我们正迈入万物智联的 5G 时代。

　　万物将变得越来越聪明，也将彼此沟通和传送数据。

　　但彼此沟通需要一门全球通用的语言。

　　这门“通用语言”就是由 3GPP 制定的 5G 标准。

　　大概来讲，这门“通用语言”包含了两大部分：5G 新无线（NR）和 5G 新架构。

　　在 5G NR 方面，3GPP 已在 R15 标准版本中制定了更强大的无线空口，可以提供更快、更敏捷的移动宽带体验。

　　5G NR 规范具有足够的灵活性，可以应对不同的设备接入、频谱和场景，还大幅降低了时延，提升了效率，并支持 LTE 和 NR 之间以及不同频段之间的连接或聚合。

　　最近冻结的 R16 标准版本又进一步将 NR 功能扩展到新的垂直行业中，比如交通运输、工业物联网、制造业、汽车（V2X）行业等，同时，还进一步增强了容量和效率，包括 MIMO 增强、IAB、CLI/RIM、UE 节能、uRLLC 增强、NR-U、NR 定位、2-STEP RACH、双连接和载波聚合增强等。

　　在系统架构方面，R16 增强了 SBA（基于服务的架构），提升了 SMF、UPF 部署的灵活性，支持基于位置服务提供商业服务，增强了 UE 能力信令和 RAN 自组织网络等。

　　那么，接下来，3GPP R17 版本将主要讲些什么呢？

　　NR-Light

　　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

　　NR V2X 增强

　　蜂窝车联网（C-V2X）旨在把车连到网，以及把车与车、车与人、车与道路基础设施连成网，以实现车与外界的信息交换，包括了 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）之间的连接性。

　　V2X 消息可以通过 Uu 接口在基站和 UE 之间传输，也可通过 Sidelink 接口（也称为 PC5）在 UE 之间的直接传输，即设备与设备之间直接通信。

　　为了将蜂窝网络扩展到汽车行业，3GPP 在 R14 引入了 LTE V2X，随后在 R15 对 LTE V2X 进行了功能增强，包括可在 Sidelink 接口上进行载波聚合、支持 64QAM 调制方式，进一步降低时延等。

　　进入 5G 时代，3GPP R16 版本正式开始对基于 5G NR 的 V2X 技术进行研究，以通过 5G NR 更低的时延、更高的可靠性、更高的容量来提供更高级的 V2X 服务。

　　R16 版本的 NR V2X 与 LTE V2X 互补和互通，定义支持 25 个 V2X 高级用例，其中主要包括四大领域：

　　?车辆组队行驶，其中领头的车辆向队列中的其他车辆共享信息，从而允许车队保持较小的车距行驶。

　　?通过扩展的传感器的协作通信，车辆、行人、基础设施单元和 V2X 应用服务器之间可交换传感器数据和实时视频，从而增强 UE 对周围环境的感知。

　　?通过交换传感器数据和驾驶意图来实现自动驾驶或半自动驾驶。

　　?支持远程驾驶，可帮助处于危险环境中的车辆进行远程驾驶。

　　R17 V2X 增强将 NR Sidelink 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 还将致力于优化 Sidelink 的功耗、频谱效率、可靠性、时延等。

　　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了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，所以 R17 将开始研究基于 5G NR 的多播和广播服务。

　　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。

　　NR 定位增强

　　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，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。

　　IAB 增强

　　IAB，Integrated Access and Backhaul for NR，即 5G NR 集成无线接入和回传，其可通过扩展 NR 以支持无线回传来替代光纤回传。

　　IAB 尤其适用于 5G 毫米波。由于毫米波传输距离短，需要部署密集的微站，意味着需要挖沟架线敷设密集的光纤回传，而 IAB 通过无线回传替代光纤，可以大幅降低部署难度和成本。

　　在 IAB 技术下，接入链路可以与回传链路使用相同的频段，称为带内工作；也可采用不同的频段，称为带外工作。

　　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。

　　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。

　　NB-IoT/eMTC 与非地面网络集成

　　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。

　　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。

　　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 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。

　　频谱范围扩到 71GHz

　　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。R17 将 5G NR 的频段范围从 52.6GHz 扩展到了 71GHz。

　　其他

　　Multi-SIM

　　R17 将首次研究支持双 SIM 卡或多 SIM 卡的 Multi-SIM 设备，3GPP 将致力于改进 Multi-SIM 技术，比如一部手机支持多张 SIM 卡、支持不同的网络时可互不影响。

　　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。

　　另外，R17 还将研究 RAN 切片、SON/ 最小化路测数据收集增强、针对 5G 不同业务需求的 QoE 管理和优化、NB-IoT 和 LTE-MTC 增强等项目。