繼R15、R16、R17三個版本之后，5G演進標準的又一次“進化”被提上了日程。近日，3GPP召開會議明確了5G-Advanced第一個版本Rel-18標準中首批28個課題的立項，標志著5G-Advanced技術(shù)研究和標準化將進入實質(zhì)性階段。
據(jù)了解，5G-Advanced主要分三大重點攻關(guān)方向，基本涵蓋了R18標準的全部28個立項，其中部分課題屬于首次被提出討論，另外一些則屬于5G技術(shù)發(fā)展過程中亟待解決的痛點問題。
隨著R18首批立項接近尾聲，技術(shù)迭代、應用場景不斷豐富，5G被賦予了更強的生命力。就目前R18標準立項來看，未來5G將在當前固有特性的基礎(chǔ)上，不僅滿足海量連接、超低時延以及上行高速率等的需求，在應用場景上也更注重新興技術(shù)與5G的融合、新業(yè)務(wù)需求、降低成本以及節(jié)省能源等行業(yè)訴求。
隨著標準不斷落地，5G必將釋放更大潛能，同時也為R19無線標準化工作提供了堅實可靠的探索路徑，本報特別邀請中國移動通信有限公司研究院的幾位專家，為大家解讀5G-Advanced無線標準化發(fā)展方向及熱點趨勢。
5G-Advanced未來九大新方向
全雙工：滿足5G- Advanced超低時延和上行高速率要求
5G TDD系統(tǒng)由于上下行子幀時分配置且上下行子幀配比不平衡，導致很難同時滿足超低時延和上行高速率的要求，這對于5G系統(tǒng)支持需要極致體驗的XR業(yè)務(wù)或者某些工業(yè)場景提出了挑戰(zhàn)。因此標準化中重新提出了引入全雙工傳輸?shù)目赡苄?，目前R18討論的主要有子帶全雙工與同時同頻全雙工兩類方案。
子帶全雙工類似于帶內(nèi)FDD方案，通過在一些時隙的不同頻率上分別配置上行和下行傳輸資源來實現(xiàn)，這種方法一方面由于配置了更多的上行和下行時隙，可以降低上下行時延;另一方面由于能夠靈活配置更多的上行資源，有助于上行覆蓋增強和容量提升。而同時同頻全雙工在學術(shù)界討論較多，通過干擾消除方案從理論上可以把頻譜效率提升至兩倍。
當然，引入全雙工尤其是同時同頻全雙工技術(shù)后，需要解決隨之而來的自干擾和交叉鏈路干擾問題?？紤]到產(chǎn)業(yè)成熟度和實現(xiàn)復雜度，如何分步驟、分階段地引入全雙工技術(shù)將是R18 需要研究的重點。
上行增強：解決現(xiàn)網(wǎng)瓶頸問題
上行增強的目的在于通過一系列技術(shù)手段解決上行覆蓋和邊緣速率問題，除了借助傳統(tǒng)的物理層方法對上行終端能力進行持續(xù)增強外，R18還討論了使用UE聚合方式增加上行總發(fā)射功率，以提高上行覆蓋。
UE聚合協(xié)議棧設(shè)計，使多個終端在基站控制下形成一個用戶組，由統(tǒng)一的PDCP層進行數(shù)據(jù)分發(fā)與流量控制，支持多個終端之間的高精度同步發(fā)送和接收;在使用多終端進行上行聯(lián)合傳輸?shù)耐瑫r，利用多天線技術(shù)提高上行傳輸效率。R18將繼續(xù)討論UE聚合方案對RAN側(cè)的影響。
通信感知一體化：同時滿足海量連接和超低時延的新技術(shù)
通信感知是5G-Advanced新提出的技術(shù)之一，其原理是結(jié)合高頻波束與多天線原理使能基站實現(xiàn)“雷達”功能，識別車輛和低空飛行物的位置、速度與方向等;相比雷達，通信感知融合基站在覆蓋、距離分辨率、測角精度等方面優(yōu)勢明顯。
通信感知融合基站需要基站在時域和空域配置專用的感知資源，并且需要基站具有支持感知探測和處理感知數(shù)據(jù)的功能。根據(jù)目前的討論，該技術(shù)方向可行，但是由于感知資源引起的空口開 銷尚未明確，并且在未來大規(guī)模商用時需要嚴格控制部署成本，因此R18討論還是持審慎態(tài)度。
XR研究與標準化：滿足新業(yè)務(wù)帶來的新需求
