本文來(lái)自科技行者（www.techwalker.com），作者：周雅。
3月下旬，3GPP完成了全球5G標(biāo)準(zhǔn)的第三個(gè)版本「Rel-17」的功能性?xún)鼋Y(jié)（即完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)）——這是一個(gè)關(guān)鍵里程碑，意味著5G演進(jìn)的第一階段圓滿(mǎn)結(jié)束。
從技術(shù)演進(jìn)階段來(lái)劃分，業(yè)界一般將Rel-15/16/17這三個(gè)版本稱(chēng)為5G演進(jìn)的第一階段；之后的Rel-18/19/20這三個(gè)版本，稱(chēng)為第二輪5G創(chuàng)新，或者說(shuō)是5G Advanced。
Rel-17的來(lái)臨，將為5G書(shū)寫(xiě)哪些新規(guī)則？5G未來(lái)如何發(fā)展？從5G到6G演進(jìn)又有哪些計(jì)劃？近期，高通公司中國(guó)區(qū)研發(fā)負(fù)責(zé)人徐晧博士對(duì)此做了一份全面解讀。
六大技術(shù)升級(jí)，強(qiáng)化5G的「端到端能力」
“Rel-17的引入，增強(qiáng)了全新5G系統(tǒng)功能，這些技術(shù)是強(qiáng)化端到端5G系統(tǒng)的基礎(chǔ)。”徐晧介紹，Rel-17主要在六個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了功能提升，包括：「進(jìn)一步增強(qiáng)的5G大規(guī)模MIMO」、「覆蓋增強(qiáng)」、「終端節(jié)電」、「頻譜擴(kuò)展」、「增強(qiáng)的集成接入與回傳（IAB）和射頻中繼器」、以及「進(jìn)一步增強(qiáng)的URLLC、企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)和其它用例」。
1、進(jìn)一步增強(qiáng)的大規(guī)模MIMO。Rel-17中的這一項(xiàng)目專(zhuān)注于為部分關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)增強(qiáng)特性，包括增強(qiáng)的多TRP（發(fā)射和接收點(diǎn)）部署和增強(qiáng)的多波束運(yùn)行，在SRS（探測(cè)參考信號(hào)）觸發(fā)或切換，以及CSI（信道狀態(tài)信息）測(cè)量或報(bào)告方面帶來(lái)提升。
2、覆蓋增強(qiáng)。針對(duì)Sub-7GHz、毫米波和非地面網(wǎng)絡(luò)的多樣化部署，Rel-17為上行控制和數(shù)據(jù)信道設(shè)計(jì)引入多個(gè)增強(qiáng)特性，比如增加重傳次數(shù)以提升可靠性，以及跨多段傳輸和跳頻的聯(lián)合信道估計(jì)。
3、終端節(jié)電。手機(jī)通常有三種不同的狀態(tài)：一是連接態(tài)（connected），指的是手機(jī)隨時(shí)要通話(huà)的準(zhǔn)備狀態(tài)；二是空閑態(tài)（idle），用戶(hù)不動(dòng)手機(jī)的大部分時(shí)間，手機(jī)都處于空閑態(tài)；第三是非活躍態(tài)（inactive），手機(jī)是連接的，但信息不多的狀態(tài)。針對(duì)這三種狀態(tài)，Rel-17引入了一些節(jié)電特性：比如，該特性支持減少非必要的終端尋呼接收，無(wú)線(xiàn)鏈路的終端測(cè)量放松，以及其它全新功能。
4、頻譜擴(kuò)展。Rel-17中的另一個(gè)重要項(xiàng)目就是擴(kuò)展現(xiàn)有的5G NR設(shè)計(jì)，從而將毫米波頻譜范圍從24.25—52.6GHz（FR2-1頻段）擴(kuò)展至71GHz（FR2-2頻段）。該特性包括支持全球60GHz免許可頻段，助力催生新用例和新部署。
5、增強(qiáng)的IAB和射頻中繼器。針對(duì)更高效的5G部署，尤其是毫米波部署，Rel-17中增強(qiáng)的IAB（集成接入與回傳）支持同時(shí)收發(fā)（即空間分離全雙工）；此外Rel-17還引入了簡(jiǎn)單中繼器（即放大和轉(zhuǎn)發(fā)中繼），成為具備成本效益的基礎(chǔ)設(shè)施新選項(xiàng)，幫助擴(kuò)大FDD和TDD的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
6、進(jìn)一步增強(qiáng)的URLLC、企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)和其它用例。Rel-17持續(xù)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等嚴(yán)苛應(yīng)用帶來(lái)更好的支持，為URLLC（超可靠低時(shí)延通信）引入全新增強(qiáng)特性，比如增強(qiáng)物理層反饋，提升免許可頻譜兼容性，終端內(nèi)復(fù)用和優(yōu)先級(jí)排序等功能。
六個(gè)項(xiàng)目拓展，5G步入更廣闊天地
