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5G 标准:详细路线图

 
尽管 5G 多年来一直是一个热门话题,但在对标准进行完善和有效迭代方面,幕后还有大量工作要做。自 2018 年底 3GPP 标准化 Release 15 以来,Release 16 在许多领域取得了巨大的飞跃,为工业物联网 (IIoT) 行业提供了关键功能。第 16 版已于 2020 年 7 月完成,这是第二个 5G 标准,也是最新完成的版本,因为 3GPP 将通过即将推出的第 17 版。 
物联网
正如埃森哲最近的一份报告所强调的那样,风险从未如此之高,该报告将 5G 列为2021 年至 2025 年期间全球制造业的一项关键技术,将生产力提高 20% 至 30%,将装配效率提高 50%,以及将缺陷检测率提高到 90%。在农业领域,埃森哲预测,5G 将有助于提高高达 25% 的生产力,降低 20% 的成本,并使全球作物产量增加 15% 。
 
大规模可靠性增强
5G NR(新无线电)第 16 版在几个关键领域带来了至关重要的可靠性和延迟改进技术,最明显的是增强了 5G URLLC 基础,以提供更好的链路可靠性(高达 99.9999%)。这种可靠性驱动中的一项重要技术是协调多点 (CoMP),它通过协调下行链路中的传输并联合处理上行链路中的接收信号来提供各种好处。这可以防止路径被阻塞时的中断,并减少任何干扰的影响。这种改进的可靠性和延迟,部分归功于 CoMP 和时间敏感网络 (TSN),正在推动新的用例,例如在室内环境中使用远程机器人,例如高通最近的自动导引车 (AGV)(YouTube 视频)演示。  
 
MU-MIMO、节能和 NPN
另一项可靠性增强是多用户 MIMO (MU-MIMO) 中的多波束管理得到极大改进,同时功率效率也得到了提高。波束成形和多波束管理对于毫米波频段尤为重要,它们本身对于在较低频段变得拥挤时保持带宽至关重要。第 16 版还支持全功率上行链路,以改善所有支持 MIMO 的设备在小区边缘的覆盖范围。 
 
事实上,第 16 版专门针对许多领域的能效,改善最终用户的移动体验,并支持开发新用例,其中功耗是关键问题,例如远程 IIoT 部署。发布中的一个示例是新的唤醒信号 (WUS),它会提醒设备传输正在挂起,否则让它保持低功耗模式,从而消除对连续网络监控的需要,这是一种耗电要求。 
 
其他关键创新包括对非公共网络 (NPN) 的明确规定,这使得制造商和运营商提供的专用网络产品激增。在 IIoT 用例中,这些网络获得了巨大的吸引力,使企业能够立即部署具有专用资源的 5G IIoT 网络,而不是等待更广泛的5G 网络部署。其他好处包括针对本地应用程序的特定优化以及需要时定制的安全和隐私设置。第 16 版还为 C-V2X 应用中的高级安全用例添加了更可靠的基于 NR 的侧链,以及新的系统功能,如两步 RACH 和 VoNR 电路开关回退。 
 
5G NR 第 17 版和第 18 版之前
第 17 版建立在许多这些方面;一些非常直接的——Qualcomm AGV 演示将有关 OTA 目标阈值定位的数据直接提供给第 17 版。第 17 版的主要关键特性包括用于工业物联网的 URLLC、NR 侧链、集成接入和回程 (IAB)、用于 NR 的网络切片以及支持适用于 LTE/NR 的多 SIM 卡设备。此外,第 15 版(称为大规模 MIMO或 mMIMO)中的 32 个天线 (32 x 32 MIMO)设置为 64,并在第 17 版和第 18 版中进一步增加。 
 
 
网络切片引起了极大的关注,许多运营商和大型企业热衷于利用创建 5G NR 网络虚拟切片的优势。这可用于将容量专用于智能城市规模的自动驾驶汽车、紧急服务或与公用事业相关的 IIoT 设备。尽管如此,从业务网络的角度来看,可以支持关键任务服务,同时还可以将剩余的网络容量用于其他目的。  
 
不幸的是,由于大流行限制了 3GPP 的面对面会议,第 17 版面临压力。尽管如此,标准机构的最新更新报告称,到2021 年 12 月,RAN1 物理层规范冻结取得了“积极进展” 。 
 
紧随其后的是 2022 年 3 月冻结第 3 阶段和 ASN.1 冻结,以及到 2022 年 9 月完成性能规范。同时,2021 年夏季第 18 版研讨会将“为关于已批准的主题进行电子邮件讨论以供考虑。” 第 18 版将被称为“5G-Advanced” ,可能被证明是 6G 之前的最后一次 5G 迭代,尽管时间表尚未确定。 
 
制定标准
虽然标准的创建和批准过程可能看起来很麻烦,但为每个行业都制定一个单一的路线图来提交和贡献的价值是无价的。该流程不仅确保关键功能按预期交付,而且确保有效管理诸如前向兼容性、可配置性和能源效率等问题。它避免了在网络升级和 5G 设备更新方面不必要的重复工作,随着它们变得越来越普遍,这将成为一个越来越重要的问题。迈向5G-Advanced!

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