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4G改变生活5G改变社会6G?
作者:胡延明 发表时间:2021年05月19日

 

 

  在近日举行的“第三届中国高科技产业化高峰会议”上,中国信息通信科技集团有限公司高级工程师胡延明在《移动通信技术新进展》报告中介绍了目前5GNR标准进展情况、B5G技术研究以及6G研究整体规划。他指出,未来,移动宽带业务成为新增长点,面向6G的空天地一体立体融合网络也正被业界畅想。

  5GNR标准进展情况

  如今,5G技术正在改变人们的生活,你知道B5G技术吗?5G主要解决了我们熟悉的高清视频、传输速率等问题。而B5G将解决一些应用场景与技术的完善过程,比如,在远程医疗、智慧交通、工业4.0方面的行业运用。

  5G技术在2017年12月,完成非独立组网5G标准(支持增强移动宽带),完成新核心网架构。到2018年6月,完成独立组网的5G标准,NR技术框架基本完成,再到2020年3月,完整5G标准性能提升,内容包括新多址、MIMO协作、回传一体化、终端节能……

  5G NR R15标准主要特点为全面支持eMBB业务,满足了URLLC关键指标要求。在接入网方面,建立了动态TDD的多场景灵活参数配置、满足各种时延的空口信号传输体系,形成了以大规模波束赋形、新型信道编码为核心的物理层传输技术,支持高低频段传输的宽频谱应用、CU/DU分离的网络架构与承载管理以及LTE/NR的双链接结构;在核心网方面支持服务化的网络架构和流程、弹性可重构的网络部署虚拟化、灵活的网络切片部署、低时延高效能的边缘计算以及网络能力开放。

  在5G NR R15的基础上,5G NR R16标准主要内容为全面满足ITU对5G技术需求:性能提升,新业务支撑。在5GNRR15的基础上,接入网的eMBB/URLLC系统性能不断提升,基于网络应用能力不断扩展,基于物联网应用场景的增强;核心网上主要体现在网络能力的增强以及垂直行业LAN服务和5GC的位置服务。

  5G R17标准化主要议题主要为两个部分,3GPP则已确定R17项目内容,无线侧共设立24个R17项目,我国企业牵头14个课题,占比58%。延续性项目主要是为了持续增强网络和业务能力,项目内容主要有车联网增强、高精度定位、动态频谱共享、网络辅助的终端节能等。新项目主要是开发新应用,增强新能力。项目内容主要有RAN切片增强(SI)、QoE的管理和优化、面向应急通信、商业应用的终端直接通信等。

  在核心网部分,3GPP已确定R17项目内容,网络架构方面共设立15个项目,其中8个项目中国公司为报告人,我国牵头项目占比53%。与接入网一样,延续性项目和新项目都是为了持续增强网络和业务能力以及开发新应用,增强新能力。项目内容涉及边缘计算增强、位置业务增强(第二阶段)、核心网支持分流增强、5G支持临近业务系统、5G支持多播业务架构等。

  可以说,这些标志着5G标准完成第一阶段,满足ITU对5G基础性能要求,目前已启动提升性能的B5G第二阶段工作。

  未来,随着3GPP5GNR定位标准化,Rel—15(第一版标准)、Rel—16(完整版5G标准)、Rel—17(5G增强版标准)逐渐完善,将会从标准走向现实。

  B5G技术研究

  随着互联网的发展、卫星系统的技术进步等因素,经历了2000年后十余年的低潮,以宽带互联为特征的新一代低轨卫星通信系统的建设逐渐加速,迎来卫星移动通信产业的第二波发展热潮。

  新一代卫星移动通信系统在不断推动卫星通信产业链的垂直整合,卫星运营商向提供端到端服务发展。主要体现为带宽价格持续下降,带动卫星通信向大众化发展;移动宽带业务成为新增长点。

  目前,与5G融合的卫星通信体制正成为业界研究热点,ITU-RM.2083和ITU-RM.2460分别提出“下一代移动通信网应满足用户能随时随地访问服务”的需求以及将卫星系统整合到下一代接入技术中的关键因素。而且3GPP在R15~R17开展了多个NTN立项。卫星通信网与地面通信网将实现优势互补、紧密融合、立体分层的融合网络,共同构建未来的信息网络。

