5G 规范的第二个版本「Rel-16」来了,都带来了哪些变化?

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04-01 20:15

对于 5G 技术,我们一直更关注的是终端方面的进展,比如谁家又发了新款 5G 手机,哪家芯片对 5G 网络支持的又快又好,但却极少关注 5G 技术演进本身。

5G NR(New Radio,新空口),是基于 OFDM 的全新空口设计的全球性 5G 标准,2018 年 6 月 14 日国际电信标准组织 3GPP 在其的官方网站上宣布,经过 34 个月的努力,已经完成了独立组网(SA)Release 15 的第五代移动通信规范,也就是 Rel-15。

Rel-15 可以看做是 5G 第一个完成的标准,其中就包含了之前完成的 NSA 和新完成 SA 标准规范。这些都是我们在去年看到落地实现的标准规范,现在新的 5G 手机已经完成了双模 5G 网络支持,但 5G 标准的演进还没有停下。

在 Rel-15 之后的下一个版本自然是 Rel-16,在原先的初期规划中 Rel-16 制定时间在 2019 年 12 月完成,然后到 2020 年 3 月冻结,不过因为 Rel-16 本身的技术分支支持更多,所以在 2018 年 12 月 3GPP 的第 82 次会上对 Rel-16 时间计划进行递延,原计划 Rel-16 是于 2020 年 6 月冻结。

高通的徐晧博士表示,因为受到目前全球疫情影响的原因,关于 Rel-16 标准冻结的时间也延期了 3 个月到 9 月份,基本上可以认为整体延期了三个月,不过目前仍然努力完成 Rel-16 第二阶段工作,并争取在 6 月份完成 Rel-16 标准。

那么,5G 标准的第二个版本中究竟会包含哪些重点技术和功能?

根据高通徐晧博士的讲解,我们可以简单把 Rel-16 的改进划分为新技术改进和拓展新功能实现。前者主要为 5G 的基础和部署而服务,而后者则可以实现更多用户可感知到的新功能。

第一点可以看做是 Rel-15 版本的延续,也就是持续增强 sub-6GHz 和毫米波技术的通信能力。这方面的新技术有集成接入回传节点,还有更多手机节能方面的标准设计,以及新增了免许可频谱设计,另外 Rel-16 还增强了移动性,目的是实现小区到小区间的 5G 零秒切换等等。

而 Rel-16 带来的新技术也可以拓展出更多的功能实现,比如提供新的 5G 定位功能,能够根据基站信号往返时间计算出距离,再通过信号到达与发出角度的变化进行计算,目前在 80% 情况能实现 3-10 米级的定位精准度,这项功能在下一个版本 Rel-17 中预计将达到亚米级(0.3 米内)。

相比目前的 GPS 定位来说,5G 定位技术可以支持室内定位,同时可以作为不同定位技术的补充,另外之后的高精度和低时延等特性可以满足不同的定位需求。除此之外还带来了关于工业物联网的增强和 5G 广播等。

那么这些增强特性能够帮助哪些场景落地?高通举了关于 XR 应用的例子。比如说用户能够通过一个 XR 眼镜以 3D 角度来观看物体,然后进行一些实时的比如变换颜色等操作。

这是一个简单的 XR 应用场景,但要真正落地实现这个场景并不容易。比如 XR 眼镜由于本身体积的问题,续航和计算能力都会受到较大的限制,一方面在芯片、制程工艺、集成度、设计等方面要做到最优化,另一方面还需要将计算做一些分布式处理,也就是将一部分渲染计算的过程放到边缘云进行处理。

简单说就是需要依赖云计算,XR 眼镜本地只负责处理最重要的数据,其它则由云计算辅助计算,但要是想整个使用过程近乎无缝,云计算的部分就几乎要做和本地计算一般无异,这就对云和终端的低时延与连接可靠性提出了要求,这在空口端就会用到 5G 的超低时延技术,还会用到边缘云计算和分离式渲染等技术,才最终能实现这个场景。

涉及到更多大众用户的则是关于毫米波的实用性,我们知道现在中国用的 Sub-6G 频谱,毫米波频段只是批复许可但还没做实际部署和覆盖。

但是在许多国家由于各种各样的原因首先大规模部署的是毫米波。目前来说由于毫米波自身物理特性上的一些劣势,毫米波现在采用的策略是热点覆盖,比如音乐厅、会议室、机场、火车站等等。

不过,不断发展的毫米波技术已经不仅能用于热点覆盖为智能手机服务,现在也能引入一些新的服务和使用场景。比如使用无人机在园区内穿梭,高通已经实现了终端在高速移动以及高处时的稳定连接。同时现在毫米波基站之间的切换也更顺畅无感。

再往下还有面向垂直领域的工业物联网和企业专网,比如厂房或者码头场景,组建成企业专网可以实时监控物流状况。并且一些国家比如德国为工业物联网准备了免许可 5G 频谱资源,同时部署也相当灵活简单,企业可以根据自己的需求选择自己组建专网或是采用 5G 网络切片组建专网。

而随着制造业技术发展,机械臂、XR、大量传感器等新技术应用都会逐渐落地到未来的生产车间,而驱动这些新技术协同工作的就是 5G 在工业物联网方面的应用。

最后还有关于 5G 蜂窝车联网(C-V2X)技术的新特性, 在 Rel-16 中,新增的基于距离群组和传感器共享的可靠多播通信带来的诸多优势,在高通的展示场景中,当支持 C-V2X 的汽车驶近交叉路口时会自动组成一个群组通信,不仅能和周围具备 C-V2X 汽车通信,还能感应到不具备 C-V2X 特性的汽车速度,并分享给周围支持 C-V2X 的汽车从而获得提醒。

5G NR 规范还分为三大场景面向不同的 5G 需求,5G eMBB 和 URLLC 面向智能手机、高端工业物联网、XR 方面的需求,5G NR-Light 面向高端可穿戴设备、智能电网、高端物流追踪、健康状况监测,而 5G IoT 则面向智慧城市、低端工业物联网应用等需求。

在 Rel-16 之后,下一个版本 Rel-17 也在紧锣密鼓的准备之中,并将实现更多的特性,比如海量物联网需求的支持。Rel-17 规范预计将在 2020 到 2021 年进行制定,最快将在 2021 年 9 月份冻结标准。

在面向智能手机的规范逐渐完善后,5G 开始在智慧城市和车联网方面展开了更宏大的布局,当然从实现速度上说,智慧城市的建设时间要远远大于造一台 5G 手机的时间,但 5G 已经为我们描绘了一个相当接近的未来城市。

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