带你读《6G重塑世界》第二章5G 加速社会的数字化转型2.2 5G 的全新能力(一)-阿里云开发者社区

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带你读《6G重塑世界》第二章5G 加速社会的数字化转型2.2 5G 的全新能力(一)

简介: 《6G重塑世界》第二章5G 加速社会的数字化转型2.2 5G 的全新能力(一)
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5G标准的第一阶段(Release15)主要聚焦 5G商用初期个人和行业的迫切需求,重点关注 eMBB以及简化的 uRLLC场景,暂时没有针对 mMTC场景的设计标准,而主要依靠 NB-IoT和 eMTC来提供 mMTC场景的支持能力。为此,Release 15定义了 5G系统的核心构架,包括 5GC(5G核心网)、SA(独立组网)和 NSA(非独立组网)方案,同时也针对5G系统的基本框架和核心功能进行了定义。下面从网络运营和业务提供的角度,全面阐释 5G的全新空口能力、服务化和网络切片、移动边缘计算(MobileEdgeComputing,MEC)、能力开放等新特征。

 

2.2.1         全新空口能力[3]

 

5G第一次将服务的重点转向了垂直行业,所以从5G研发之初,业界就对 5G需要覆盖的应用场景达成了共识,即包括增强型移动宽带(eMBB)、低成本低功耗的大规模机器型通信(mMTC)、超可靠低时延通信(uRLLC)。针对上述应用场景,ITU-R和 3GPP 详细定义了相应的性能需求,例如,20Gbit/s的峰值数据速率、0.5ms空口传输时延、比 4G提高 3~5倍的频谱效率、每平方千米吉比特的连接密度、每平方千米 10Tbit/s的业务密度以及 100倍的能效提升等。为了保持整个生态系统的可持续发展,我们期望  5G   具有极低成本特性,每比特性价比能提高1000倍。


5G标准的第一个版本(Release15)通过灵活统一的 5G新空口设计满足 5G多场景和多样化的业务需求,与垂直行业应用需求相关的能力如下。


·  低时延:5G要求达到 0.5ms单向空口时延,对网络调度时延及系统灵活性提出更高要求。Release15标准通过引入灵活帧结构、短时域调度单元、免调度传输、移动边缘计算(端到端时延可降至    10ms)等技术满足低时延需求。

·  高可靠:5G通过提高编码冗余度、提高调度优先级、降低编码阶数、多次传输等,已可以支持数据包大小小于 32byte的 99.999%的高可靠应用。

·  高速率:5G面临高速率、高容量等要求,频谱效率需提升至 4G的 35倍以满足用户需求。Release15标准通过大带宽(100MHz400MHz)、大规模天线和 MU-MIMO增强、取消公共参考信号(CRS、信道信息反馈设计、Polar/LDPC编码及毫米波(5G商用初期未引入)等技术提升 5G峰值速率和容量,单用户峰值速率可达10Gbit/s

·  广覆盖:5G部署频段较高,基于现网 4G站址进行建设实现连续覆盖存在一定困难。Release15标准通过大规模天线设计、广播信道波束扫描、控制信道覆盖增强、高功率终端等技术扩展了 5G 网络覆盖能力。

·  高速移动:针对高铁等特定场景,抑制 500km/h高速场景下信道时变快、频率偏移大、切换频繁的影响。Release15通过参考信号设计、随机接入流程设计、系统参数优化等技术保证高速移动的性能。

5G标准的第二个版本(Release16),对 5G网络的性能和能力进行了持续的优化和提升,拓展支持更广阔的垂直行业应用。一是解决5G网络的个性化问题,如 5G远端基站的干扰管理、高频无线回传(IAB)、大规模天线增强、终端功耗的降低等;二是增强垂直行业应用,如面向低成本、中高速率的物联网,进一步增强 V2X、uRLLC和工业物联网(IIoT)应用;三是深度挖潜 5G网络能力,包括5G空口定位、大数据采集与应用等新能力。与垂直行业赋能相关的能力增强包括如下几种:

 

·  实现米级定位(室外水平定位精度 10m,室内水平定位精度 3m),并与卫星、蓝牙、传感器等技术结合进一步实现亚米级定位;

·  通过终端节能,延长电池工作时间,可以在中等业务负载下,节约空口能耗

35%左右,节约整机能耗 11%左右;

·  移动性增强方面,“0ms  方案能避免切换中的用户面数据中断,保证  UE在切换过程中一致性的速率体验,而基于条件切换的鲁棒性增强方案能提升控制面的鲁棒性,提升切换的成功率;

·  uRLLC增强,在满足空口低时延需求如 0.51ms)的同时,增加对更大数据速率的支持,将端到端可靠性从 99.999%提高到 99.9999%

·  5GV2X,满足业务 310ms端到端时延、99.999%的可靠性、101000Mbit/s高速率等需求,实现 5GV2X与 LTEV2X的互补共存;

·  空天地一体通信,为后续面向 5G演进的空天地一体互联网络的关键技术研究打牢基础。


总体而言,Release16技术演进将有助于进一步提升 5G网络服务质量、提升用户体验,扩大 5G产业规模,更好地赋能各行各业转型和能力升级。


5GRelease17标准会引入面向垂直行业应用的进一步能力提升,如 V2X增强、IIoT增强、空口定位能力增强、NTN空天一体通信等;另一方面,Release17标准也会考虑新增一些新的功能,满足新场景下的新需求,使得 5G网络功能更加完备、网络性能更加稳健,比如支持更高速率要求的大规模物联网(mMTC)解决方案、轻量级NR设计、简化的多播广播传输(MBMS)、无线网络切片增强、公共安全等。


总之,从 5G新空口的标准发展可以看出,5G系统对垂直行业的支持正在不断完善和增强,必将能够更好地支持5G 与垂直行业应用的结合。

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