时间(协作式驾驶提高整体行驶效率)和加速的网络效应。在图11展示的场景中，无论车辆是否具备C-V2X支持  ，当其驶近交叉路口时   ，都能够综合速度和距离因素 ，及时获知即将穿越路口的车辆尚未减速 。
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图11 ：试驾测试5G C-V2X可靠多播

  • 海量物联网   。


图12展示了5G物联网技术演进路线图  。可以看出 ，进一步满足海量物联网对远距离覆盖  、10年以上电池寿命 、大规模设备支持的需求  ，是eMTC和NB-IoT未来演进的方向 。
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图12   ：eMTC和NB-IoT的未来演进方向

此外 ，5G NR-Light技术的引进也颇具看点 。5G NR-Light基于现有的5G技术，通过采用性能提升的半双工控制信道设计，减少终端元器件数量    ，从而降低复杂度和成本   ，提升效率 ，让5G NR芯片能够应用到高端可穿戴设备   、智能电网、高级物流跟踪 、健康监测等应用中，从而与Embb/URLLC、eMTC/NB-IoT共同搭建起面向三个不同层级的物联网技术    。

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