01.06 詳解5G R17標準議題：中國話語權再提升

導語：

在2G、3G、4G、5G無線通信發展中，標準制定扮演著極為重要的角色。

以前我們無線產業之所以落後，處於跟隨狀態，是因為無線標準幾乎都是歐美等國外製定，我們沒有太多存在感。

直到4G、5G，這樣的情況發生巨大改變，中國標準力量在崛起。在剛剛制定的重要的R17議題中，中國企業如中國移動、中國電信、中國聯通、信通院、華為、vivo、中興、OPPO等，都積極做出貢獻。

最近，筆者看到通信阿牛的一篇對R17議題和中國貢獻的梳理，分享給大家。

R15主要針對embb場景，已經於2018年凍結。

Rel-16作為5G第二階段標準版本，主要關注垂直行業應用及整體系統的提升，主要功能包括面向智能汽車交通領域的5G V2X，在工業IoT和URLLC增強方面增加可以在工廠全面替代有線以太網的5G NR能力如時間敏感聯網等，包括LAA與獨立非授權的非授權頻段的5G NR，其他系統提升與增強包括定位、MIMO增強、功耗改進等。目前Rel-16規範正在制定過程中，計劃在2020年3月完成物理層規範。

2019年12月，在西班牙錫切斯舉行的3GPP RAN第86次全會上，3GPP確定了針對5G R17版本的20多個研究和工作項目，預計將於2021年中或年底完成。本次3GPP RAN全會上，3GPP標準專家對Rel-17進行了規劃和佈局，圍繞“網絡智慧化、能力精細化、業務外延化”三大方向共設立二十多個標準立項，涵蓋面向網絡智能運維的數據採集及應用增強，面向賦能垂直行業的無線切片增強、精準定位、IoT及URLLC增強、低成本終端，以及面向能力拓展的非地面網絡通信（衛星通信及地空寬帶通信）、覆蓋增強、MIMO增強（含高鐵增強）等項目。

其中，3GPP RAN通過了Rel-17 RAN1/2/3主導的立項包，Rel-17計劃15個月完成，各工作Rel-17開始時間和主導立項數如下：

• RAN1從2020 Q1開始，RAN1主導立項11個；

• RAN2從2020 Q2開始，RAN2主導立項10個；

• RAN3從2020 Q2開始，RAN3主導立項4個；

• RAN4從2020 Q3開始，2020年6月通過新立項。

本次3GPP RAN全會上，中國企業牽頭了3GPP RAN R17版本多項重要標準立項，其中來自中國的運營商廣泛參與和主導了多項重要標準立項，尤其在負責網絡架構與接口的RAN3中新立項都由中國運營商牽頭。

R17的主要討論方向：

• NR Light：針對中檔NR設備（例如MTC、可穿戴等）運作進行優化設計；

• 小數據傳輸優化：小數據包/非活動數據傳輸優化；

• Sidelink增強：sidelink是D2D直聯通信採用的技術，Rel-17會進一步探索其在V2X、商用終端、緊急通信領域的使用案例，實現這幾個應用中的最大共性，幷包括FR2(>6GHz)頻段的部分；

• 52.6GHz以上頻率：Rel-15中定義的FR2毫米波頻段上限為52.6GHz，Rel-17中將對52.6GHz以上頻段的波形進行研究。

• 多SIM卡操作：研究採用多SIM卡操作時對RAN的影響及規範的影響；

• NR多播/廣播：驅動來自於V2X和公共安全應用；

• 覆蓋增強：明確所有相關場景的要求，重點是極端覆蓋，包括室內與更寬廣區域；

• 非陸地網絡NR：NR支持衛星通信相關標準化；

• 定位增強：工廠/校園定位，IoT，V2X定位，3D定位，實現釐米級精度，包括延遲及可靠性提升；

• RAN數據收集增強：包括SON和MDT增強，採集數據以實現AI；

• NB-IoT和eMTC增強

• IIoT和URLLC增強

• MIMO增強

• 綜合接入與回傳增強

• 節能增強

那麼，這些項目將研究些什麼？

一、頻譜範圍擴到71GHz

5G NR頻譜範圍（FR）分為FR1和FR2，其中FR1為410MHz - 7.125GHz，FR2為24.25GHz – 52.6GHz。現在，R17將5G NR的頻段範圍從52.6GHz擴展到了71GHz。