隨著5G標準化工作的逐步開展，以XR為代表的新興業(yè)務(wù)逐漸成為5G網(wǎng)絡(luò)需要重點支持的對象。這類業(yè)務(wù)同時具備了eMBB與uRLLC業(yè)務(wù)的大帶寬、高可靠、低時延等特征，因此對5G網(wǎng)絡(luò)尤其是無線側(cè)帶來了極大挑戰(zhàn)。3GPP RAN自R17便開始了針對XR業(yè)務(wù)的研究工作，主要從容量、節(jié)能、覆蓋和移動性4個維度對現(xiàn)有5G基站支撐XR業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸進行了初步性能評估，R18也將基于最終的評估結(jié)果確認標準化范圍。目前可以預見的潛在增強包括支持更加精細化的QoS區(qū)分與參數(shù)定義、支持網(wǎng)絡(luò)可見的XR應用層數(shù)據(jù)開放、支持增強的空口資源預先配置及自適應的非連續(xù)接收配置等方向。值得一提的是，為滿足XR業(yè)務(wù)的極致需求，以網(wǎng)絡(luò)可見的XR應用層數(shù)據(jù)開放為代表的跨層優(yōu)化方案，在標準討論中得到越來越多關(guān)注，可以預見跨層優(yōu)化將成為5G-Advanced標準化討論的一大熱點。
AI/ML研究與標準化：新興技術(shù)與5G融合探索
NR系統(tǒng)設(shè)計靈活且拓撲復雜，存在一系列難以建模的問題。人工智能(AI)與機器學習(ML)在近十年中得到了全產(chǎn)業(yè)的極大關(guān)注，因此，3GPP RAN也開始嘗試探索AI/ML在通信網(wǎng)絡(luò)中的應用，并在R17 開啟了針對無線AI/ ML的研究工作，以期為運營商網(wǎng)絡(luò)自動化與智能化提供新的思路與發(fā)展方向。該研究初步探索了AI/ML功能化框架的基本設(shè)計思路。
3GPP后續(xù)工作將聚焦于數(shù)據(jù)采集具體參數(shù)定義、模型推理輸入與輸出的具體參數(shù)定義，以及多個模塊之間交互流程的定義。同時，R17還將依托運營商最關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)節(jié)能、移動性優(yōu)化和負載均衡三大網(wǎng)絡(luò)自動化用例給出初步的流程性解決方案。R18將基于R17的研究成果，進行相應的標準化討論，從而真正使能基于無線AI/ML的網(wǎng)絡(luò)自動化與智能化部署。
低能力終端：考慮終端廠商降低終端成本與復雜度訴求
面向工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控及智能可穿戴等場景，終端需要在保證一定比特率、時延及可靠性要求的前提下，降低成本并延長待機時間。因此3GPP從R17便開展了5G引入低能力終端設(shè)計的討論，以此拓展5G行業(yè)領(lǐng)域。同時R17還討論了網(wǎng)絡(luò)對低能力終端的識別設(shè)計和接入控制等方案，以保障網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)及不同類型用戶的體驗。R18將面向資產(chǎn)追蹤及一些無法經(jīng)常更換電池的終端與場景，繼續(xù)降低終端成本、能耗與復雜度。
無源物聯(lián)網(wǎng)(Passive- IoT)：服務(wù)智慧工廠場景需求的新技術(shù)
無源物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義就是終端無電池供電的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。傳統(tǒng)的RFID技術(shù)已廣泛應用于貨品清點與跟蹤，但是RFID的傳輸距離近、信號穿透能力有限，因此無源物聯(lián)網(wǎng)作為一種在保證米級定位精度下可以提供更高傳輸距離的潛在替代技術(shù)，在R18討論中受到了關(guān)注。目前R18僅討論了無源物聯(lián)網(wǎng)的指標需求，后續(xù)R18可以先從研究項目入手，考慮無源物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有5G系統(tǒng)的關(guān)系，以及對無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的影響等問題。
