5G R17到底讲些什么？

2019年12月，在西班牙锡切斯举行的3GPP RAN第86次全会上，3GPP确定了针对5G R17版本的20多个研究和工作项目，预计将于2021年中或年底完成。

那么，这些项目将研究些什么?

频谱范围扩到71GHz

众所周知，5G NR频谱范围(FR)分为FR1和FR2，其中FR1为410MHz - 7.125GHz，FR2为24.25GHz – 52.6GHz。现在，R17将5G NR的频段范围从52.6GHz扩展到了71GHz。

这与ITU的频段划分节奏是一致的，就在11月份，国际电联世界无线电通信会议(WRC-19)为5G确定了更多的频段，包括24.25~27.5GHz、37~43.5GHz、45.5~47GHz、47.2~48.2GHz和66~71GHz。

轻量版NR来了

大家都知道，NB-IoT和eMTC是简化版、轻量版的LTE，针对低功耗、低成本、低速率、大连接和广覆盖的物联网应用而生。进入5G万物互联时代，也需要一个简化版、轻量版的5G NR，他就是NR-Light。

为什么需要NR-Light呢?

5G定义了eMBB、uRLLC和mMTC三大场景，eMBB主要针对4K/8K、VR/AR等大带宽应用，uRLLC主要针对远程机器人控制、自动驾驶等超高可靠超低时延应用，而NB-IoT和eMTC将演进为mMTC，主要针对低速率的大规模物联网连接。

简单的讲，uRLLC针对的是“高端”物联网应用场景，而mMTC针对的是“低端”物联网应用场景，那么问题就来了，在eMBB、mMTC与uRLLC之间存在的“中端物联网市场”的空白地带谁来解决?

比如以5G智能制造为例，只有机器人控制、AI质量检查等应用才需要超大带宽和超低时延的网络能力，而对于工厂内的监控摄像头、大量传感器而言，超大带宽和超低时延可能就是浪费，而NB-IoT/eMTC在时延和带宽能力上又不能满足需求。

这个空白地带就是NR-Light的用武之地。

NR-Light的性能与成本介于eMTC/NB-IoT与NR eMBB/URLLC之间，仅占用10MHz或20MHz带宽，支持下行速率100Mbps，上行速率50Mbps，主要应用于工业物联网传感器、监控摄像头、可穿戴设备等场景。

NR-Light主要研究方向包括：

• 降低UE成本和复杂性
• 减少UE上下行带宽
• 减少UE RX天线，包括2RX和1RX
• 降低基带复杂度
• 降低UE Tx功率等级
• 研究进一步提升UE能效的技术
• 研究RRC IDLE/INACTIVE节电技术，包括空闲模式RRM、寻呼唤醒等
• 研究基于RRC CONNECTED态的低功耗技术

NB-IoT和eMTC通天了

记住，5G的梦想是万物互联，是全连接、全覆盖。但要实现这个梦想太难，运营商不得不花很多钱，建很多基站，尤其是偏远山区，建站成本高的吓死人，还几乎没有收入。即使不差钱，海上行驶的船只、空中飞翔的飞机，你怎么去覆盖?

最好的办法就是让地面的蜂窝网络“通天”，即与非地面网络(NTN)，比如卫星网络融合，打造立体式的广覆盖。

3GPP R16已经研究5G NR与非地面网络的融合，R17版本将进一步研究NB-IoT/eMTC与非地面网络集成，以支持位于偏远山区的农业、矿业、林业，以及海洋运输等垂直行业的物联网应用。

NR覆盖增强

NB-IoT/eMTC增强了覆盖能力，可以提升蜂窝物联网的覆盖范围。但一直以来，全球农村地区的eMBB应用一直被忽略。据统计，全球还有近一半的人口不能连接互联网，这个数字鸿沟怎么填?与此同时，5G频段越来越高，单站覆盖范围越来越小，网络覆盖扩展越来越来难。

为此，R17将评估5G NR重耕低频段的性能，评估上下行物理信道的覆盖等，研究覆盖增强方案。

定位精度提升到厘米级

卫星定位在室内无法使用，LTE和WiFi定位技术又不精准，为此，5G在R16版本中增加了定位功能，其利用MIMO多波束特性，定义了基于蜂窝小区的信号往返时间(RTT)、信号到达时间差(TDOA)、到达角测量法(AoA)、离开角测量法(AoD)等室内定位技术，定位精度可达到3-10米。

但这样的定位精度对于一些工业物联网应用还不够，比如室内资产追踪、AGV追踪等，为此，R17将进一步把室内定位精准度提升到厘米级，大概是20-30厘米左右。这对于5G使能工业物联网非常重要。

XR评估

XR指的是扩展现实，其中包括AR、VR和MR(混合现实)。5G边缘计算让云端的计算、存储能力和内容更接近用户侧，使得网络时延更低，用户体验更极致，使能AR、VR和MR等应用。同时，得益于5G低时延、大带宽能力，终端侧的计算能力还可以上移到边缘云，使得VR头盔等终端更轻量化、更省电、更低成本。这种“轻终端+宽管道+边缘云”的模式将砍掉VR/AR昂贵的终端的门槛，摆脱有线的束缚，从而推动XR应用普及。

