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3GPP R16：研究项目和路线图

2019-03-19 09:31:29 来源: 互联网

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关注5G开发的人可能会说5G开发已经结束，而关注各大电信公司营销的人士可能也会说5G已经到位了。实际上，这只说对了一部分。是的，3GPP R15已经正式冻结。此版本包含可视为“5G”标准的部分内容。但5G开发尚未结R16（国际电联的时间表有时称为5G的“第2阶段”）将包含R15未涉及的许多用例和方案的标准化。

图1：国际电联和3GPP制定的5G时间表。来源：Netmanias

R16规范的制定周期为18个月，预计将于2019年底完成。5G的三个关键性能指标是更快的峰值速率（增强移动宽带，eMBB）、连接数密度（大规模机器通信，mMTC）和更低的延迟（超可靠低延迟通信，URLLC）。R15规范主要侧重于eMBB用例。R16 则更侧重于URLLC，旨在扩展5G支持的功能并提高现有功能的效率。

R16发展趋势：功能扩展

R16的部分研究领域涉及功能扩展。其中包括增加对垂直行业、非授权频谱（NR-U）、接入回传一体化（IAB）以及52.6 GHz以上频率的支持。

52.6GHz以上的频率：由于目前行业不需要此项服务，因此52.6GHz以上频率的相关工作进展非常缓慢。主要目标是探索新空口（NR）如何采用更高的频段，且提供高达2GHz的带宽（超过R15800MHz频率的两倍）。在接下来的9至12个月内，无线电接入网络（RAN）全体会议将确定目标频段范围、用例和部署方案。

URLLC应用：R16将进一步研究URLLC增强来应对工业物联网(IIoT)应用挑战。R15包含基本URLLC功能，但无法在典型的蜂窝场景之外完全扩展5G。为实现这一目标，R16更侧重于提高可靠性，降低延迟以及优化定时。这些目标大部分将通过改进协议和物理层来实现。需要增强数据复制来提高可靠性，尤其是增强L1的可靠性。时间敏感网络的增强功能，包括无线以太网、精确的参考定时和以太网报头压缩，也是人们关注的焦点。

非地面5G通信：此场景主要发生在卫星行业，目标是利用商用5G网络与卫星进行通信，如图2所示。研究的功能包括物理层控制程序、上行链路定时提前、重传机制以及使5G可用于卫星通信的架构和切换方案。多普勒效应等现象使得这项研究完全不同于传统的移动蜂窝通信应用。

图2. 基于5G NR gNB的卫星通信

LTE-V2X和NR-V2X：V2X可以说是将5G与4G区分开来的杀手级应用。R16侧重于LTE-V2X，并尝试解决一些高级的应用场景，包括队列驾驶(vehicleplatooning)、车辆到基础设施功能增强、传感器扩展、高级驾驶（以实现半自动驾驶或全自动驾驶）和远程驾驶。目前对频段没有限制，R16制定者计划同时解决低频段和高频段问题。但低频段是当前研究项目的重点。

图 3.在5G NR中，车辆需要相互通信并且与基础设施通信。来源：Qualcomm

未授权频谱接入：LTE授权频谱辅助接入(LAA:LicenseAssisteAccess)支持使用未授权频谱。5G旨在帮助人们以独立方式接入未授权频谱，而无需已授权载波的协助。该研究项目还旨在解决已授权和未授权频带载波之间的双连接。目标是为6GHz以下和6GHz以上频段的基于NR的非授权频谱接入创建统一的全球解决方案。需要根据5GHz、37GHz和60GHz等未授权频段的监管要求，在5GNR支持的频段内、在基于NR的LA、基于未经授权频谱的LAA以及基于LTE的LAA之间建立与其它现有无线接入技术(RAT)共存的方法。

接入回传一体化（IAB:IntegratedAccessandBackhaul）：接入回传一体化的概念如图4所示。该研究项目旨在研究5G网络对无线回传和中继链路的支持。这一技术被认为是实现mmWave的关键。实现mmWave技术需要非常密集地部署基站，但是从成本或安装的角度来考虑，用光纤连接密集部署的小基站是不可行的。而接入回传一体化可增加NR小区的灵活性，并避免了根据基站数量，按比例密集地部署传输网络。目前也在考虑将带内和带外中继选项用于室内和室外场景。

图4. IAB图解。来源：RP-170831

R16发展趋势：提高效率

如上所述，R16并不纯粹是为了解决新应用的需求。以下批准的研究项目旨在让NR更适用于eMBB场景。干扰抑制：该项目旨在研究如何抑制远程5G基站对半静态上行链路/下行链路配置、交叉链路以及用于上行链路/下行链路配置的网络协调机制造成的干扰。该研究项目预计在九个月内完成。软件定义网络（SDN）和大数据：将机器学习和人工智能（AI）技术添加到5G可以提高5G的效率。本研究项目包含一系列以RAN为中心的数据，用于网络自优化（SON）、RAT优化、负载共享和移动性优化。多输入多输出(MIMO)增强功能：R15不够全面，无法满足所有不同的MIMO用例。本研究项目研究了mmWaveMIMO系统所需的多用户MIMO、多伪随机后缀(PRP)以及多波束场景增强功能。位置和定位增强功能：对于无线标准来说，这些是全新的功能。因此，期望在R16冻结时完成该研究是不现实的。但该研究项目旨在为室内和室外场景定义一套更准确的定位技术，更侧重于研究高频段。

功耗改进：R15首次探索了此问题，但R16专门研究了无线电资源控制(RRC)连接状态，旨在降低设备的耗电量。该研究项目概述了在设备中增加无线电资源管理(RRM)测量的构想。

双连接增强功能：本研究项目所涉及的其中两个技术是载波聚合和基于快速线路共享服务(LSS)的双连接。

设备功能交换：为了提高网络效率，3GPP正在考虑增加设备功能检测机制。例如，5G网络需要知道特定设备是否具有mmWave功能。

非正交多址（NOMA）：NOMA这个研究项目已经研究了一段时间，目前仍在评估其实用性。预计到2018年12月将决定继续研究该项目还是转入实现阶段。

R16的工作已经开始。这些研究项目在R15工作结束时才被确定为R16的重点研究项目，并将随着标准化进程的推进而不断演变。随着2020年的最终期限逐渐迫近，2019年无疑将成为决定5G技术创新和发展最关键的一年。

责任编辑：sophie

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