Rel-17讓人們距離萬(wàn)物互聯(lián)的5G愿景更近一步，包括元宇宙（VR/AR/XR）、5G定位與衛(wèi)星定位、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（機(jī)器人、礦山挖煤等）、無(wú)人機(jī)等。同時(shí)，Rel-17的六個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目也將為廣泛的終端和應(yīng)用帶來(lái)系統(tǒng)優(yōu)化。
第一類(lèi)是「RedCap或NR-Light」。它是Rel-17引入的輕量級(jí)5G終端，包括工業(yè)傳感器、監(jiān)控?cái)z像頭、智能電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備、高端可穿戴設(shè)備、高端物流跟蹤設(shè)備等。支持較低的復(fù)雜度和功耗是這類(lèi)終端的特點(diǎn)，NR-Light是Rel-17和Rel-18及未來(lái)版本中將持續(xù)演進(jìn)的技術(shù)。
徐晧說(shuō)：“Rel-17使5G支持從「最高復(fù)雜度」到「最低復(fù)雜度」的一系列5G終端，Rel-17通過(guò)引入NR-Light，讓5G NR普及到了更低復(fù)雜度的物聯(lián)網(wǎng)終端。”
·在帶寬方面：相比手機(jī)等需要支持最高性能的終端，NR-Light不需要支持那么快的速率，因此可以相應(yīng)地縮窄帶寬。5G NR設(shè)計(jì)的Sub-7GHz頻段帶寬是100MHz，針對(duì)NR-Light，Rel-17將帶寬縮窄至20MHz，也就是之前的1/5；5G NR設(shè)計(jì)的毫米波帶寬最大可支持800MHz，Rel-17將其縮窄至1/8，使NR-Light在毫米波頻段下能夠支持100MHz帶寬。
·在天線(xiàn)方面：傳統(tǒng)的5G NR終端通常需要配備四根接收天線(xiàn)，而Rel-17將NR-Light終端的接收天線(xiàn)數(shù)縮減至一根或兩根。Rel-17還使NR-Light終端支持半雙工，半雙工指的是終端在任何時(shí)候要么傳輸信號(hào)、要么接收信號(hào)，不能同時(shí)傳輸和接收信號(hào)，這樣的設(shè)計(jì)可以使NR-Light終端更節(jié)能。
·NR-Light終端還支持更低的發(fā)射功率和增強(qiáng)的節(jié)電模式，比如在空閑狀態(tài)下，NR-Light終端可以在1萬(wàn)秒時(shí)間內(nèi)不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接；即使在積極傳送狀態(tài)下，NR-Light終端也可以做到10秒鐘不與基站連接，從而減少不必要的能耗。
·NR-Light還可以支持有限移動(dòng)性和切換，也就是說(shuō)NR-Light終端不必每時(shí)每刻都與基站保持連接，因此不需要對(duì)終端的移動(dòng)做過(guò)多的測(cè)量，網(wǎng)絡(luò)切換速度也可以慢一點(diǎn)，從而減少信令開(kāi)銷(xiāo)以及更好地優(yōu)化資源管理。
第二類(lèi)是非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）。繼Rel-16研究之后，Rel-17引入了面向NTN的5G NR支持。引入5G衛(wèi)星通信，可以在服務(wù)匱乏的區(qū)域?yàn)榈孛婢W(wǎng)絡(luò)提供補(bǔ)充。
“目前，地球上大部分地區(qū)還是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；引入衛(wèi)星通信之后，就可以在海洋等蜂窩網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋的地區(qū)實(shí)現(xiàn)通信連接，因此這是一項(xiàng)很重要的技術(shù)。”徐晧表示，面向非地面通信的5G NR主要支持三種類(lèi)型的應(yīng)用：一種是基于CPE的衛(wèi)星回傳通信，比如在房屋外接收衛(wèi)星電視信號(hào)的衛(wèi)星接收器；另一種是與手持設(shè)備的直接通信，比如智能手機(jī)有接收衛(wèi)星信號(hào)的功能；還有一個(gè)是5G物聯(lián)網(wǎng)（包括eMTC和NB-IoT），比如，在比較荒涼的地區(qū)，有森林防火或者天氣預(yù)測(cè)的通信需求，這類(lèi)通信不需要大面積的網(wǎng)絡(luò)覆蓋支持，因此可以在這些地區(qū)安置一些傳感器，并讓這些傳感器與衛(wèi)星連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)此前蜂窩網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋地區(qū)的通信支持。
第三類(lèi)是擴(kuò)展直連通信：基于Rel-16中的C-V2X（蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng)）5G PC5設(shè)計(jì)，Rel-17帶來(lái)一系列全新的直連通信增強(qiáng)特性，比如優(yōu)化資源分配、節(jié)電和支持全新頻段。Rel-17還將直連通信擴(kuò)展至公共安全、物聯(lián)網(wǎng)等全新用例。
