5G標(biāo)準(zhǔn)最新演進(jìn)綜述

從R18開始，將被視為5G的演進(jìn)，命名為5G Advanced。實際上在這之前，R18的Stage1的工作已經(jīng)開啟，并初步給出了Stage 2和Stage 3的大致時間，預(yù)計整個標(biāo)準(zhǔn)工作將在2024年Q2完成。

關(guān)于5G Advanced的標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)，預(yù)計仍然將會有3個版本，也就是R18、R19、R20。與此同時，關(guān)于6G的前期研究工作也在開展，目前還主要處于需求階段。按照一年半一個標(biāo)準(zhǔn)版本、10年一代標(biāo)準(zhǔn)的速度，預(yù)計R21將會成為首個6G的標(biāo)準(zhǔn)版本，將在2028年左右推出。

3GPP 在 2016 年開始啟動 5G 需求和技術(shù)方案的研究工作中，確定了 5G 三大應(yīng)用場景，到目前已廣為人知。包括：增強(qiáng)移動寬帶eMBB，大規(guī)模機(jī)器類通信mMTC，超低時延高可靠通信URLLC。2017 年啟動 R15的標(biāo)準(zhǔn)研究，作為5G 標(biāo)準(zhǔn)的第一個階段，主要針對eMBB和部分URLLC的場景，滿足5G的商用需求。

R15標(biāo)準(zhǔn)為之后的5G奠定了發(fā)展基礎(chǔ)，5G相對于4G，其創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

新架構(gòu)：在核心網(wǎng)層面引入了SBA架構(gòu)和SDN技術(shù)，可以說首次真正實現(xiàn)了移動通信系統(tǒng)軟硬件的解耦，為網(wǎng)絡(luò)提供了更多的靈活性，同時也能更好的實現(xiàn)其一張物理網(wǎng)絡(luò)滿足不同場景用戶需求的“通信即服務(wù)CaaS”目標(biāo)。

新技術(shù)：包括無線接入網(wǎng)最具創(chuàng)新性的Massive MIMO技術(shù)，是實現(xiàn)其頻譜效率和容量密度目標(biāo)的基礎(chǔ)技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)則是一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在同一個共享的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上提供多個邏輯網(wǎng)絡(luò)，每個邏輯網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于特定的業(yè)務(wù)類型或者行業(yè)用戶。每個網(wǎng)絡(luò)切片都可以靈活定義自己的邏輯拓?fù)洹LA需求、可靠性和安全等級，以滿足不同業(yè)務(wù)、行業(yè)或用戶的差異化需求。運(yùn)營商通過網(wǎng)絡(luò)切片可以降低建設(shè)多張專網(wǎng)的成本，而且可根據(jù)業(yè)務(wù)需求提供高度靈活的按需調(diào)配的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而提升運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)價值和變現(xiàn)能力，并助力各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。5G MEC技術(shù)在架構(gòu)上將5G和邊緣計算融合起來，在5G網(wǎng)絡(luò)邊緣提供IT服務(wù)環(huán)境和云計算能力，以滿足行業(yè)應(yīng)用本地化部署、高安全管控的要求。

新服務(wù)：首先是通過更靈活的SBA架構(gòu)、端到端網(wǎng)絡(luò)切片等帶來的網(wǎng)絡(luò)靈活性，以及滿足行業(yè)客戶不同SLA、安全性要求的基礎(chǔ)能力，提供不同的專網(wǎng)服務(wù)，改變了傳統(tǒng)專網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營模式；其次是定義了范圍更廣、根據(jù)靈活性的能力開放架構(gòu)和網(wǎng)元。

基本功能增強(qiáng)：RAN側(cè)增強(qiáng)主要包括MIMO增強(qiáng)、移動性增強(qiáng)、集成接入和回傳IAB、2步隨機(jī)接入2-step RACH、雙連接和載波聚合DAC、UE節(jié)能等。

業(yè)務(wù)流程和核心網(wǎng)架構(gòu)：主要包括服務(wù)化架構(gòu)增強(qiáng)eSBA、增強(qiáng)SMF和UPF拓?fù)銭TSUN、網(wǎng)絡(luò)切片增強(qiáng)e_NS、5GC接口負(fù)載和過載控制LOLC、基于服務(wù)的接口協(xié)議改進(jìn)等。

垂直行業(yè)能力擴(kuò)展：主要增強(qiáng)了支持垂直行業(yè)組網(wǎng)和專網(wǎng)建設(shè)的TSN、5G LAN、5G NPN等（請參考以前本公眾號文章的介紹），擴(kuò)展了5G能力三角的URLLC，在可靠性和時延上都有增強(qiáng)，5G V2X逐漸完善，增強(qiáng)了無線定位技術(shù)，此外對非授權(quán)頻譜部署5G進(jìn)行了研究。

