6G:面向2030年的移动通信
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1.2 5G和B5G网络演进

3GPP关于5G网络系列的标准研究工作,已经完成Release-14(R14)、Release-15(R15)、Release-16(R16)、Release-17(R17)标准的制定,目前,关于Release-18(R18)的潜在目标与立项的讨论已经开始。

R14主要完成的工作是5G系统框架和关键技术的研究,R15是5G标准的第一个基础版本,R16是5G标准的第一个完整版本。R17相对R16,在物理层、无线协议和无线体系架构等方面做出了进一步改进。

R15作为第一阶段的5G标准版本,按照时间先后分为3个部分,目前,已全部完成并冻结。第1阶段(Early drop):支持5G 非独立组网(Non Stand Alone,NSA)模式,系统架构采用Option 3模式,对应规范及ASN.1在2018年第一季度冻结。第2阶段(Main drop):支持5G独立组网(Stand Alone,SA)模式,系统架构采用Option 2模式,对应规范及ASN.1分别在2018年6月和2018年9月冻结。第3阶段(Late drop):2018年3月,在原有的R15 NSA与SA的基础上,进一步拆分出第3部分,主要包括电信运营商升级5G需要的系统架构Option 4与Option 7、5G新空口(New Radio,NR)双连接(NR-NR DC)等。该阶段标准冻结的时间比原计划延迟了3个月。

R16作为5G第2阶段的标准版本,在2020年7月冻结。R16主要围绕新能力拓展、现有能力挖潜和运维降本增效等方面开展标准化工作,以进一步增强5G服务垂直行业应用的能力;在新能力拓展方面,开展了时间敏感网络(Time Sensitive Network,TSN)、非公共网络(NonPublic Network,NPN)、工作于非授权频谱的5G NR(5G NR in Unlicensed Spectrum,5G NRU)、5G车用无线通信技术(Vehicle to X,V2X)、NR定位等方面的标准化工作;在现有能力挖潜方面,开展了uRLLC增强、两步随机接入(2-STEP RACH)、5G NR集成接入和回传(Integrated Access and Backhaul,IAB)、移动性增强等方面的标准化工作;在运维降本增效方面,R16一方面针对R15中原有的若干基础功能进行进一步增强,主要体现在显著提升小区边缘频谱效率、切换性能,使终端更节电等方面,另一方面也引入新节能功能,例如,唤醒信号(Wakeup Signal)、增强跨时隙调度、自适应MIMO层数量、用户设备(User Equipment,UE)省电辅助信息等。

R17标准已经冻结。在2019年12月召开的3GPP RAN#86会议上,3GPP进一步明确了5G NR技术演进路线,批准了R17研究内容。研究内容主要涉及RAN1、RAN2和RAN3的相关工作,具体包括物理层、无线协议和无线体系架构增强等方面。R17总体时间计划如图1-1所示。

图1-1 R17总体时间计划

R17标准研究工作在物理层增强(RAN1)方面,主要聚焦在MIMO、频谱共享增强、终端节能、覆盖增强、定位增强、5G NR增强等方面开展相关研究工作;在无线协议增强(RAN2)方面,主要开展了多无线电DC[1]/CA[2]、IAB增强、小数据传输增强、终端节能增强、SON/MDT[3]增强、增加对多播传输的支持、Multi-SIM增强研究工作;在无线体系架构增强(RAN3)方面,3GPP通过对基站设备进行拆分[控制平面(Control Plane,CP)和用户平面(User Plane,UP)分离,集中控制单元和分布控制单元分离],从而使5G无线架构的通用性得以进一步提升,同时RAN3还将增加对LTE CP-UP分离的支持。

R18标准于2021年启动,预计于2023年年底冻结,R17/R18阶段可称为后5G,即B5G标准。R17/R18标准的主要功能包括面向未来演进移动宽带、固定无线接入、工业物联网、车联网、扩展现实(Extended Reality,XR)、大规模机器通信、无人机与卫星接入的演进空口与增强功能。

整体来看,3GPP B5G标准演进是催熟车联网、工业互联网等垂直行业应用的重要网络基础。为了在众多企业和行业中实现不同级别的自动驾驶和工业4.0,移动通信领域正在与5G汽车联盟等垂直行业联盟紧密合作,致力于加速移动技术的应用。据统计,2025年后将实现四级自动驾驶,车联网的普及也将极大地提升运输效率。优化的商业流程和更高的生产率将成为未来GDP增长的关键驱动力。

根据3GPP的时间计划,6G技术研究和标准制定预计在2024—2025年,即在R19阶段正式启动6G标准需求。结构与空口技术的可行性研究工作预计在2026—2027年,即在R20阶段完成6G空口标准技术规范制定工作。

5G开启了万物互联的大门,6G有望演变为一个万物智能平台。通过这个平台,移动网络可以连接海量智能设备,实现智能互联。我们有理由相信,下一波数字化浪潮将带来更多创新,全方位满足用户的需求。通过人工智能和机器学习,物理世界和数字世界能够实时连接,人们可以实时捕捉、检索和访问更多信息和知识,步入智能化的全连接世界,同时分布式计算、先进的一体化网络、短距离无线通信等技术也将为未来的智能移动通信网络奠定基础。