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2019年，5G开启商用元年。2020年开年，5G智能手机的发布就迎来了一个发布高峰，2月份至今，国内就有10多款5G手机发布。5G手机的数量和销量也迅速增长，根据工信部副部长辛国斌给出的数据，截至3月26日，我国5G手机产品类型76款，累计出货量超过2600万部，其中2020年出货量1300余万部。

5G与4G的一大区别在于，5G不仅会为个人用户提供更好的移动宽带体验，还为汽车、XR（包含VR、AR、MR）、工业物联网等垂直领域进行了专门优化的功能。也就是说，5G网络并不专属于手机、平板等移动终端，垂直领域的应用将是5G未来更大的“战场”。
即将冻结的第二个版本5G标准，指明了5G技术的发展方向以及值得关注的新市场。

1.5G第二个版本标准Rel-16或延迟3个月发布

从1980年左右的第一代移动通信技术，到2020年的第五代移动通信技术，移动通信技术大约每10年就完成一次代际演进。早在2015年，业界探讨5G技术的时候提出的要求是各项技术指标都要比4G好10倍以上，比如速率增加10倍，时延降低为1/10，网络容量增加100倍。

高通中国区研发负责人徐晧在本周的媒体分享会上表示：“2015年设定的5G各项目标比较激进，要达到这些目标有两点非常重要，一个是要合理地运用各种资源，另一个是要合理安排发展规划。”

因此，5G标准的第一个版本（Rel-15）主要是面向智能手机提供增强型移动宽带的特性，5G的另外两大特性关键业务型服务和海量物联则放到了5G后续的标准版本中。

按照之前的规划，5G标准的第二个版本Rel-16在2019年12月结束了第一阶段的工作，2020年3月结束第二阶段的工作，6月份完成标准冻结。

“但受疫情影响，3GPP将提交变更请求（CR）的时间从6月推迟至9月。我们可以理解为疫情对Rel-16版本的影响是向后推迟3个月左右。”徐皓表示，“3GPP目前仍在努力争取使Rel-16第二阶段的工作能够按时完成，并争取在今年6月完成Rel-16规范。”

Rel-16除了继续演进增强移动宽带为手机提供更高速率以及更低功耗以外，还引入5G免许可频谱设计、移动性增强、增强毫米波和中频段载波聚合，以及精准5G定位、URLLC进一步增强以支持工业物联网应用、5G广播等一系列新功能。

徐皓同时表示：“近期的线下会议都取消了，目前的线上会议重点在Rel-16的收尾工作。3GPP也宣布5G标准的第三个版本（Rel-17）讨论的开始时间往后推迟三个月。”

2.支撑5G发展的创新技术

每一代移动技术的标准都建立在前瞻性基础科技研发的基础之上，5G同样如此。比如，5G标准中新增的免许可频谱技术是基于2012年的一项基础科技研发，5G的灵活架构是高通在2014年开始启动的设计。

除此之外，高通基于OFDM 的可拓展空口、基于时隙的灵活框架、先进信道编码、Massive MIMO、移动毫米波技术发明都推动了Rel-15规范。

这其中，基于时隙的灵活框架值得关注。前面已经说过，5G相比4G一个很大的不同就是可以支持广泛的垂直领域应用。因此，需要让5G在架构上能支持未来众多可能发生但尚未定义的全新服务，也就是让5G架构具有前向兼容性。高通发明的基于时隙的灵活框架，在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。徐皓解释，这相当于在一本书中预留了一些空白页，这个空白页可以放置在任何位置，且需要的时候可以随时书写。

这种灵活的架构也能够更好地适应5G技术的发展，减少硬件设备的更新。徐皓对雷锋网表示：“如果能在5G的灵活架构上通过软件升级实现这些新特性和新技术，就无需通过硬件升级的方式更新网络和设备。但如果5G新标准中出现了较大变化的新特性或技术，就需要通过硬件升级的方式实现更新。”

未来，5G技术在低频段的广域网和高频段的毫米波仍将继续演进和创新，低频段可以提供更广的网络覆盖，但全球的低频频谱资源都很有限。毫米波频段可以提供更大的带宽，实现更高速率，但毫米波最适合的是热点覆盖，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。

当然，5G技术在6GHz以下的以频段和毫米波频段的技术仍将持续创新。

5G广域网

MWC 2019上，高通首次宣布在圣迭戈搭建基于3.5GHz频段的独立组网模式（SA）端到端OTA测试网络。2020年，高通有增强了多基站、多用户MIMO网络能力，总计16层，实现高达每赫兹50bits/s的频谱效率，相当于在100MHz带宽下网络速率超过5Gbps。

这个先进5G广域大规模MIMO OTA测试网络对于用于体验的意义在于，当用户位于距离基站超过2000英尺（约610米）范围时，高通搭建的测试网络依然能够为其提供1Gbps左右的下行链路吞吐量。