這與ITU的頻段劃分節奏是一致的，就在11月份，國際電聯世界無線電通信會議(WRC-19)為5G確定了更多的頻段，包括24.25~27.5GHz、37~43.5GHz、45.5~47GHz、47.2~48.2GHz和66~71GHz。

二、輕量版NR來了

大家都知道，NB-IoT和eMTC是簡化版、輕量版的LTE，針對低功耗、低成本、低速率、大連接和廣覆蓋的物聯網應用而生。進入5G萬物互聯時代，也需要一個簡化版、輕量版的5G NR，他就是NR-Light。

為什麼需要NR-Light呢？

5G定義了eMBB、uRLLC和mMTC三大場景，eMBB主要針對4K/8K、VR/AR等大帶寬應用，uRLLC主要針對遠程機器人控制、自動駕駛等超高可靠超低時延應用，而NB-IoT將演進為mMTC，主要針對低速率的大規模物聯網連接。

簡單的講，uRLLC針對的是“高端”物聯網應用場景，而mMTC針對的是“低端”物聯網應用場景，那麼問題就來了，在eMBB、mMTC與uRLLC之間存在的“中端物聯網市場”的空白地帶誰來解決？

比如以5G智能製造為例，只有機器人控制、AI質量檢查等應用才需要超大帶寬和超低時延的網絡能力，而對於工廠內的監控攝像頭、大量傳感器而言，超大帶寬和超低時延可能就是浪費，而NB-IoT在時延和帶寬能力上又不能滿足需求。

這個空白地帶就是NR-Light的用武之地。

NR-Light的性能與成本介於NB-IoT與NR eMBB/URLLC之間，僅佔用10MHz或20MHz帶寬，支持下行速率100Mbps，上行速率50Mbps，主要應用於工業物聯網傳感器、監控攝像頭、可穿戴設備等場景。

NR-Light主要研究方向包括：

•降低UE成本和複雜性

•減少UE上下行帶寬

•減少UE RX天線，包括2RX和1RX

•降低基帶複雜度

•降低UE Tx功率等級

•研究進一步提升UE能效的技術

•研究RRC IDLE/INACTIVE節電技術，包括空閒模式RRM、尋呼喚醒等

•研究基於RRC CONNECTED態的低功耗技術

三、關於NTN(非地面網絡)

記住，5G的夢想是萬物互聯，是全連接、全覆蓋。但要實現這個夢想太難，運營商不得不花很多錢，建很多基站，尤其是偏遠山區，建站成本高的嚇死人，還幾乎沒有收入。即使不差錢，海上行駛的船隻、空中飛翔的飛機，你怎麼去覆蓋？

最好的辦法就是讓地面的蜂窩網絡“通天”，即與非地面網絡（NTN），比如衛星網絡融合，打造立體式的廣覆蓋。

3GPP R16已經研究5G NR與非地面網絡的融合，R17版本將進一步研究NB-IoT與非地面網絡集成，以支持位於偏遠山區的農業、礦業、林業，以及海洋運輸等垂直行業的物聯網應用。

四、NR覆蓋增強

R17將評估5G NR重耕低頻段的性能，評估上下行物理信道的覆蓋等，研究覆蓋增強方案。

五、定位精度提升到釐米級

衛星定位在室內無法使用，LTE和WiFi定位技術又不精準，為此，5G在R16版本中增加了定位功能，其利用MIMO多波束特性，定義了基於蜂窩小區的信號往返時間（RTT）、信號到達時間差（TDOA）、到達角測量法（AoA）、離開角測量法（AoD）等室內定位技術，定位精度可達到3-10米。

但這樣的定位精度對於一些工業物聯網應用還不夠，比如室內資產追蹤、AGV追蹤等，為此，

六、XR評估

XR指的是擴展現實，其中包括AR、VR和MR（混合現實）。5G邊緣計算讓雲端的計算、存儲能力和內容更接近用戶側，使得網絡時延更低，用戶體驗更極致，使能AR、VR和MR等應用。同時，得益於5G低時延、大帶寬能力，終端側的計算能力還可以上移到邊緣雲，使得VR頭盔等終端更輕量化、更省電、更低成本。這種“輕終端+寬管道+邊緣雲”的模式將砍掉VR/AR昂貴的終端的門檻，擺脫有線的束縛，從而推動XR應用普及。R17將評估這種邊緣雲+輕量化終端的分佈式架構，並優化網絡時延、處理能力和功耗等。

