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5G的好戏还在后台,高通虚位以待!

最新更新时间:2021-09-02 06:14
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在3GPP冻结了Rel 15标准之后,产业链在过去两年已经迅速推动了5G的商用,各种5G终端也都频频亮相。据高通中国区研发负责人徐晧博士介绍,迄今为止,全球已有超过45家OEM厂商已经推出或宣布推出5G终端;超过50家运营商部署5G商用网络;超过345家运营商正在投资5G。如果只统计终端方面,到2025年,全球手机的出货量将高达28亿。


毫无疑问,和过往的几代通信制式一样,手机将会是它们商用的第一个落脚点。但与过去不一样的是,新一代的通信网络除了拥有更高的带宽、更高的速率、更大的网络容量和更低的时延以外,在应用上也给市场带来了更大的想象空间。

5G未来还将应用到哪些领域?


根据ITU的定义 ,5G主要分为三个主要服务领域,分别是增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低时延(uRLLC)和海量物联网(mMTC)三种应用场景。现在我们正在迈向商用的5G手机,就是归属于增强型移动宽带,也是5G标准标准第一个版本Rel 15所着重解决的问题。


但正如前文所说,5G拥有很大的发展潜力,为此业界在推动eMBB持续演进之余,还在同步推进 uRLLC和mMTC的实现,让5G在满足手机需求的同时,能赋能更多场景,推动社会的进步。


从徐皓的介绍我们得知,产业界当前正在尽力推动5G标准往Rel 16演进,在这个标准下,主要是为超可靠低时延应用搭建可靠的网络,推动这个应用场景下的如车联网、XR、企业专网和工业物联网等应用的实现。他进一步指出,Rel 16已经在2019年12月结束第一阶段的物理层工作,并在2020年3月结束第二阶段的工作,计划在6月份完成标准冻结,但因为受当下疫情影响,3GPP将提交变更请求(CR)的时间从6月推迟至9月。那就意味着到那时,5G已经为上述网络做好了所有的通信准备。

至于海量物联网,则是5G下一阶段标准Rel 17的目标,但徐皓表示,因为受疫情影响,这个标准的讨论很多动作还没启动,但5G不停地往前演进是一个不会改变的既定规划。

有哪些新技术将会被引入?


为了实现那么这些功能,必然需要为5G引入更多的技术支持。以Rel 16为例,根据徐皓的介绍,这当中包括了移动毫米波、非授权频谱、5G NR定位和增强Sub 6GHz、增加多用户MIMO、增强毫米波和中频段的载波聚等技术。

首先在毫米波方面,徐皓指出,为了实现5G的极致速率,我们必须要运用毫米波技术,因为毫米波的频段宽、资源丰富等优势是6GHz以下频段无法企及的。“毫米波技术是5G设计中不可缺少的核心技术之一”,徐皓强调。在他看来,毫米波用处最广的地方是各种热点的覆盖,而高通也在持续地加强毫米波研发,把毫米波推广到各种热点覆盖区域,比如企业内部的会议室,大型体育场馆、中心或者音乐厅,以及各类交通枢纽如机场、火车站、地铁站等。


从徐皓提供的数据我们可以看到,如果在一个地铁站的环境,把地铁站中的Wi-Fi覆盖换成LTE的小基站或者与5G毫米波进行共址,那么下行链路覆盖能达到96%,上行的覆盖能达到97%,而且下行链路的中值突发速率可以达到4.6Gbps,这是用4G或者Sub 6GHz网络技术没办法实现的5G指标。只有采用毫米波技术才能实现比4G高10倍或者100倍以上的提升。这也正是Rel 16将毫米波列为重点关注技术的原因之一 。


这种巨大的应用潜力也吸引了全球各国投入其中。徐皓告诉记者,从全球范围来看,除了美国以外,意大利、俄罗斯、韩国、日本、东南亚、澳大利亚、拉美也都有在2020年或2021年部署毫米波的计划。目前,中国在毫米波试验和频谱规划上也正在推进,很可能于2021年或之后进行毫米波的部署。


其次看非授权频谱方面,这是为了解决类似5G专网这类别的应用而推动的一个技术。徐皓表示,5G应用的一个重要场景是专网类应用。为了实现这些应用入网,在当前的频谱现状下,将非授权频谱引入是一个很明智的选择。比如德国为工业物联网专门分配的3.7GHz频段,就是专门为工业物联网来分配的一种支持异步共享的非授权频谱。这也是Rel-16支持的NR-U在探索的发展方向。


高通方面的资料也表示,如果所有频谱类型,特别是非授权频谱都得到应用,5GNR将会在全球得到更广泛、更快的扩散。这样,5G能够支持更多的使用和部署模式,以便让更多机构能够在更广泛的5G生态系统中享受5G带来的优势。

