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【通信技术】5G未来如何发展?新标准透露的信息量太大

来源:中国电子报    原作者:张心怡    

“5G的商用速度比4G快很多。全球已有超过45家OEM厂商推出或宣布推出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。从终端角度看,2022年5G手机出货量预计达到7.5亿部;2023年全球5G连接数预计超过10亿,2025年达到28亿。” 高通中国区研发负责人徐晧在3月31日进行的“5G的未来”媒体分享会上表示。

按照3GPP最新工作计划,5G第二阶段标准(Rel-16)预计今年6月完成,第三阶段标准(Rel-17)的预定冻结日期为2021年12月。第二、第三阶段新标准透露了5G演进的哪些方向?将对人们的生产生活带来哪些影响?

新标准有哪些亮点

Rel-15是5G标准的第一个版本,在这个版本中最重要的场景是eMBB(增强移动宽带),主要的目标是能够实现5G在智能手机的应用。第二阶段标准Rel-16除了继续演进增强移动宽带以外,将进一步完善URLLC(超可靠低时延通信),并首次引入了5G车联网技术和免许可频谱设计技术。

具体来说,Rel-16增强了6GHz以下和毫米波的通信,增加了更多关于手机节能方面的功能和标准设计,引入了5G免许可频谱设计,为实现5G在小区与小区之间的无间断切换增强了移动性,并增强了毫米波和中频段的载波聚合。同时,Rel-16将提供更加精准的5G定位功能,并进一步增强URLLC能力以支持工业物联网、企业专网应用。

Rel-17引入了针对可穿戴设备的5G技术,在现有5G的基础上构建NR-Light(简单版的5G)来支持可穿戴设备。5G NR-Light基于现有的5G技术,实现更低复杂度、更高能效和更低成本,让5G NR芯片应用到高端可穿戴设备、智能电网、高级物流跟踪及健康监测等应用中。

支持5G功能扩展

除了在标准上不断地引入新的功能,5G应用也持续在垂直领域扩展,包括手机、电脑、固定无线接入、工业物联网、面向企业和汽车的网络以及企业专网等。

XR(虚拟现实、增强现实、混合现实等)是5G最受关注、与消费者结合最紧密的落地场景之一。由于XR多为头戴而非手持设备,对功耗低、体积小、重量轻有着天然需求。

高通针对5G网络下的XR做了两方面的努力。一是提升集成度并最大限度降低芯片的能耗;二是做一定的分布式处理,把XR眼镜上需要处理的部分工作放至边缘云,以此减少眼镜端的处理需求。

“这样的分布式处理需要非常强的5G连接,保证在XR眼镜和边缘云之间有低时延、高容量、高可靠的连接。在空口端,需要使用5G URLLC技术,还会用到边缘云计算和分离式渲染,才能做到在眼镜端的功耗最低和运算量最小。”徐晧说。

5G还将重构未来工厂的运行方式。在高通展示的案例中,5G的多项能力在一个工厂车间集中体现。车间大量的传感器需要5G的海量物联网技术;工作人员佩戴的VR/AR眼镜等计算机视觉设备需要XR技术和5G连接,属于增强型移动宽带;对机械臂的精准控制需要低延时。同时,自动导引运输车需要结合5G和自动驾驶技术,工业机器人则是5G和工业制造融合的典型用例。

对于厂房或者码头等场景,如果能够组建企业专网,就可以通过5G和人工智能提供定制化服务,实现实时监测物流等能力。徐晧指出,5G企业专网有三个优势:一是能够精准优化应用场景,设置服务定性指标,更好地支持生产需求,二是专用网是本地网络,容易部署,能独立达到企业需要的功能特性;三是更加安全,将更多敏感数据存在本地,无需上传公用网络。

在未来5G标准中,C-V2X(蜂窝车联网)将继续演进,为实现自动驾驶奠定基础。徐晧表示,5G C-V2X主要能带来三个方面的提升:

一是增强安全性,提升实时情境感知、全新类型传感器数据共享水平。由于5G速率更快,可支持车与车之间的传感器数据分享。

二是减少行车时间,提高能源效率。5G引入了协作式驾驶,不仅有AI支持的单车智能,还可以通过车联网以及车与车之间的协作式驾驶提高整体行驶效率。

三是加速网络效应。5G相比4G在网络容量、网络速率上有很大的提升,为传感器共享及路侧基础设施部署带来众多效益。

Rel-16的另一个重要技术应用是5G NR定位。徐晧指出,5G NR定位有三个优势。一是支持室内定位;二是基于蜂窝通信而非卫星通信实现定位,与其他定位技术互为补充;三是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。

在精准方面,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,并支持更优化的定位功能。比如,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用户位置。这种方法相比通过三个基站进行定位的4G LTE定位技术更有效率,灵活性也更高。Rel-17在精度方面达到亚米级,支持精准工业制造、工业厂房设计开拓等全新应用场景。同时,致力于实现更低的时延,在连接能力方面实现更大提升,未来将为数百万部物联网及汽车等终端提供支持。

封面图片来源:拍信网