七、INACTIVE態下小數據包傳輸

全稱為NR small data transmissions in INACTIVE state。

4G LTE的RRC狀態只有兩種：RRC_IDLE和RRC_CONNECTED，5G NR多引入了RRC_INACTIVE。

在RRC INACTIVE狀態下，終端處於省電的睡眠狀態，但它仍然保留部分RAN上下文（安全上下文，UE能力信息等），始終保持與網絡連接，並且可以通過消息快速喚醒從RRC INACTIVE狀態轉移到RRC CONNECTED狀態。這樣做可以減少信令開銷，可以快速接入，降低時延，還能更省電。現在R17將支持在INACTIVE狀態下就能直接進行小數據包傳輸，可以最大程度地降低功耗，這對於一些工業物聯網應用（比如傳感器升級）和智能手機的微信、Whatsapp等聊天應用非常受用。

八、NR Sidelink增強

什麼是Sidelink？就是傳說中的D2D（設備與設備之間直接通信）的增強擴充版，不同於我們熟知的Uplink和Downlink鏈路，Sidelink是為了支持設備與設備之間直接通信而引入的新鏈路。車聯網技術叫V2X，Vehicle-to-everything，意思是車輛與可能影響車輛的任何實體之間的信息交互。基於蜂窩網絡的車聯網技術叫C-V2X，包括LTE V2X和NR V2X。

C-V2X支持車輛與車輛、車輛與其他設備之間的直接通信和基於蜂窩網絡的通信，包括V2N（車輛與網絡/雲）、V2V（車輛與車輛）、V2I（車輛與道路基礎設施）和V2P（車輛與行人）之間的通信。其中，車輛與車輛、車輛與其他設備（V2V，V2I）之間的通信採用PC5接口。在3GPP規範中，Sidelink是指通過PC5接口進行直接通信的術語。

3GPP早在R13版本就定義了PC5接口，不過，當時只是為了滿足公共安全（PS-LTE）的關鍵任務需求，比如救災中的對講通信。到了R14版本，PC5接口擴展應用到LTE V2X技術，即基於LTE系統的V2X服務。進入5G時代，R15又將V2X技術擴展支持5G，即NR V2X。NR V2X補充了4G時代的LTE V2X解決方案，可提供更好的車聯網服務。同時也引入了NR Sidelink，以支持車輛與車輛、車輛與路邊單元等其他設備之間直接通信。

而本次NR Sidelink增強將直接通信的應用場景從V2X擴展到公共安全、緊急服務，乃至手機與手機之間直接通信應用。

九、IAB增強

IAB，Integrated Access & Backhaul，就是指無線接入和回傳集成，其通過無線回傳來代替光纖前傳/回傳，組成無線網狀網回傳拓撲，從而避免挖溝架線費力地鋪設光纖，讓基站部署更加靈活、簡單、低成本。

R17的IAB增強致力於提升效率和支持更廣泛的用例，比如讓網狀網拓撲更動態，比如將IAB應用於通信應急搶險。

十、NR MIMO

進一步增強MIMO能力，改善波束賦形和波束管理，並減少相關開銷。

十一、NR DSS增強

DSS，動態頻譜共享，在R16中已進行了大改進。R17將進一步探索更優的跨載波調度。

十二、進一步增強MRDC

MRDC，Multi-Radio Dual Connectivity，該機制可在用戶流量下降時快速deactivate不需要的無線發射，從而可節省電量。

十三、

NR UE Power Saving Enhancements

5G終端耗電和發熱是用戶最關心的問題之一，3GPP正在研究進一步降低5G設備功耗的辦法。

十四、Multi-SIM

這是3GPP首次研究支持雙SIM卡或多SIM卡的Multi-SIM設備，3GPP將致力於改進Multi-SIM技術，比如一部手機支持多張SIM卡、支持不同的網絡時可互不影響。

十五、無線網切片增強

另外，研究RAN切片、SON/最小化路測數據收集增強、針對5G不同業務需求的QoE管理和優化、NB-IoT和LTE-MTC增強等項目。

此外，

中國企業的貢獻

中國移動重點關注無線切片增強、網絡智慧化、多播組播業務、非地面網絡通信和高鐵優化等課題，在Rel-17版本標準化工作中，承擔面向智慧網絡的“無線切片增強”、“SON/MDT數據採集增強”、“多播廣播”標準項目的報告人職責。