R17将评估这种边缘云+轻量化终端的分布式架构，并优化网络时延、处理能力和功耗等。

NR多播和广播服务

还记得4G时代吗?3GPP在R9版本定义了eMBMS，也被称为LTE广播(LTE Broadcast)。通过eMBMS，网络可以向小区范围内的多部手机单向广播相同的内容。

eMBMS可支持的商业用例包括移动电视直播、视频点播(内容预加载)、广告推送、车载娱乐、公共安全等。当时，一种被称为“Venue casting”的用例被业界广泛看好，它主要应用于体育赛事、演唱会等直播场景。

以全球最火的足球比赛直播为例，运营商可以通过eMBMS同时向很多观众的终端设备单向广播视频流，以提升网络资源使用效率，让用户随时随地都能观看高质量的直播;同时，运营商还可以通过预加载和缓存内容、大批量的定制广告等方式，让用户在边观看直播的同时，还能按需实时回放内容、多角度观赛，以及在线视频购物和博彩等。

▲Venue casting用例

随后于2017年，3GPP在R14版本中进一步增强了eMBMS功能，推出了enTV(增强型电视)，这一次系统性地定义如何通过移动通信网络广播数字电视内容。

但5G NR还不支持多播和广播服务，之前R16只是研究和补充基于LTE的5G地面广播，所以这一次R17开始研究基于5G NR的多播和广播服务了。

本次NR多播和广播服务研究主要针对公共安全多播和Venue casting场景。以公共安全多播为例，如遇到突发事件，可以让特定位置的大量用户能够同时接收到警告或通知。

INACTIVE态下小数据包传输

全称为NR small data transmissions in INACTIVE state。

众所周知，4G LTE的RRC状态只有两种：RRC_IDLE和RRC_CONNECTED，5G NR多引入了RRC_INACTIVE。

在RRC INACTIVE状态下，终端处于省电的睡眠状态，但它仍然保留部分RAN上下文(安全上下文，UE能力信息等)，始终保持与网络连接，并且可以通过消息快速唤醒从RRC INACTIVE状态转移到RRC CONNECTED状态。这样做可以减少信令开销，可以快速接入，降低时延，还能更省电。

现在R17将支持在INACTIVE状态下就能直接进行小数据包传输，可以最大程度地降低功耗，这对于一些工业物联网应用(比如传感器升级)和智能手机的微信、Whatsapp等聊天应用非常受用。

NR Sidelink增强

什么是Sidelink?就是传说中的D2D(设备与设备之间直接通信)的增强扩充版，不同于我们熟知的Uplink和Downlink链路，Sidelink是为了支持设备与设备之间直接通信而引入的新链路。

车联网技术叫V2X，Vehicle-to-everything，意思是车辆与可能影响车辆的任何实体之间的信息交互。基于蜂窝网络的车联网技术叫C-V2X，包括LTE V2X和NR V2X。

C-V2X支持车辆与车辆、车辆与其他设备之间的直接通信和基于蜂窝网络的通信，包括V2N(车辆与网络/云)、V2V(车辆与车辆)、V2I(车辆与道路基础设施)和V2P(车辆与行人)之间的通信。其中，车辆与车辆、车辆与其他设备(V2V，V2I)之间的通信采用PC5接口。在3GPP规范中，Sidelink是指通过PC5接口进行直接通信的术语。

3GPP早在R13版本就定义了PC5接口，不过，当时只是为了满足公共安全(PS-LTE)的关键任务需求，比如救灾中的对讲通信。到了R14版本，PC5接口扩展应用到LTE V2X技术，即基于LTE系统的V2X服务。

进入5G时代，R15又将V2X技术扩展支持5G，即NR V2X。NR V2X补充了4G时代的LTE V2X解决方案，可提供更好的车联网服务。同时也引入了NR Sidelink，以支持车辆与车辆、车辆与路边单元等其他设备之间直接通信。

而本次NR Sidelink增强将直接通信的应用场景从V2X扩展到公共安全、紧急服务，乃至手机与手机之间直接通信应用。为了更好的让Sidelink支持新应用，R17将致力于优化Sidelink的功耗、频谱效率、可靠性、时延等。

IAB增强

IAB，Integrated Access & Backhaul，就是指无线接入和回传集成，其通过无线回传来代替光纤前传/回传，组成无线网状网回传拓扑，从而避免挖沟架线费力地铺设光纤，让基站部署更加灵活、简单、低成本。

R17的IAB增强致力于提升效率和支持更广泛的用例，比如让网状网拓扑更动态，比如将IAB应用于通信应急抢险。

还有…

• NR MIMO

进一步增强MIMO能力，改善波束赋形和波束管理，并减少相关开销。

• NR DSS增强

DSS，动态频谱共享，在R16中已进行了大改进。R17将进一步探索更优的跨载波调度。

• 进一步增强MRDC

MRDC，Multi-Radio Dual Connectivity，该机制可在用户流量下降时快速deactivate不需要的无线发射，从而可节省电量。

• NR UE Power Saving Enhancements

5G终端耗电和发热是用户最关心的问题之一，3GPP正在研究进一步降低5G设备功耗的办法。

• Multi-SIM