帶你讀《6G重塑世界》第二章5G 加速社會的數字化轉型2.2 5G 的全新能力（一）

5G标準的第一階段（Release15）主要聚焦 5G商用初期個人和行業的迫切需求，重點關注 eMBB以及簡化的 uRLLC場景，暫時沒有針對 mMTC場景的設計标準，而主要依靠 NB-IoT和 eMTC來提供 mMTC場景的支援能力。為此，Release 15定義了 5G系統的核心構架，包括 5GC（5G核心網）、SA（獨立組網）和 NSA（非獨立組網）方案，同時也針對5G系統的基本架構和核心功能進行了定義。下面從網絡營運和業務提供的角度，全面闡釋 5G的全新空口能力、服務化和網絡切片、移動邊緣計算（MobileEdgeComputing，MEC）、能力開放等新特征。

2.2.1         全新空口能力[3]

5G第一次将服務的重點轉向了垂直行業，是以從5G研發之初，業界就對 5G需要覆寫的應用場景達成了共識，即包括增強型移動寬帶（eMBB）、低成本低功耗的大規模機器型通信（mMTC）、超可靠低延遲時間通信（uRLLC）。針對上述應用場景，ITU-R和 3GPP 詳細定義了相應的性能需求，例如，20Gbit/s的峰值資料速率、0.5ms空口傳輸時延、比 4G提高 3～5倍的頻譜效率、每平方千米吉比特的連接配接密度、每平方千米 10Tbit/s的業務密度以及 100倍的能效提升等。為了保持整個生态系統的可持續發展，我們期望  5G   具有極低成本特性，每比特成本效益能提高1000倍。

5G标準的第一個版本（Release15）通過靈活統一的 5G新空口設計滿足 5G多場景和多樣化的業務需求，與垂直行業應用需求相關的能力如下。

·  低延遲時間：5G要求達到 0.5ms單向空口時延，對網絡排程時延及系統靈活性提出更高要求。Release15标準通過引入靈活幀結構、短時域排程單元、免排程傳輸、移動邊緣計算（端到端時延可降至    10ms）等技術滿足低延遲時間需求。

·  高可靠：5G通過提高編碼備援度、提高排程優先級、降低編碼階數、多次傳輸等，已可以支援資料包大小小于 32byte的 99.999%的高可靠應用。

·  高速率：5G面臨高速率、高容量等要求，頻譜效率需提升至 4G的 3～5倍以滿足使用者需求。Release15标準通過大帶寬（100MHz，400MHz）、大規模天線和 MU-MIMO增強、取消公共參考信号（CRS）、信道資訊回報設計、Polar/LDPC編碼及毫米波（5G商用初期未引入）等技術提升 5G峰值速率和容量，單使用者峰值速率可達10Gbit/s。

·  廣覆寫：5G部署頻段較高，基于現網 4G站址進行建設實作連續覆寫存在一定困難。Release15标準通過大規模天線設計、廣播信道波束掃描、控制信道覆寫增強、高功率終端等技術擴充了 5G 網絡覆寫能力。

·  高速移動：針對高鐵等特定場景，抑制 500km/h高速場景下信道時變快、頻率偏移大、切換頻繁的影響。Release15通過參考信号設計、随機接入流程設計、系統參數優化等技術保證高速移動的性能。

5G标準的第二個版本（Release16），對 5G網絡的性能和能力進行了持續的優化和提升，拓展支援更廣闊的垂直行業應用。一是解決5G網絡的個性化問題，如 5G遠端基站的幹擾管理、高頻無線回傳（IAB）、大規模天線增強、終端功耗的降低等；二是增強垂直行業應用，如面向低成本、中高速率的物聯網，進一步增強 V2X、uRLLC和工業物聯網（IIoT）應用；三是深度挖潛 5G網絡能力，包括5G空口定位、大資料采集與應用等新能力。與垂直行業賦能相關的能力增強包括如下幾種：

·  實作米級定位（室外水準定位精度 10m，室内水準定位精度 3m），并與衛星、藍牙、傳感器等技術結合進一步實作亞米級定位；

·  通過終端節能，延長電池工作時間，可以在中等業務負載下，節約空口能耗

35%左右，節約整機能耗 11%左右；

·  移動性增強方面，“0”ms  方案能避免切換中的使用者面資料中斷，保證  UE在切換過程中一緻性的速率體驗，而基于條件切換的魯棒性增強方案能提升控制面的魯棒性，提升切換的成功率；

·  uRLLC增強，在滿足空口低延遲時間需求（如 0.5～1ms）的同時，增加對更大資料速率的支援，将端到端可靠性從 99.999%提高到 99.9999%；

·  5GV2X，滿足業務 3～10ms端到端時延、99.999%的可靠性、10～1000Mbit/s高速率等需求，實作 5GV2X與 LTEV2X的互補共存；

·  空天地一體通信，為後續面向 5G演進的空天地一體網際網路絡的關鍵技術研究打牢基礎。

總體而言，Release16技術演進将有助于進一步提升 5G網絡服務品質、提升使用者體驗，擴大 5G産業規模，更好地賦能各行各業轉型和能力更新。

5GRelease17标準會引入面向垂直行業應用的進一步能力提升，如 V2X增強、IIoT增強、空口定位能力增強、NTN空天一體通信等；另一方面，Release17标準也會考慮新增一些新的功能，滿足新場景下的新需求，使得 5G網絡功能更加完備、網絡性能更加穩健，比如支援更高速率要求的大規模物聯網（mMTC）解決方案、輕量級NR設計、簡化的多點傳播廣播傳輸（MBMS）、無線網絡切片增強、公共安全等。

總之，從 5G新空口的标準發展可以看出，5G系統對垂直行業的支援正在不斷完善和增強，必将能夠更好地支援5G 與垂直行業應用的結合。