對於5G來說，2019年是不平凡的一年。全球各地5G商業應用案例遍地開花，同時3GPP Release 16規範制定也取得巨大進展，該規範將於2020年初定案。
2019年12月上旬，3GPP在實現5G願景的路上樹立了另一個關鍵的里程碑。在西班牙海濱城市錫切斯舉行的季度3GPP RAN全體會議上，長達數月討論就是為了制定下一階段5G標準3GPP Release 17(Rel-17)，最終得出的結論是有一套24個新專案的計畫獲得批准，預計將在2021年下半年完成。
這些新計畫將如預期持續增強5G新無線電(New Radio, NR)技術的基礎，在啟用新服務、部署和頻譜方面進一步擴大5G的範圍。Rel-17的正式工作將在2020年新年後不久開始，其中部分專案概述如下。
行動寬頻技術持續演進
如同之前每個新的3GPP版本的演進，Rel-17將在基礎上強化改善整體網路容量、覆蓋範圍、延遲、裝置功率和行動性。重點領域之一是進一步推進5G新無線電大規模多重輸入輸出技術，以便5G系統可以提供更好的性能和效率(例如提高頻譜效率)。Rel-17將特別關注毫米波頻段的波束管理、多傳輸點操作、更高的行動性和其他改進之處。
另一個專案將研究改善低頻段(FR1)和毫米波頻段(FR2)覆蓋範圍的技術。與覆蓋範圍擴展相關的是接取與回程整合網路(Integrated Access and Backhaul, IAB)的演進，這是朝著更加動態的網狀網路拓撲邁出的第一步。Rel-17還將探討更多機制，以改善裝置的節能效果，以及增強新無線電+LTE和新無線電+新無線電雙重連線組合，包括另設一個獨立的專案以改善動態頻譜共享(DSS)。同時值得一提的是，3GPP將處理多SIM卡議題，這是該標準首次針對此流行趨勢做出回應。為了促成新的使用案例並進一步提高網路效率，除了目前正在完成的基於LTE的5G地面廣播(Terrestrial Broadcast)，Rel-17也將導入用於公共安全和場館廣播的群播功能。
此外，Rel-17會將支援的頻譜範圍擴展到52.6GHz以外，並優先為新擴展的60 GHz頻段定義5G新無線電，該頻段剛剛被世界無線電通信大會確定為一些地區的IMT頻段。由於5G NR具有可擴展的正交分頻多工(OFDM)參數集，第15/16版中使用的現有毫米波波形可以縮放以支援更高的頻率，但第17版專案將對此進行驗證和記錄(圖1)。
圖1 5G NR頻譜範圍持續擴展
擴展對物聯網支援
高通對5G的願景是連結周遭萬物，Rel-16為許多5G物聯網服務開創新機會，其中包括高效能(例如工業物聯網)和低複雜度物聯網(即頻內eMTC/NB-IoT)，兩者都是Rel-16規範的一部分。
為了擴展和優化5G對物聯網的支援，Rel-17導入了NR-Light，這是一個新類型裝置，其功能比eMTC/NB-IoT更強大，但與5G新無線電增強型行動寬頻(eMBB)/超高可靠性與低延遲通訊(URLLC)相比，支援不同的功能和較小的頻寬。例如，NR-Light可以僅占用10或20MHz的頻寬，並提供100Mbps下行鏈路和50Mbps上行鏈路的流通量，使其成為適用於高階穿戴式裝置或工業物聯網相機和感測器等使用情境的技術(圖2)。
圖2 5G NR-Light將擴大5G在物聯網的應用範圍
同時，3GPP將繼續發展eMTC/NB-IoT，ITU定義其為「5G巨量物聯網」。演進的一部分將是提高NB-IoT的頻譜效率和數據速率，此外，將研究如何以最小的變化來調整現有的NB-IoT和eMTC(LTE-M)平台以支援衛星傳輸。對於3GPP而言，這是一個相對較新的領域，但勢必將增加NB-IoT整體潛在市場和3GPP解決方案的物聯網使用案例案例。
滿足IIoT應用 精準定位不可少
準確的裝置定位是許多垂直應用的關鍵促成因素。蜂巢式定位的優點是在室外和室內效果均表現良好，讓現有全球衛星導航系統(GNSS)系統更完整。隨著市場對裝置定位功能要求日益提升，5G最初在第16版中增加了定位支援，定義了諸如往返時間(RTT)，到達/離開角度(AoA/AoD)和到達時間差(TDOA)等關鍵技術。第17版將進一步提高定位精準度、延遲、容量，並降低到公分等級。對於工業物聯網使用案例而言，這將尤其重要。
為實現工業物聯網應用，第16版已進行大量相關工作，值得一題的是，高通最近與西門子和博世力士樂等工業生態系的領導者合作展示了長足的進展。在此背景下，第17版將著眼於小部分的改進，包括評估此類使用情境的免執照頻譜使用案例(圖3)。
圖3 增強5G定位能力和效率
延展實境
5G可以在延展實境(Extending Reality, XR)裝置和網路之間建立高速和低延遲連接，有機會推出重新設計提供行動XR服務的方式。憑藉邊緣雲端伺服器來擴增裝置的處理能力並以更節能的方式帶來低延遲的逼真的圖形和視覺效果，XR裝置的工業設計可以不受傳統的散熱、功耗和外形因素的限制，我們稱之為無限無界限延展實境。3GPP Rel-17將開始研究描述屬於該更廣泛類別(即VR、AR等)各種使用情境的5G網路效能，為下一代XR體驗鋪路(圖4)。
圖4 優化5G網路以實現無限擴展
從汽車擴展到手機側鏈功能需求日增
在Rel-16中，蜂巢式車聯網(C-V2X)是滿足高性能汽車使用案例需求的主要項目之一。不出所料，蜂巢式車聯網通訊不僅涉及汽車和卡車等傳統車輛，還涉及其他道路使用者，例如行人、單車族和微型機動車輛。為了將相同的蜂巢式車聯網範式擴展到這些使用者，側鏈(Sidelink)需要新型裝置(如智慧型手機)的支援。為了以電池供電裝置為側鏈提供更好的支援，Rel-17將致力於側鏈功率和頻譜效率的優化，還將改進第16版新無線電車聯網的效率。此外，Rel-17將研究Rel-16側鏈如何提供中繼功能。值得注意的是，這領域也是公共安全領域中關注的一塊，也是從蜂巢式網路和5G演進中受益的眾多市場區隔之一。
除上述專案外，Rel-17將在其他5G領域以Rel-15/16為基礎繼續發展，包括衛星通信、RAN切片和自組織「智慧網路」概念的發展，這些概念與RAN分解的持續趨勢特別相關。
5G時代的開端，在結束對5G別具意義的2019年之際，人們也正對5G在未來十年內開啟的所有可能性感到興奮。2020年將是行動生態系又一個具有里程碑意義的一年，隨著更多的全球商用5G網路啟用，Rel-16的完成以及Rel-17各項項目計畫的開始，將繼續改變全球的連接、運算和通訊的方式。
<本文作者為高通歐洲公司技術標準副總裁>