值得一提的是，無源物聯(lián)網(wǎng)的提出依托于緊迫的垂直行業(yè)需求：垂直行業(yè)希望運營商部署一張5G網(wǎng)絡(luò)以滿足包括智慧工廠內(nèi)的所有通信需求，這不僅包含倉儲出入庫管理和廠內(nèi)物料定位等物聯(lián)網(wǎng)需求，還包含機械控制等超高可靠、低時延業(yè)務(wù)的需求。上述需求對5G核心網(wǎng)和接入網(wǎng)架構(gòu)與功能都提出了新的要求，將是5G-Advanced在未來需要研究的潛在方向。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)能：考慮運營商降低網(wǎng)絡(luò)運營成本訴求
5G在引入大規(guī)模天線等新功能后功耗遠高于4G，因此通過多種技術(shù)手段降低5G網(wǎng)絡(luò)能耗尤其是AAU能耗是目前亟待解決的問題。針對基站節(jié)能，目前的5G標準僅支持鄰小區(qū)交互開與關(guān)兩種狀態(tài)的方式，手段相對單一;現(xiàn)有節(jié)能模式僅能做到載波級別的開關(guān)，無法及時獲知終端相關(guān)的信息，在一定程度上也影響了終端的業(yè)務(wù)體驗。因此，R18將基于上述節(jié)能短板開展網(wǎng)絡(luò)節(jié)能新一輪的研究工作，聚焦于定義統(tǒng)一的節(jié)能模式和評估方法，通過一系列節(jié)能狀態(tài)的定義，使能運營商實現(xiàn)更加靈活的節(jié)能策略部署;將繼續(xù)評估更加靈活的關(guān)斷方式(如子幀關(guān)斷、符號關(guān)斷、通道關(guān)斷等)，最大限度地減小AAU能耗。
彈性小區(qū)：更加靈活高效的頻譜使用
多頻協(xié)同彈性小區(qū)通過在邏輯上打破小區(qū)和載波之間的概念，在一個邏輯小區(qū)下靈活容納使用多段頻譜或載波，實現(xiàn)頻率資源的靈活高效使用。
彈性小區(qū)具有一個錨點載波，小區(qū)僅在錨點載波發(fā)送系統(tǒng)消息和尋呼消息，系統(tǒng)消息中包含同一個彈性小區(qū)下的非錨點頻率資源;終端在錨點載波接收到系統(tǒng)消息和尋呼消息后，可以通過非錨點頻率資源發(fā)起初始接入及進行后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸。通過這種方式，非錨點載波無須配置系統(tǒng)消息與尋呼資源，減小了系統(tǒng)開銷，并降低了網(wǎng)絡(luò)運維管理成本。通過TDD/FDD/ SUL/SDL不同類型載波的靈活組合使用，充分利用多載波優(yōu)勢，實現(xiàn)初始接入階段的靈活載波選擇與快速負載分流，從而達到網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用。
由于彈性小區(qū)打破了一個小區(qū)對應一個載波的限制，對現(xiàn)有的協(xié)議改動較大，因此在R18中引起很大關(guān)注：一方面，彈性小區(qū)概念的提出保證了空口資源使用效率可預見的提升;另一方面，頂層設(shè)計原則的打破帶來了很大的標準化工作開銷。因此，如何在5G-Advanced中支持彈性小區(qū)需要R18進一步討論。
綜上所述，從運營商的角度來看，希望一些新技術(shù)的引入(如低成本終端、通感一體等)盡量不影響5G現(xiàn)網(wǎng)中對正常終端與業(yè)務(wù)的支持，因此其對這些新技術(shù)一直持謹慎觀望態(tài)度。然而網(wǎng)絡(luò)與終端一直是“一體兩面”，3GPP R18中，網(wǎng)絡(luò)與終端雙方還應該繼續(xù)本著開放合作的態(tài)度，以期在標準化討論中摸索出一條互利共贏的道路，共同推動通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
