我們正邁入萬物智聯的 5G 時代。

　　萬物將變得越來越聰明，也將彼此溝通和傳送數據。

　　但彼此溝通需要一門全球通用的語言。

　　這門“通用語言”就是由 3GPP 制定的 5G 標準。

　　大概來講，這門“通用語言”包含了兩大部分：5G 新無線（NR）和 5G 新架構。

　　在 5G NR 方面，3GPP 已在 R15 標準版本中制定了更強大的無線空口，可以提供更快、更敏捷的移動寬帶體驗。

　　5G NR 規(guī)范具有足夠的靈活性，可以應對不同的設備接入、頻譜和場景，還大幅降低了時延，提升了效率，并支持 LTE 和 NR 之間以及不同頻段之間的連接或聚合。

　　最近凍結的 R16 標準版本又進一步將 NR 功能擴展到新的垂直行業(yè)中，比如交通運輸、工業(yè)物聯網、制造業(yè)、汽車（V2X）行業(yè)等，同時，還進一步增強了容量和效率，包括 MIMO 增強、IAB、CLI/RIM、UE 節(jié)能、uRLLC 增強、NR-U、NR 定位、2-STEP RACH、雙連接和載波聚合增強等。

　　在系統(tǒng)架構方面，R16 增強了 SBA（基于服務的架構），提升了 SMF、UPF 部署的靈活性，支持基于位置服務提供商業(yè)服務，增強了 UE 能力信令和 RAN 自組織網絡等。

　　那么，接下來，3GPP R17 版本將主要講些什么呢？

　　NR-Light

　　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。

　　為什么需要 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 和 eMTC 將演進為 mMTC，主要針對低速率的大規(guī)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，那么問題就來了，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 智能制造為例，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，而對于工廠內的監(jiān)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/eMTC 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 的性能與成本介于 eMTC/NB-IoT 與 NR eMBB/URLLC 之間，僅占用 10MHz 或 20MHz 帶寬，支持下行速率 100Mbps，上行速率 50Mbps，主要應用于工業(yè)物聯網傳感器、監(jiān)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 成本和復雜性

　　?減少 UE 上下行帶寬

　　?減少 UE RX 天線，包括 2RX 和 1RX

　　?降低基帶復雜度

　　?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(jié)電技術，包括空閑模式 RRM、尋呼喚醒等

　　?研究基于 RRC CONNECTED 態(tài)的低功耗技術

　　NR V2X 增強

　　蜂窩車聯網（C-V2X）旨在把車連到網，以及把車與車、車與人、車與道路基礎設施連成網，以實現車與外界的信息交換，包括了 V2N（車輛與網絡 / 云）、V2V（車輛與車輛）、V2I（車輛與道路基礎設施）和 V2P（車輛與行人）之間的連接性。

　　V2X 消息可以通過 Uu 接口在基站和 UE 之間傳輸，也可通過 Sidelink 接口（也稱為 PC5）在 UE 之間的直接傳輸，即設備與設備之間直接通信。

　　為了將蜂窩網絡擴展到汽車行業(yè)，3GPP 在 R14 引入了 LTE V2X，隨后在 R15 對 LTE V2X 進行了功能增強，包括可在 Sidelink 接口上進行載波聚合、支持 64QAM 調制方式，進一步降低時延等。

　　進入 5G 時代，3GPP R16 版本正式開始對基于 5G NR 的 V2X 技術進行研究，以通過 5G NR 更低的時延、更高的可靠性、更高的容量來提供更高級的 V2X 服務。

　　R16 版本的 NR V2X 與 LTE V2X 互補和互通，定義支持 25 個 V2X 高級用例，其中主要包括四大領域：

　　?車輛組隊行駛，其中領頭的車輛向隊列中的其他車輛共享信息，從而允許車隊保持較小的車距行駛。

　　?通過擴展的傳感器的協(xié)作通信，車輛、行人、基礎設施單元和 V2X 應用服務器之間可交換傳感器數據和實時視頻，從而增強 UE 對周圍環(huán)境的感知。

　　?通過交換傳感器數據和駕駛意圖來實現自動駕駛或半自動駕駛。

　　?支持遠程駕駛，可幫助處于危險環(huán)境中的車輛進行遠程駕駛。

　　R17 V2X 增強將 NR Sidelink 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。為了更好的讓 Sidelink 支持新應用，R17 還將致力于優(yōu)化 Sidelink 的功耗、頻譜效率、可靠性、時延等。

　　NR 多播和廣播服務

　　還記得 4G 時代嗎？3GPP 在 R9 版本定義了 eMBMS，也稱為 LTE 廣播（LTE Broadcast）。通過 eMBMS，網絡可以向小區(qū)范圍內的多部手機單向廣播相同的內容。

　　eMBMS 可支持的商業(yè)用例包括移動電視直播、視頻點播（內容預加載）、廣告推送、車載娛樂、公共安全等。當時，一種被稱為“Venue casting”的用例被業(yè)界廣泛看好，它主要應用于體育賽事、演唱會等直播場景。