網(wǎng)絡(luò)自動化運(yùn)維和智能化：主要通過MDT和層2測量的增強(qiáng)，強(qiáng)化了自組織網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)的自優(yōu)化；對TDD部署5G普遍存在的遠(yuǎn)端干擾為題提出了解決方案；重點(diǎn)規(guī)定了NWDAF的框架和擴(kuò)展了應(yīng)用范圍，為大數(shù)據(jù)和人工智能在網(wǎng)絡(luò)智能化構(gòu)建了良好的基礎(chǔ)。

上行覆蓋增強(qiáng)：針對Sub 7GHz頻段、毫米波、非地面網(wǎng)絡(luò)的多樣化部署，為上行控制和數(shù)據(jù)信道設(shè)計引入多個增強(qiáng)特性，包括上行數(shù)據(jù)通道(PUSCH2)、上行口控制通道(PUSCH3)、Message 3，尤其是增加了重傳次數(shù)以提升可靠性，還有跨多段傳輸和跳頻的聯(lián)合信道估計。

終端能效增強(qiáng)：為進(jìn)一步延長終端續(xù)航，為處于空閑態(tài)/非活躍態(tài)模式、連接態(tài)模式的終端帶來節(jié)電增強(qiáng)特性，比如減少非必要的終端尋呼接收、無線鏈路的終端測量放松，等等。

IAB增強(qiáng)和簡單中繼器：支持增強(qiáng)的IAB(集成接入與回傳)，支持同時收發(fā)(即空間分離全雙工)，可提供高效的5G部署，尤其是毫米波部署。此外，R17還引入了簡單中繼器(放大和轉(zhuǎn)發(fā)中繼)，可擴(kuò)大FDD、TDD的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

URLLC增強(qiáng)：持續(xù)優(yōu)化工業(yè)4.0、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等嚴(yán)苛應(yīng)用，為URLLC(超可靠低時延通信)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)先級排序、增強(qiáng)的時間同步、QoS網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)等。

NR-Lite或RedCap：為了高效地支持更低復(fù)雜度的物聯(lián)網(wǎng)終端，比如傳感器、可穿戴設(shè)備、視頻攝像頭等，將Sub 7GHz載波寬度從100MHz)縮窄至20MHz，同時將終端天線數(shù)從4根減少到1根或則2根，提升能效的同時，支持RedCap終端與其它NR終端共存。NR-Light的性能與成本介于eMTC/NB-IoT與NR eMBB/URLLC之間。

非地面網(wǎng)絡(luò)(NTN)：正式引入了面向NTN(非地面網(wǎng)絡(luò))的5G NR支持。包含兩個不同的項目：一個是面向CPE的衛(wèi)星回傳通信和面向手持設(shè)備的直接低數(shù)據(jù)速率服務(wù)，另一個是支持eMTC和NB-IoT運(yùn)行的衛(wèi)星通信。

D2D支持：基于R16 C-V2X的PC5設(shè)計，R17帶來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)點(diǎn)、全新頻段，還將直連通信擴(kuò)展至公共安全、物聯(lián)網(wǎng)，以及其它需要引入直連通信中繼操作的全新用例。

NR定位增強(qiáng)：進(jìn)一步提升了5G定位，以滿足厘米級精度等更嚴(yán)苛用例的需求，同時降低定位時延，提高定位效率以擴(kuò)展容量，實現(xiàn)更優(yōu)的GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))輔助定位性能。

擴(kuò)展廣播/多播服務(wù)：支持獨(dú)立組網(wǎng)廣播增強(qiáng)特性，支持合模式，比如面向獨(dú)立組網(wǎng)廣播，增加支持6MHz/7MHz/8MHz載波帶寬，以及通過廣播和單播間的同時/動態(tài)切換為5G NR定義多播操作。

從這個版本我們也可基本看出其工作的重點(diǎn)有以下方向：

極致網(wǎng)絡(luò)：通過空天地一體（NTN+ATG）、Sidelink relay增強(qiáng)、Smart repeater、IAB增強(qiáng)進(jìn)一步增強(qiáng)覆蓋能力；通過雙工演進(jìn)、上行覆蓋增強(qiáng)、Massive MIMO演進(jìn)、移動性增強(qiáng)、干擾增強(qiáng)、Sidelink增強(qiáng)等項目提升性能；通過XR增強(qiáng)、多播廣播業(yè)務(wù)增強(qiáng)、高精度定位增強(qiáng)等項目擴(kuò)展業(yè)務(wù)支持能力。

智簡網(wǎng)絡(luò)：通過引入人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)增強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)智能化程度、SON/MDT增強(qiáng)組網(wǎng)和運(yùn)維能力、QoE增強(qiáng)提升業(yè)務(wù)體驗；同時在滿足多樣化需求上，進(jìn)一步增強(qiáng)RedCap和NR-Lite。