第三,5G NR定位将给现有的定位技术带来很强的互补。徐皓告诉记者,5G NR定位拥有当前GPS所不具备的三大优势,分别是5G可以支持室内定位、5G定位是基于蜂窝通信而非卫星通信实现的、5G定位支持更高定位精度及更低时延,能够满足多样化的服务需求。


徐皓表示,5G能够支持更优化的定位功能,如只需要将一个基站发射的信号传输给手机,手机马上将信号回传,从往返时间计算出基站到手机的距离,然后通过到达角和出发角定位,定位手机用户所处的位置。这种方法相比通过之前三个基站进行定位的4G LTE定位技术有很大增强,而且具备更高灵活性。


而根据规划,在Rel-16可以支持在80%的时间实现室内3米和室外10米的定位精度,在下一个版本的Rel 17,则能实现Rel-17致力于实现更精准的定位,在精度方面达到亚米级精度(比如0.3米以内的绝对精度要求),从而支持精准工业制造、工业厂房设计开拓更多全新应用场景。在时延方面,致力于实现更低的时延(比如将时延降低至10毫秒以内);在连接能力方面实现更大提升,比如支持数百万部物联网、汽车等终端。在徐皓看来,精准定位是5G的关键新技术之一。


其他诸如车联网的C-V2X也将是Rel 16关注的重点,在引入了对uRLLC的支持后,5G能够支持汽车之间的更可靠的通信,为自动驾驶打下了基础。而在未来的Rel 17则会增加对海量物联网的支持,届时5G会对eMTC和NB-IoT进行支持.还会通过引入5G NR-Light,降低设备的复杂度、提升能效和降低成本,从而能将5G NR引入到高端可穿戴设备、智能电网、高级物流跟踪、健康监测等应用中。


“eMBB和URLLC、5G NR-Light、eMTC/NB-IoT是在性能、能耗、成本等多方面从高端到低端面向三个不同层级的物联网技术,能够支持不同需求的物联网应用”,徐皓强调。


高通是让5G成为可能


5G的发展不是一蹴而就的,而是需要行业内产业链的不同合作伙伴共同努力而实现的。作为通信行业的领先专家,高通在5G上有很多支持和创新。这一切都是源于高通自1985年成立以来的积累。

徐皓表示,高通自1985年成立以来,就聚焦于解决系统级问题,在历经2G、3G、4G到现在5G的发展过程中,高通所积累的技术,也成为产业发展的动力。以下图为例,高通推动的基于OFDMA可拓展空口、基于时隙的灵活框架 、先进信道编码、Massive MIMO和移动毫米波等技术的推动下,最终成就了今天的的Rel 15规范。而Rel 16将要推动的免许可频谱技术是基于其2012年的一项基础科技研发,


徐皓特别强调,为了让5G NR在未来拥有更强的可扩展性,高通推动给 5G设计了一个灵活的时隙架构。如下图所示,纵轴是频率,横轴是时间,5G框架在频率上留了一些空子载波,在时域上留了一些空白时隙,这就让我们未来可以支持众多可能发生但尚未定义的全新服务。


“高通会基于基础研发,在每一个技术扩展之前,通过原型机设计和大量测试,对各种各样的垂直领域进行支持,当中包括工业物联网、智能交通、服务终端、共享和免许可频谱等等”,徐皓说。

据了解,在针对5G毫米波的技术演进,高通完成了集成接入与回传(IAB)、多个发射接收点(多TRP)以及测试新的终端节电特性(例如唤醒信号和减少信令)三个系统模拟,以证明毫米波能带来更具成本效益的密集部署、支持终端实时连接至多个站址,增强链路可靠性及性能以及延长5G移动终端的电池续航。

面向5G扩展到全新行业的需求,高通也在实时工业4.0用例上展示了TSN OTA现网支持的模拟生产线,验证这个场景下的5G性能。

在Rel 16最关键的5G室内精准定位方面,高通也通过OTA现场演示展示了5G如何利用多个发射点测量到达时间差,支持资产跟踪和自动导引运输车(AGV)等各类应用的亚米级3D定位。

高通同时还展示了Rel-16中新增的基于距离群组和传感器共享的可靠多播通信带来的诸多优势。高通在以下场景中展示交互性模拟和OTA原型:无论车辆是否具备C-V2X支持,当其驶近交叉路口时都能够及时(综合速度和距离因素)获知即将穿越路口的车辆尚未减速。

在面向Rel  17,高通还启动了3GPP研究项目,研究5G面向云游戏、VR及AR的支持和优化;该测试网络还支持创建无界AR(Boundless AR)原型系统,旨在提供更加沉浸式的用户体验。

“2020年是5G开始大规模商用的第一年。未来10年,5G将不断向前演进,高通研发团队将持续探索和实现新的技术突破,为下一代移动技术腾飞奠定基础”,徐皓说。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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