5G 技術改進:人們期望什麼,5G 的承諾是什麼?(一)

董一志 2021-01-04 交通運輸資訊安全智慧製造 技能觀測
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5G 技術發展現況,5G更像一場馬拉松接力賽,而不是單一次的百米衝刺跑 (參考封面圖)


2020年中,3GPP完成了5G NR Release 16(版本16),這是第二個5G標準,它更極大化5G的範圍,並擴展可能的新服務、新的頻譜和新的部署可能性。Release 16整個是增強與擴散Release 15的基礎,更具移動性的垂直生態系統、更廣泛且更重要的一項里程碑,因為這套新的5G規格為傳統的移動寬頻服務帶來更多新的應用服務機會。Release 16不僅持續增強Release 15的穩定技術基礎,更帶來更好的5G系統性能和效率,並且提供數位轉型過程所需之各項關鍵技術 。以增強5G NR基礎為例,Release 16在無線網路覆蓋範圍、容量、延遲、功率、移動性、可靠性和易於部署等方面,更著眼於上述5G系統的基礎功能並進行了大量增強。以下列舉與簡述幾個重要領域,這些面向為廣泛的5G使用情境帶來更多的可行性與服務應用技術基礎:

1. 資源分配(QoS/QoE):大規模天線技術MIMO增強(Massive MIMO)和之前的3GPP各版本一樣,更進一步提高MIMO性能和效率,包括增強多用戶MIMO(MU-MIMO)以支持更高的等級、支持多個發送和接收點(multi-TRP)以及更好的多波束(Beam)管理,以提高鏈路之可靠性,並改善參考信號以降低平均峰值功率比(PAPR)。對未來混和型場域,不同類型使用者,採用不同 Slicing 技術立下更完善的資源分配基礎。

2. 智慧工廠:超可靠、低延遲通信(eURLLC)增強了5G URLLC基礎,以提供更好的鏈路可靠性(高達99.9999%),以及克服多系統挑戰的關鍵技術協作多點(CoMP)。無論是URLLC或者mMTC都有立竿見影的效果。

3. 省電議題:新的省電功能進一步降低設備功耗,因此電池供電的設備可以延長電池壽命。新的喚醒信號(WUS)可以使設備知道傳輸是否正在等待中或者允許保持在低功率模式,而跳過下一個低功率DRX(不連續接收)監視週期。

4. 場域拓展:整合型Access和Backhaul(IAB),當廣泛擴展5G NR mmWave網路覆蓋範圍時,主要的挑戰是需要部署額外的mmWave基站的成本,這通常需要安裝新的Backhaul(例如採用光纖),該功能允許基站為設備提供無線Access和Backhaul連接,排除了對有線光纖的需求,以及覆蓋範圍擴散。 


圖片來源: Qualcomm 2020
圖:5G position will support a wide range of new vertical use cases

5. 移動定位:另外一個 Release 16重大項目是基於5G的定位功能,需求是建立在滿足室內3米和室外10米精度。Release 16定義了一系列單獨和多個cell定位技術,包括Roundtrip(往返時間RTT),Angle of arrival/departure(到達/離開角度AoA / AoD)和Time difference of arrival(到達時間差TDOA)。此外,為了支持在工業物聯網(IIoT)環境中使用,甚至定義了支援新的室內通道模型之評估方案(參考上圖)。無論是在車聯網或各式各樣戶外運動、室內定位服務應用都能結合多種技術一次滿足。

其他在擴大5G無線網路覆蓋範圍,亦包括特定專網Unlicensed spectrum(免執照頻譜NR-U)、Non-public network (非公共網絡NPN)。以及特定網路Time sensitive networking(時間敏感網絡TSN)、Cellular-vehicle-to-everything(C-V2X)。5G可能的擴展領域,亦還有LTE Advanced Pro技術、5G大規模物聯網、eMTC、NB-IoT和enTV。5G基礎增強亦包括在移動性管理、頻譜聚合、干擾管理和設備能力信令方面的改進。緊接下來的5G Release 17也持續增強與擴散各方面的需求,奮力為這一場名為5G馬拉松接力賽奔跑!

 

資料來源:

1. 封面圖片來源: Rohde & Schwarz: 5G system 3GPP standardization timeline

2. Qualcomm 2020: 3gpp charts next chapter 5g standards:

    https://www.qualcomm.com/news/onq/2020/07/07/propelling-5g-forward-closer-look-3gpp-release-16

 

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