綠色網(wǎng)絡(luò)：通過多級網(wǎng)絡(luò)節(jié)能、降低終端能耗（低能耗節(jié)能信號、多SIM卡增強(qiáng)）、高效使用頻譜（多載波增強(qiáng)、動態(tài)頻譜增強(qiáng)、小包傳輸增強(qiáng)）等項目，提高5G網(wǎng)絡(luò)的能效。

可以遇見，以上三個方向也會是5G Advanced的持續(xù)研究和工作方向。同時，為了進(jìn)一步探討5G Advanced的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進(jìn)方向，25家運(yùn)營商、中國信通院、設(shè)備廠商、終端廠商等聯(lián)合發(fā)布了《5G Advanced網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進(jìn)白皮書2.0》，我們也對其中的主要技術(shù)方向進(jìn)行了摘要，以供了解參考：

智能化網(wǎng)絡(luò)：在NWDAF和MDAS框架下，引入機(jī)器學(xué)習(xí)作為為網(wǎng)絡(luò)智能的基礎(chǔ)技術(shù)；以認(rèn)知技術(shù)為基礎(chǔ)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營智能化程度，以實現(xiàn)復(fù)雜多樣的業(yè)務(wù)目標(biāo)；意圖驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)使得運(yùn)營商能夠定義期望的網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)。

行業(yè)網(wǎng)融合：主要包括基于5G LAN的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)互通增強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)管理增強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)安全增強(qiáng)等幾個方面。

家庭網(wǎng)融合：重點(diǎn)通過將5G與家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，以解決家庭場景移動流量高峰的問題。

天地一體化網(wǎng)絡(luò)融合：在目前5G網(wǎng)絡(luò)已支持基站采用5G NR空口制式，允許終端通過衛(wèi)星基站接入統(tǒng)一5G核心網(wǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)其業(yè)務(wù)承載能力，降低傳輸時延，以滿足更多場景的業(yè)務(wù)需求。

交互式通信能力增強(qiáng)：針對云游戲和XR等交互式業(yè)務(wù)的5QI和QoS實現(xiàn)，在5G-Advanced階段，需要IMS Data Channel、分布式服務(wù)化融合媒體、通話應(yīng)用可編程、第三方ID可信接入、全新QoS機(jī)制、增強(qiáng)多媒體數(shù)據(jù)協(xié)同、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)能力開放、增強(qiáng)移動性管理和節(jié)能機(jī)制、XR業(yè)務(wù)體驗保障等技術(shù)的支撐。

確定性通信能力增強(qiáng)：包括增強(qiáng)確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的管理與部署能力、度量能力、調(diào)度與協(xié)同保障能力等，以及TSN增強(qiáng)和時間同步能力增強(qiáng)。

用戶面演進(jìn)：主要包括UPF的按需下沉、按需能力擴(kuò)展、靈活能力開放等，以強(qiáng)化其除了包轉(zhuǎn)發(fā)之外的應(yīng)用和管理能力。

網(wǎng)絡(luò)切片增強(qiáng)：主要包括網(wǎng)絡(luò)切片的功能進(jìn)一步演進(jìn)、智能配置、SLA保障，以及與垂直行業(yè)的結(jié)合。

定位測距與感知增強(qiáng)：增強(qiáng)核心網(wǎng)獨(dú)立的感知分析的能力，實現(xiàn)多維多粒度的環(huán)境感知和目標(biāo)感知，滿足在目標(biāo)識別、狀態(tài)監(jiān)測等方面的需求，為5G-Advanced網(wǎng)絡(luò)后續(xù)通信感知一體化打好基礎(chǔ)。

組播廣播增強(qiáng)：包括在單播和廣播/組播服務(wù)之間靈活和動態(tài)地分配資源以改進(jìn)系統(tǒng)效率和用戶體驗、采用人工智能技術(shù)根據(jù)實際用戶體驗實現(xiàn)高效的資源分配、靈活的終端接入廣播服務(wù)機(jī)制，以及支持用戶設(shè)備在無需建立空口連接情況下接收組播MBS數(shù)據(jù)，從而兼顧傳輸效率和能效，同時考慮支持多PLMN的接入網(wǎng)資源共享。

鄰近通信增強(qiáng)：進(jìn)一步完善5G鄰近通信。例如除UE直連基站外，也支持UE通過中繼UE連接到基站并接入5G網(wǎng)絡(luò)，使5G網(wǎng)絡(luò)有效地提高了UE接入網(wǎng)絡(luò)的可靠性和數(shù)據(jù)速率。

移動算力感知及調(diào)度：在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不進(jìn)行重大調(diào)整的前提下，各網(wǎng)絡(luò)子域可聚焦業(yè)務(wù)場景分別構(gòu)建移動算力網(wǎng)絡(luò)相關(guān)能力。