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3GPP通過5G NR標準,隱含哪些技術版圖?

關鍵字:3GPP5G NR標準標準技術
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科技產業資訊室 - 張小玫 & 邱舒恬 發表於 2018年7月24日

圖、國際標準組織3GPP舉辦的峰會一如往常的擠得水洩不通
 
美國聖地亞哥時間2018年6月13日,3GPP組織在第80次TSG RAN全會正式通過5G NR標準SA(Standalone,獨立組網或稱獨立5G)方案正式完成並發布,也就是說,首個真正完整的國際5G標準正式出爐。
 
本次會議樹立了兩個重大的里程碑,使我們離5G的夢想更進一步,也就是一個統一連接平台,專為行動裝置應用拓展出新服務、新架構,或新頻譜的全新5G環境。
 
第一個里程碑:完成獨立5G組網(SA,Standalone)的新空中架接介面(或稱新射頻)(NR,New Radio,也被外界稱為務實先行版本的5G)標準。
此NR標準由3GPP旗下三個團隊:
無線接入組(RAN,Radio Access Network)、
系統業務組(SA,System Aspects)
核心網路協議組(CT,Core network & Protocols)協力推出。
 
本標準是去年底制定完成的5G非獨立組網(NSA,Non- standalone)新空中介面(New Radio,NR)標準的補充,5G 新空中介面將會搭配LTE(LTE,Long Term Evolution)核心網路使用。這套新標準將開放5G新空中介面與5G核心網路一同投入部署,使端對端特色如「網路切片(Network Slicing)、進階服務品質(QoS,Quality of Service)等新功能可以流暢的運用。
 
未來一年,還有細節跟錯誤有待補充或修正,但更重要的是,3GPP及時完成獨立組網5G NR標準,證明了3GPP對獨立組網和非獨立組網的願景並非癡人說夢、這兩種模式已做好在明年(2019)商業化的暖身。
 
第二個里程碑:3GPP批准了5G第二階段的新計劃,也就是R16標準的雛形。該新計劃將基於R15的框架上,其中多數會側重於推廣5G發展的新應用,同時也會包含行動寬頻的增強。
 
以下摘述5G新計劃的重點。
 
一、改良5G NR增強型行動寬頻通訊(eMBB,Enhanced Mobile Broadband)
 
定義上來說,5G NR的基礎技術其實是R15標準的一部份,3GPP正不斷改良核心技術以提供更好的使用者體驗。R16標準也將一脈相承,其中大部分的計畫都將著重在強化行動寬頻,包含5G連接模式下的功耗最佳化、雙連接(DC,Dual Connectivity)、網路干擾管理技術、多輸入多輸出模型(MIMO,Multi-input Multi-output)與多點傳輸的改良(主要運用在5G NR及LTE標準)、針對5G NR與LTE行動性能的改善,還有替5G NR打造自建網路(SON,Self – Organizing Network)。上述計畫是對非正交多重存取(NOMA,Non-Orthogonal Multiple Access)研究的補充,已開始運行了一段時間。最後,研究人員將初步探索如何在更高的頻段(52.5GHz以上)中使用5G NR。
 
二、用於工業物聯網的5G NR專用網路與超可靠度和低延遲通訊(URLLC,Ultra-reliable and Low Latency Communications)
 
針對5G NR拓展服務到工業物聯網(IIoT)、協助未來由無線連接的可重組工廠(指不受限於工廠空間與時間、得隨時調整生產線的工廠型態)靈活調節。這些計畫的融合將從較基礎的層面展開一系列的協助,如使用多點協調技術(CoMP,Coordinated Multi-Point)在低延遲的限制下滿足傳輸的可靠性要求,或能適用5G NR規定及支援智慧工廠於工業乙太網系統架構。高通曾於2018年MWC大展上首度展示5G NR支援無線工業乙太網,其延遲時間可以低於1毫秒。
 
三、5G NR 蜂巢式車聯網通訊的進階應用
 
奠基在5G NR基礎上的蜂巢式車聯網(C-V2X,Vehicle-to-Everything)將為R16標準帶來新的進階功能,包含自動駕駛的解鎖功能等。C-V2X將在產業扮演越來越重要的角色,本次3GPP會議更完善R14及R15標準中對蜂巢式車聯網的規範,而這項計畫也將研究交通工具之間利用5G NR進行直接通訊的介面定義。
 
四、5G NR免許可頻譜上的應用
 
雖然各界早開始研發5G NR在非授權頻譜(unlicensed spectrum)的使用,這可能顛覆以前的做法。5G NR技術最初的發展目的在於支援各種頻譜類型—包含授權、非授權及共享等三種類型。這個最新的方案將涵蓋「授權輔助」(licensed-assisted)狀況(與LTE  LAA授權輔助接入類似)、獨立組網狀況(類似於應用在LTE的MulteFire),並會持續在尚未探索頻譜中進行探索進階空中技術的應用。
 
五、5G 投入海量物聯網
 
3GPP已為LTE海量物聯網設計好完整的技術藍圖,包含NB-IoT(窄頻物聯網NB-IoT,Narrow Band Internet of Things)跟增強型機器類通信(eMTC,enhanced Machine-Type Communications)等兩項配套型窄頻科技。
 
六、5G 播送
 
3GPP已在R14標準完成廣電放送的未來定義,即廣播將立足於原始的演進式多媒體廣播群播服務(eMBMS,Evolved Multimedia Broadcast Multicast Service)構想,並發展長程演進增強電視服務LTE EnTV(LTE Enhanced TV)。為了對業界展現3GPP的重視,3GPP將於R16標準中再次評估LTE EnTV,並可能進行強化使其達到5G播送的要求。
 
七、5G整合性接取與回傳
 
5G NR如何利用接取與回傳(5G integrated access and backhaul),目的在於推動網路緻密化(為了解決有線回程傳輸的物理限制),未來這項研發將會在5G的應用擴展中扮演重要角色,特別是像mmWave這種更高頻的超高波段上。
 
八、5G 定位技術
 
在R15版5G NR標準已支援基礎定位技術,如何將5G NR接口應用在新的垂直市場案例裡,我們希望藉由提供更精準的定位來展現定位技術的附加價值。或許,5G定位說不定還能拓展服務到室內空間的定位上。
 
九、5G NR的非地面部署
 
5G能被利用於如低軌道衛星,這種非地面無線電部署上。
 
結語
 
3GPP完成5G NR標準的新里程碑,將引領全球走向下世代電信時代,同時也將推動工業4.0、IoT、AI、區塊鏈等技術走向高速又平坦的道路,勢必將改變人類的生活環境。然而,接下來還有許多障礙要跨越、許多關卡要克服,就等待各家業者使出看家本領,贏得消費者的心,就贏得天下。(1658字;圖1)
 
 
參考資料:
Live from San Diego, 3GPP sets out to expand 5G into new industries. Qualcomm, 2018/6/14.


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