其中，無線切片增強項目將研究基於無線切片的小區選擇和隨機接入資源配置，以及面向切片業務連續性的移動性優化，在原有無線切片基礎上，進一步加強切片需求與無線資源的精準匹配；SON/MDT數據採集增強項目將為5G網絡與人工智能（5G+AI）深度結合提供有力抓手，有望為全球運營商提供更加自動化、智能化和標準化的手段，進一步降低網絡運維成本，提升網絡性能；多播廣播項目將賦能5G網絡按需提供高效的多播組播業務，滿足不斷湧現的移動直播業務和垂直行業群組通信等需求，降低網絡擁塞概率，提升用戶體驗。

中國電信牽頭的5G網絡覆蓋增強立項得到了全球四十多家公司的支持，並獲得全會通過；該項目將全面評估現有5G SA組網技術下的覆蓋性能，研究並制定進一步覆蓋增強方案；通過該項目工作，一般城區環境下5G SA網絡小區邊緣上行不低於1Mbps。預計2020年6月該項目將完成研究階段，並步入標準制定階段；項目開展過程中，中國電信將與業界夥伴緊密合作，融合海內外不同運營商的需求，制定全球統一的覆蓋增強方案，助推5G SA商用部署進程。

中國聯通、中國電信聯合牽頭的在2.1GHz頻段上增加50MHz帶寬的項目成功立項，相關工作預計在2020年3月份完成。

中國終端廠商首獲RAN牽頭立項

設備商方面，來自中國的華為、中興、大唐等設備商均在RAN1和RAN2廣泛參與。

除了運營商和設備商以外，本次3GPP RAN全會上的另一大亮點便是，來自中國的手機終端及芯片廠商也首次參與到3GPP RAN R17版本多項重要標準立項。

基於這幾年在3GPP的全面參與和積累，vivo和OPPO首獲RAN牽頭立項。其中，vivo牽頭的Support for Multi-SIM devices項目成功立項，重點關注一個手機有多張SIM卡時，多張卡面向不同網絡的衝突處理；OPPO牽頭的Study on NR sidelink relay項目成功立項。

此外，芯片廠商方面，來自中國臺灣的聯發科牽頭的NB-IoT/eTMC supportfor NTN項目成功立項，以及NR UE Power SavingEnhancements項目成功立項。

3GPP改選中國企業代表擔任多個重要職位

這次3GPP RAN第86次全會上來自中國通信企業的專家代表也早已在3GPP改選中擔任了多個重要職位。

中國移動研究院專家徐曉東連任3GPP RAN全會副主席，這是我國運營商在3GPP擔任的最高職務；中國移動研究院安全專家齊旻鵬成功當選新一任3GPP SA3組（隱私與安全組）副主席；中國移動研究院孫滔博士也在今年當選3GPP SA2工作組副主席；中國電信夏旭當選3GPP SA1副主席，這是中國運營商專家首次擔任SA1副主席職位。

大唐移動通信設備有限公司標準部艾明博士代表大唐電信集團當選3GPP TSG CT副主席，這是大唐電信集團迄今為止首次在3GPP中層組織當選的領導職位。

華為公司的Peter Schmitt成功當選CT4工作組主席，作為5G核心網基礎架構的SBA（基於服務的網絡架構）詳細技術規範就是在CT4工作組中完成的；華為子公司Futurewei專家陳翔當選3GPP RAN4主席；值得一提的是，華為公司的萬蕾博士還被授予了3GPP終身成就獎，以表彰其15年來在3GPP內部及代表RAN項目所做的卓有成效的工作。

中興通訊無線專家Sergio Parolari成功當選新一屆3GPP RAN2副主席，這是繼2017年8月中興通訊專家高音成為RAN3工作組副主席後，中興通訊在全球最重要的通訊標準組織3GPP中實現的領導席位創紀錄突破。此外，還有聯發科的技術專家Johan Johansson當選3GPP RAN2主席職務，助力5G時代新技術標準化工作。

近年來中國企業在3GPP標準制定過程中開始發揮越來越重要的作用，話語權也在進一步提升，這些都是在中國的移動通信產業經歷了1G空白、2G追隨、3G突破、4G並跑之後，在5G時代處於領先地位之後，獲得的國際認可。

黃海峰：

資深科技媒體人，關注通信、終端、互聯網、IT的融合發展。

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