面向Rel-17，高通也启动了3GPP研究项目，研究5G面向云游戏、VR及AR的支持和优化。这个测试网络还支持创建无界AR原型系统，目标是提供更加沉浸式的用户体验。

在5G广域技术演进方面，高通还进行了两项展示未来5G能力和效率的系统模拟：

• 支持子带全双工大规模MIMO的5G网络系统模拟，可支持同时收发。这不仅能提升整体系统灵活性和频率效率，还可实现更低时延。
• 系统模拟展示了全新Rel-16 5G定位技术，结合多往返时间（多RTT）和到达角（AoA）定位，支持更精确的广域户外定位用例。

5G移动毫米波

除了5G广域测试网络，高通也在圣迭戈对5G户外毫米波测试网络的性能进行了扩展。基于28GHz频段的端到端系统部署了分布式射频拉远（RRH）和中继器，可进一步增强移动性、扩大覆盖范围。

为了测试极端条件下的5G毫米波移动性，高通将搭载骁龙X50的移动测试终端被固定在无人机上，遥控无人机在高通公司园区内穿梭飞行，测试结果显示：毫米波能够支持终端高速移动和身处高处时的稳健连接。

另外高通还展示了利用边缘云处理超低时延高吞吐量持续任务的无界VR。

更进一步，为了让毫米波能够支持更高效的部署、增强移动性以及提高能效，高通完成了三项系统模拟：

• 第一项，系统模拟通过集成接入与回传（IAB）扩大网络覆盖范围，展示更具成本效益的毫米波密集部署。
• 第二项，系统模拟展示了多个发射接收点（多TRP）的优势，多TRP能够支持终端实时连接至多个站址，增强链路可靠性及性能。
• 第三项，系统模拟测试了新的终端节电特性，例如唤醒信号和减少信令，这些特性能够延长5G移动终端的电池续航。

广域和毫米波创新技术以及标准的持续演进，让5G技术正在从智能手机向其它智能终端以及新的行业扩展。

3.新标准指明5G新战场

5G架构的灵活性成为5G支持广泛垂直领域的关键，加上正在演进的5G标准，5G的新战场逐渐明晰。

Rel-16新增了对5G TSN（时间敏感网络）的原生支持，可支持5G联网终端之间的精确时间同步。另外，Rel-16还新增了对企业专网和增强型超可靠低时延通信（eURLLC）的支持，可实现高达99.9999%的可靠性和低至1毫秒的确定性低时延。这一新特性与5G TSN原生支持互为补充。这样的特性能够满足工业4.0等需要TSN的需求。

针对这一特性，高通在圣迭戈展示了TSN OTA现网支持的模拟生产线。要机械臂能够根据看到的零件颜色进行分拣，需要TSN和eURLLC）这两项技术支持，如果没有这两项技术的支持，机械臂就很难精准地把零件分开。

Rel-16的另一项关键新特性是增强型5G定位。据徐皓介绍，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。Rel-17可以实现亚米级精度（比如0.3米以内的绝对精度要求）。

并且，与目前大多数的定位技术不同，Rel-16可以仅用一个基站发射的信号就实现定位，再加上对往返时间以及时间差定位的支持，Rel-16可以对现有的蜂窝通信技术的定位进行增强，且更灵活，能与其它定位技术（如GPS和蓝牙）实现很好地互补。

围绕室内环境的工业互联网，高通展示了利用5G多个发射点测量到达时间差，实现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。

另外，Rel-16中还新新增了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。利用这一特性，能够带来更高安全性、更高能源效率、加速网络效应的5G蜂窝车联网（C-V2X）。

利用这一特性，高通展示了场景中交互性模拟和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。

新标准还能够提供许可、共享和免许可频谱，以及5G企业专网，企业专网不仅能为应用场景量身定制，让专用的本地网络也更容易部署，也能实现更高的安全性。这样，就能够在厂房或者码头等场景组建企业专网实时监测物流情况，快速掌握本地计算和存储等物流信息的更新。

至于第三个标准版本Rel-17，则会开始引入5G物联网技术，更好地支持海量物联网，从eMTC到FeMTC再到eFeMTC，还有NB-IoT都可以演进至5G。

值得关注的是，Rel-17还会引入全新的NR-Light，基于现有的5G技术，带来更低复杂度、更高能效和更低成本的优势，能够应用到高端可穿戴设备、智能电网、高级物流跟踪、健康监测等应用中。

4.雷锋网小结

5G智能手机，只是5G当中重要的应用之一，也只是5G应用的开始。随着5G标准第二版本以及第三版本的发布，5G手机在速率、待机时间、定位等方面都会有提升。

更为重要的是，Rel-16、Rel-17标准将会将5G的战场拓展到AR、工业互联网、汽车、可穿戴等众多场景。在标准演进的过程中，不仅会出现新的应用和设备，支持Rel-15标准的设备要实现更好的功能也需要更新，因此，5G的市场潜力足够巨大，新一轮竞赛刚刚开始。

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原文发布时间：2020-04-02
本文作者：包永刚
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