从R16开始,5G的走向就越来越不同寻常

如果没有互联网工程任务组(internet engineering task force)制定种种互联网标准,那么此时此刻你就看不到我发表的这篇文章了。因此,尽管标准本身不一定是世界上最令人兴奋的事物,但有了它们,人们才能够缔造出令所有人都激动万分的事物。然而,有时标准本身也会变得很怪异。
第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project,即3gpp)制定的5g标准就属于这种情况。3gpp曾经建立了蜂窝网络的标准。今年7月3日,该组织完成了r16。
从r16开始,5g的走向就越来越不同寻常了。早期版本将5g核心视为一代蜂窝服务,而r16则为蜂窝网络之前从未解决过的新服务奠定了基础。但却不是严谨而又全面的方式。
高通公司技术营销总监danny tseng在谈到蜂窝服务时表示:“r15将重点放在了我们熟悉的方面,而r16则为机器人、汽车、工厂以及许多其他应用程序和方案的联网打破了障碍。”
4g以及其他更早的蜂窝技术关注的焦点只有一个:蜂窝技术。然而,当3gpp成员开始聚集力量探讨5g时,人们却对开发一种无线系统产生了浓厚的兴趣,这种系统的应用不仅限于手机业务。tseng表示:“5g的发展愿景一直是这种统一的平台。”在制定5g标准时,研究人员和工程师认为无线蜂窝可用于一切无线连接。
考虑到这一点,我们就能理解r16中的新增功能以及怪异之处了。如果你想自行阅读整个标准,那么请点击这里(https://www.3gpp.org/dynareport/featurelistframeset.htm)。
车联网
r16中的重头戏是v2x,即车辆到一切(vehicle to everything)。换句话说,车辆通过5g与周围的一切进行通信。lg电子的工程师hanbyul seo表示,v2x技术已经在ieee 802.11p和3gpp lte v2x中得到了标准化,但是这些标准的目的是实现基本的安全服务。seo是3gpp v2x项目的报告人之一 ,他负责向3gpp报告该项目的进度。
seo表示,在为5g定义v2x时,最大的困难在于提供高数据吞吐量、提高可靠性以及低延迟,如果想实现最基本的通信之外的任何功能,那么这几大因素都是必不可少的。seo解释说,较早期的标准通常只关心如何处理数百个字节的消息,并将这些消息在几百毫秒内发送到300米半径内90%的接收器上。3gpp标准制定的新基准则需要实现每秒千兆字节的吞吐量、99.999%的可靠性以及仅几毫秒的延迟。
sidelink
华为的3gpp代表以及v2x项目的另一位报告员matthewwebb表示,r16还引入了一种名为sidelink的新技术。5g联网的车辆之间能够通过sidelink直接通信,无需经过蜂窝塔中间设备。可以想象,对于在高速路上急速行驶的车辆来说,这有着不同凡响的意义,因为它们能够相互提醒自身的位置。
tseng表示,最初sidelink是v2x的一个组件,但从理论上讲,这项技术可应用于任何两个需要不经过基站而直接通信的设备。工厂机器人就是一个例子,还有大规模铺设的物联网。
定位服务
r16还包括有关定位服务的信息。在过去几代的蜂窝技术中,为了定位手机,我们需要通过周围三个蜂窝塔对手机进行三角测量,即测量每个信号塔与手机信号之间的往返距离。但是,5g网络能够仅通过与一个信号塔的往返时间就可以定位设备。这是因为5g信号塔能够借助大规模多入多出(multi-input multi-output,即mimo)以及波束赋形(beamforming)技术,直接向设备发送精确的信号,因此5g网络能够测量波束的方向、角度以及波束与塔之间的距离,从而定位设备。
专用网络
下面我们来谈一谈专用网络。当提及蜂窝网络时,我们往往会想起覆盖面积广泛的宽带网络,只有这样才能保证我们的设备始终有信号。然而,5g融合了毫米波,这种高频无线电波(30ghz - 300ghz)的传播距离远不及传统的蜂窝信号。毫米波只能在办公楼、工厂或体育场馆内建立网络。就这个规模而言,5g的功能更像wi-fi网络。
未授权频谱
最后我们来讨论一下r16中有关未授权频谱的详细信息。高通公司的工程师以及3gpp的报告人jing jing表示,在r16中,5g蜂窝服务首次包含了未授权频谱。sun表示,将5g扩展到5ghz以及6ghz频段内的非授权频谱合情合理,因为该频段已在全球范围内广泛使用,而且5g正在将蜂窝服务推向更高的频段,因此使用这些频谱也无可厚非。未授权频谱是专用网络的关键,就像wi-fi一样,这些网络可以使用这个频谱,而不必经历严格的授权过程。
r17将“扩展现实”
r16引入了许多5g服务的新领域,但是完成的却寥寥无几。tseng表示:“r17的范围是于去年12月决定的,我们很清楚其中包含了什么。”也就是说,r17会在r16的基础上建立许多模块。例如,r17将包括更多机制,各类设备(不仅限于车辆)都可以利用sidelink。
此外,r17还会包含全新的技术。r17包含一些扩展现实的技术,即同时包含替代现实技术与虚拟现实技术。tseng表示,r17还有一个关于nr-lite的项目,他们将尝试通过20mhz频段来解决物联网覆盖范围的难题。sun表示,r17还包含一个研究项目,重点探索使用52ghz -71ghz范围内频率的可能性,这个频率远高于当今蜂窝网络中使用的频率。
由于受covid-19的影响,r17的最终发布可能会被推迟,对于推动项目发展的小组以及研究小组来说,面对面沟通虽然并非没有可能,但非常困难。但这并不意味着r17的工作会停止。而且,等到r17发布的时候,5g的发展会更加不同寻常。

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