　　以全球最火的足球比賽直播為例，運營商可以通過 eMBMS 同時向很多觀眾的終端設備單向廣播視頻流，以提升網絡資源使用效率，讓用戶隨時隨地都能觀看高質量的直播；同時，運營商還可以通過預加載和緩存內容、大批量的定制廣告等方式，讓用戶在邊觀看直播的同時，還能按需實時回放內容、多角度觀賽，以及在線視頻購物和博彩等。

　　▲Venue casting 用例

　　隨后于 2017 年，3GPP 在 R14 版本中進一步增強了 eMBMS 功能，推出了 enTV（增強型電視），這一次系統(tǒng)性地定義了如何通過移動通信網絡廣播數字電視內容。

　　但 5G NR 還不支持多播和廣播服務，所以 R17 將開始研究基于 5G NR 的多播和廣播服務。

　　NR 多播和廣播服務研究主要針對公共安全多播和 Venue casting 場景。以公共安全多播為例，如遇到突發(fā)事件，可以讓特定位置的大量用戶能夠同時接收到警告或通知。

　　NR 定位增強

　　衛(wèi)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，定義了基于蜂窩小區(qū)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于一些工業(yè)物聯網應用還不夠，為此，R17 將進一步把室內定位精準度提升到厘米級，大概是 20-30 厘米左右。這對于 5G 使能工業(yè)物聯網非常重要。

　　IAB 增強

　　IAB，Integrated Access and Backhaul for NR，即 5G NR 集成無線接入和回傳，其可通過擴展 NR 以支持無線回傳來替代光纖回傳。

　　IAB 尤其適用于 5G 毫米波。由于毫米波傳輸距離短，需要部署密集的微站，意味著需要挖溝架線敷設密集的光纖回傳，而 IAB 通過無線回傳替代光纖，可以大幅降低部署難度和成本。

　　在 IAB 技術下，接入鏈路可以與回傳鏈路使用相同的頻段，稱為帶內工作；也可采用不同的頻段，稱為帶外工作。

　　R17 的 IAB 增強致力于提升效率和支持更廣泛的用例，比如讓網狀網拓撲更動態(tài)，比如將 IAB 應用于通信應急搶險。

　　XR 評估

　　XR 指的是擴展現實，其中包括 AR、VR 和 MR（混合現實）。5G 邊緣計算讓云端的計算、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，得益于 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云，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+邊緣云”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 將評估這種邊緣云+輕量化終端的分布式架構，并優(yōu)化網絡時延、處理能力和功耗等。

　　NB-IoT/eMTC 與非地面網絡集成

　　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(qū)，建站成本高的嚇死人，還幾乎沒有收入。即使不差錢，海上行駛的船只、空中飛翔的飛機，你怎么去覆蓋？

　　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(wèi)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/eMTC 與非地面網絡集成，以支持位于偏遠山區(qū)的農業(yè)、礦業(yè)、林業(yè)，以及海洋運輸等垂直行業(yè)的物聯網應用。

　　INACTIVE 態(tài)下小數據包傳輸

　　全稱為 NR small data transmissions in INACTIVE state。

　　眾所周知，4G LTE 的 RRC 狀態(tài)只有兩種：RRC_IDLE 和 RRC_CONNECTED，5G NR 多引入了 RRC_INACTIVE。

　　在 RRC INACTIVE 狀態(tài)下，終端處于省電的睡眠狀態(tài)，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，并且可以通過消息快速喚醒從 RRC INACTIVE 狀態(tài)轉移到 RRC CONNECTED 狀態(tài)。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。

　　R17 將支持在 INACTIVE 狀態(tài)下就能直接進行小數據包傳輸，可以最大程度地降低功耗，這對于一些工業(yè)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。

　　NR 覆蓋增強

　　NB-IoT/eMTC 增強了覆蓋能力，可以提升蜂窩物聯網的覆蓋范圍。但一直以來，全球農村地區(qū)的 eMBB 應用一直被忽略。據統(tǒng)計，全球還有近一半的人口不能連接互聯網，這個數字鴻溝怎么填？與此同時，5G 頻段越來越高，單站覆蓋范圍越來越小，網絡覆蓋擴展越來越來難。

　　為此，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。

　　頻譜范圍擴到 71GHz

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

　　其他

　　Multi-SIM

　　R17 將首次研究支持雙 SIM 卡或多 SIM 卡的 Multi-SIM 設備，3GPP 將致力于改進 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。

　　NR MIMO

　　進一步增強 MIMO 能力，改善波束賦形和波束管理，并減少相關開銷。

　　NR DSS 增強

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

　　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(fā)射，從而可節(jié)省電量。

　　NR UE Power Saving Enhancements

　　5G 終端耗電和發(fā)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。

　　另外，R17 還將研究 RAN 切片、SON/ 最小化路測數據收集增強、針對 5G 不同業(yè)務需求的 QoE 管理和優(yōu)化、NB-IoT 和 LTE-MTC 增強等項目。