  作为B5G/6G物联网应用的使能技术——基于蜂窝通信的高精度定位技术具有广泛的应用场景。

  •室外高精度卫星定位技术

  高精度卫星导航定位——GNSS定位系统是全球使用最为广泛的定位系统,传统精度一般能达到3~5米。近年来通过地基增强站与载波相位差分技术,对位置信息、卫星星历、时钟差进行通过通信网络进行实时更新方式,可以实现亚米到厘米级定位精度。

  但高精度卫星定位系统存在不足,适用于室外较开阔的应用场景,无法在密集城区等具有较多障碍物遮挡的环境,应用环境受限;信号容易受到干扰,实时性和准确性受限;无法应用于室内定位场景。

  •室内高精度定位技术

  相比于室外定位,室内定位面临很多独特的挑战,比如室内的环境动态变化性强,传播路径复杂,室内布局多样性,使得要用更高精度来分辩信号不同的特征。精度、覆盖范围、可靠性、成本、功耗、可扩展性和响应时间是判别良好的室内定位技术的标准。

  传统蜂窝信号定位技术采用测量信号到达时间或者时间差的方式进行定位,如观察信号到达时间差(OTDOA),精度很难达到亚米级。而这种基于蜂窝信号的载波相位高精度定位技术利用测量信号载波的相位变化,获取传播距离信息,可以实现厘米级定位。通过近一年研究,已实现分米级的高精度定位,后续将研究实现厘米级定位。

  6G研究进展

  目前,各个国际研究组织和学术都在积极开展6G研究,ITU以焦点小组的形式启动了面向6G的研究工作;WWRF已经启动6G相关技术的研究工作,比如人工智能、太赫兹通信等技术讨论;O-RAN联盟主要涉及RAN相关的智能化、开发接口、开源工作;芬兰还召开全球第一届6G无线峰会。

  除国际组织外,包括美国、日本、韩国在内的主要国家也分别启动6G基础研究项目。2019年3月,美国FCC开放面向6G网络服务的太赫兹频段(95GHz-3THz)用于6G技术试验;日本NTT集团宣称开发出了轨道角动量和太赫兹两项B5G和6G技术;韩国三星、LG和SK电讯都宣布了各自的6G研究计划;欧盟通过ICT-09-2017 Cluster和H2020启动6G基础技术研究项目,包括下一代纠错码、信道编码与调制和太赫兹……

  我国目前6G研究工作主要体现四个层面。首先2019年6月3日工信部成立IMT-2030推进组,成员包括国内企业和高校,已经开展多轮技术、需求、频谱讨论。其次是2019年11月3日科技部设立6G课题与成立推进组,在重点研发课题上设立6G基础研究课题并启动移动信息网络重大项目实施方案编制工作。再次是我国学术界纷纷召开6G研究会,最后是国内主要公司分别开始制定初步6G工作计划。

  6G的潜在关键技术赋予了6G全域覆盖、场景智联的优势。空天地一体化全覆盖,太赫兹通信技术极大提升了容量,超大规模天线以及先进调制编码能够提升谱效,高精度定位能够进行场景的连接,自适应的网络安全架构保证内生安全。

  因此,6G网络具有以下特点:6G网络是多网融合、全域覆盖的宽带移动网络;它可以向更高频段扩展,频谱应用将更加灵活;设备通用化、特性软件化、算法IP化;具有个性化场景连接的智能网络;物联网和垂直行业的深度应用;具有内生安全的网络;6G网络的开源与开放性提升。

  未来,6G网络发展有着宽带化、泛在化、智能化、个性化、绿色化、平台化、泛云化的趋势。面向6G的空天地一体立体融合网络正被业界畅想。

  6G将通过高轨卫星网络、中低轨卫星网络、临空网络、地面蜂窝网络等共同组成立体覆盖移动通信网络,形成全球无缝立体覆盖,实现无盲区宽带移动通信。构建包含统一空口协议和组网协议,功能模块化、智能化、以用户为中心的服务化网络架构,满足不同部署场景和多样化的业务需求。

  根据中国信科的6G研究整体规划,在2019~2021年为我国6G研究培育期,2022~2028年为6G研究推进期。研究培育期期间,将进行高精度定位技术I、高精度定位技术II、宽带卫星互联网、面向O-RAN的智能化与开源技术预研、面向O-RAN的智能化与开源技术预研等相关技术的研究。

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