5G R17到底讲些什么?

  2018年6月,5G首版标准R15冻结。到2020年上半年,5G第二版标准R16也将冻结。接下来,R17将定义5G未来。

  2019年12月,在西班牙锡切斯举行的3GPP RAN第86次全会上,3GPP确定了针对5G R17版本的20多个研究和工作项目,预计将于2021年中或年底完成。这些项目将研究些什么?

  频谱范围扩到71GHz

  众所周知,5G NR频谱范围(FR)分为FR1和FR2,其中FR1为410MHz - 7.125GHz,FR2为24.25GHz – 52.6GHz。现在,R17将5G NR的频段范围从52.6GHz扩展到了71GHz。

  这与ITU的频段划分节奏是一致的,就在11月份,国际电联世界无线电通信会议(WRC-19)为5G确定了更多的频段,包括24.25~27.5GHz、37~43.5GHz、45.5~47GHz、47.2~48.2GHz和66~71GHz。

  轻量版NR来了

  大家都知道,NB-IoT和eMTC是简化版、轻量版的LTE,针对低功耗、低成本、低速率、大连接和广覆盖的物联网应用而生。进入5G万物互联时代,也需要一个简化版、轻量版的5G NR,他就是NR-Light。

  为什么需要NR-Light呢?

  5G定义了eMBB、uRLLC和mMTC三大场景,eMBB主要针对4K/8K、VR/AR等大带宽应用,uRLLC主要针对远程机器人控制、自动驾驶等超高可靠超低时延应用,而NB-IoT和eMTC将演进为mMTC,主要针对低速率的大规模物联网连接。

  简单的讲,uRLLC针对的是“高端”物联网应用场景,而mMTC针对的是“低端”物联网应用场景,那么问题就来了,在eMBB、mMTC与uRLLC之间存在的“中端物联网市场”的空白地带谁来解决?

  比如以5G智能制造为例,只有机器人控制、AI质量检查等应用才需要超大带宽和超低时延的网络能力,而对于工厂内的监控摄像头、大量传感器而言,超大带宽和超低时延可能就是浪费,而NB-IoT/eMTC在时延和带宽能力上又不能满足需求。

  这个空白地带就是NR-Light的用武之地。

5G R17到底讲些什么?

  NR-Light的性能与成本介于eMTC/NB-IoT与NR eMBB/URLLC之间,仅占用10MHz或20MHz带宽,支持下行速率100Mbps,上行速率50Mbps,主要应用于工业物联网传感器、监控摄像头、可穿戴设备等场景。

  NR-Light主要研究方向包括:

  •降低UE成本和复杂性

  •减少UE上下行带宽

  •减少UE RX天线,包括2RX和1RX

  •降低基带复杂度

  •降低UE Tx功率等级

  •研究进一步提升UE能效的技术

  •研究RRC IDLE/INACTIVE节电技术,包括空闲模式RRM、寻呼唤醒等

  •研究基于RRC CONNECTED态的低功耗技术

  NB-IoT和eMTC通天了

  记住,5G的梦想是万物互联,是全连接、全覆盖。但要实现这个梦想太难,运营商不得不花很多钱,建很多基站,尤其是偏远山区,建站成本高的吓死人,还几乎没有收入。即使不差钱,海上行驶的船只、空中飞翔的飞机,你怎么去覆盖?

  最好的办法就是让地面的蜂窝网络“通天”,即与非地面网络(NTN),比如卫星网络融合,打造立体式的广覆盖。

5G R17到底讲些什么?

  3GPP R16已经研究5G NR与非地面网络的融合,R17版本将进一步研究NB-IoT/eMTC与非地面网络集成,以支持位于偏远山区的农业、矿业、林业,以及海洋运输等垂直行业的物联网应用。

  NR覆盖增强

  NB-IoT/eMTC增强了覆盖能力,可以提升蜂窝物联网的覆盖范围。但一直以来,全球农村地区的eMBB应用一直被忽略。(子午物联ziwuiot.com)据统计,全球还有近一半的人口不能连接互联网,这个数字鸿沟怎么填?与此同时,5G频段越来越高,单站覆盖范围越来越小,网络覆盖扩展越来越来难。

  为此,R17将评估5G NR重耕低频段的性能,评估上下行物理信道的覆盖等,研究覆盖增强方案。

  定位精度提升到厘米级

  卫星定位在室内无法使用,LTE和WiFi定位技术又不精准,为此,5G在R16版本中增加了定位功能,其利用MIMO多波束特性,定义了基于蜂窝小区的信号往返时间(RTT)、信号到达时间差(TDOA)、到达角测量法(AoA)、离开角测量法(AoD)等室内定位技术,定位精度可达到3-10米。

  但这样的定位精度对于一些工业物联网应用还不够,比如室内资产追踪、AGV追踪等,为此,R17将进一步把室内定位精准度提升到厘米级,大概是20-30厘米左右。这对于5G使能工业物联网非常重要。

  XR评估

  XR指的是扩展现实,其中包括AR、VR和MR(混合现实)。5G边缘计算让云端的计算、存储能力和内容更接近用户侧,使得网络时延更低,用户体验更极致,使能AR、VR和MR等应用。同时,得益于5G低时延、大带宽能力,终端侧的计算能力还可以上移到边缘云,使得VR头盔等终端更轻量化、更省电、更低成本。这种“轻终端+宽管道+边缘云”的模式将砍掉VR/AR昂贵的终端的门槛,摆脱有线的束缚,从而推动XR应用普及。

  R17将评估这种边缘云+轻量化终端的分布式架构,并优化网络时延、处理能力和功耗等。

  NR多播和广播服务

  还记得4G时代吗?3GPP在R9版本定义了eMBMS,也被称为LTE广播(LTE Broadcast)。通过eMBMS,网络可以向小区范围内的多部手机单向广播相同的内容。

  eMBMS可支持的商业用例包括移动电视直播、视频点播(内容预加载)、广告推送、车载娱乐、公共安全等。当时,一种被称为“Venue casting”的用例被业界广泛看好,它主要应用于体育赛事、演唱会等直播场景。

  以全球最火的足球比赛直播为例,运营商可以通过eMBMS同时向很多观众的终端设备单向广播视频流,以提升网络资源使用效率,让用户随时随地都能观看高质量的直播;同时,运营商还可以通过预加载和缓存内容、大批量的定制广告等方式,让用户在边观看直播的同时,还能按需实时回放内容、多角度观赛,以及在线视频购物和博彩等。

5G R17到底讲些什么?

▲Venue casting用例

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