第四類(lèi)是增強(qiáng)的精準(zhǔn)定位：Rel-17進(jìn)一步提升了5G定位，以滿(mǎn)足包括厘米級(jí)精度在內(nèi)的更嚴(yán)苛的用例需求。該項(xiàng)目還包含了其它增強(qiáng)特性，比如降低定位時(shí)延，提高定位效率以擴(kuò)展容量，以及實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）輔助定位性能。
第五類(lèi)是擴(kuò)展廣播/多播：Rel-17中這一項(xiàng)目的研究范疇包括引入獨(dú)立組網(wǎng)廣播增強(qiáng)特性和混合模式多播支持。比如，面向獨(dú)立組網(wǎng)廣播增加對(duì)6MHz/7MHz/8MHz載波帶寬的支持，以及通過(guò)廣播和單播間的同時(shí)/動(dòng)態(tài)切換為5G NR定義多播操作。
第六類(lèi)是無(wú)界XR（擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）：元宇宙是無(wú)處不在的空間互聯(lián)網(wǎng)，帶來(lái)跨越實(shí)體世界和虛擬世界的個(gè)性化數(shù)字體驗(yàn)。Rel-17中的XR項(xiàng)目專(zhuān)注于研究和界定各種類(lèi)型的XR流量（AR、VR、云游戲）。
除上述主要項(xiàng)目之外，Rel-17還有許多較小的5G系統(tǒng)增強(qiáng)特性項(xiàng)目，包括增強(qiáng)的多無(wú)線(xiàn)電雙連接、多SIM卡支持、更高階調(diào)制、零星數(shù)據(jù)傳輸、體驗(yàn)質(zhì)量、數(shù)據(jù)采集和RAN切片等。
未來(lái)5G將如何發(fā)展？
盡管5G Rel-17要在今年6月完成ASN.1凍結(jié)（即協(xié)議凍結(jié)，可進(jìn)入執(zhí)行階段），但3GPP即將展開(kāi)Rel-18的研究工作。
Rel-18是5G Advanced的首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本，將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)5G愿景，比如覆蓋多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域、推動(dòng)5G的均衡演進(jìn)。
徐晧說(shuō)，面向未來(lái)的5G演進(jìn)，不同“世界”的融合在近一兩年討論得較多。大多數(shù)時(shí)候我們談的是實(shí)體世界的通信，包括車(chē)聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等，因?yàn)橛袀鞲衅?、手機(jī)、其它設(shè)備的海量連接，所以產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠幫助構(gòu)建一個(gè)非常龐大的數(shù)字世界。比如各種各樣的數(shù)字孿生，一個(gè)機(jī)床可以有一個(gè)數(shù)字模型幫助它運(yùn)轉(zhuǎn)；一些商店可以變成處于元宇宙或者是虛擬世界中的商店；汽車(chē)的數(shù)字模型，能夠模擬汽車(chē)狀態(tài)，幫助監(jiān)測(cè)汽車(chē)的情況，通過(guò)數(shù)字孿生模型預(yù)測(cè)之后可能遇到的故障，并及時(shí)反饋給車(chē)主。
“實(shí)體世界、虛擬世界、數(shù)字世界這三個(gè)世界之間的交互，通信技術(shù)無(wú)疑是這三個(gè)世界的融合以及元宇宙中最核心的技術(shù)之一。”徐晧強(qiáng)調(diào)。
從技術(shù)演進(jìn)時(shí)間點(diǎn)來(lái)說(shuō)，徐晧認(rèn)為，預(yù)計(jì)2025年左右開(kāi)始有更多關(guān)于6G標(biāo)準(zhǔn)的討論，2028年左右開(kāi)始推出6G標(biāo)準(zhǔn)，2030年左右開(kāi)始商用。但未來(lái)五到十年，5G肯定是最主要的研究方向，行業(yè)會(huì)把5G Advanced不停地往前推進(jìn)；同時(shí)會(huì)關(guān)注哪些是5G的瓶頸，這些瓶頸如何用6G來(lái)解決。
通往6G的主要研究方向，徐晧重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了「AI」、「全新的無(wú)線(xiàn)設(shè)計(jì)（包括千兆級(jí)的MIMO、毫米波演進(jìn)、可重配智能超表面、非地面通信等）」、「可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)」、「通信系統(tǒng)的可靠性」四個(gè)重點(diǎn)技術(shù)。比如，AI可以給移動(dòng)通信技術(shù)研究提供一個(gè)全新的方向，如果做出突破，可以逐步使用AI來(lái)取代更多通信節(jié)點(diǎn)。
