發(fā)布時(shí)間：2021-12-29作者來(lái)源：金航標(biāo)瀏覽：2177
回顧移動(dòng)通信整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的歷史，ITU給3G的命名是IMT-2000，4G命名為IMT Advanced，加上5G的IMT-2020，基本是10年一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。正如在2013年2月，由工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合推動(dòng)成立IMT-2020 (5G)推進(jìn)組，在2019年，同樣由工信部推動(dòng)成立了立足于6G研究的IMT-2030（6G）推進(jìn)組，并于今年6月正式發(fā)布了《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)》白皮書(shū)，闡述了對(duì)于6G總體愿景、八大業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景和10大潛在關(guān)鍵技術(shù)的展望。自此，從標(biāo)準(zhǔn)層面，可以說(shuō)5G已經(jīng)完成了第一階段提供基本完善的標(biāo)準(zhǔn)版本工作，業(yè)界已經(jīng)將目光投向了5G的演進(jìn)和6G新技術(shù)的研究。在R17即將第二階段凍結(jié)之前，我們概述下5G的進(jìn)展，簡(jiǎn)單做一個(gè)總結(jié)。
01 網(wǎng)絡(luò)商用進(jìn)展
中國(guó)5G建設(shè)速度領(lǐng)先全球。據(jù)信通院數(shù)據(jù)，截止到今年5月底，中國(guó)已建成5G基站81.9萬(wàn)個(gè)，盡管與4G基站544萬(wàn)的總數(shù)相比還很少，但已占全球建設(shè)基站總數(shù)的70%以上。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)共上市5G手機(jī)337款，累計(jì)出貨量接近3億，加上海外版機(jī)型，5G手機(jī)接入終端已達(dá)3.1億。
02 5G終端進(jìn)展
終端類別也很豐富，包括416款手機(jī)（至少350款已商用）、144款FWA CPE（56款已商用），106款模組，45款工業(yè)/企業(yè)級(jí)路由器/網(wǎng)關(guān)，等等。占比如下圖所示：
03 5G芯片組進(jìn)展
作為5G終端設(shè)備的基礎(chǔ)，芯片組在很大程度上制約了產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。全球共有高通、聯(lián)發(fā)科、華為海思、三星和紫光展銳5家廠商設(shè)計(jì)和生產(chǎn)5G芯片組。據(jù)GSA數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2021年5月，5個(gè)芯片組廠家共發(fā)布了35個(gè)商用移動(dòng)平臺(tái)和14個(gè)商用的5G調(diào)制解調(diào)器模組。與此同時(shí)，還有4個(gè)移動(dòng)平臺(tái)及5個(gè)5G調(diào)制解調(diào)器模組即將商用，芯片廠家努力擴(kuò)展產(chǎn)品范圍的同時(shí)，終端廠家的芯片組選擇越來(lái)越多。
下圖中統(tǒng)計(jì)了從2018年第四季度到今年5月5G芯片組（移動(dòng)平臺(tái)和調(diào)制解調(diào)器組）的發(fā)布數(shù)量，可以明顯看到加速的趨勢(shì)。
04 5G應(yīng)用進(jìn)展
行業(yè)專網(wǎng)是5G的重要應(yīng)用領(lǐng)域，據(jù)美國(guó)知名調(diào)查機(jī)構(gòu)Grand View Research報(bào)告，預(yù)計(jì)全球?qū)Ｓ?G網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)規(guī)模在2020年至2027年期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為37.8％，到2027年達(dá)到71億美元。隨著國(guó)家和地方政策均鼓勵(lì)5G和行業(yè)的結(jié)合，行業(yè)專網(wǎng)很自然成為運(yùn)營(yíng)商的重要拓展方向。2020年，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商都都發(fā)布了5G專網(wǎng)產(chǎn)品，并和行業(yè)共同推動(dòng)專網(wǎng)的建設(shè)，據(jù)工信部消息透露，目前“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在建項(xiàng)目已超過(guò)1500個(gè)，覆蓋20余個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要行業(yè)。
行業(yè)應(yīng)用層面，在2019年11月發(fā)布《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進(jìn)方案》及隨后的政策、產(chǎn)業(yè)層面的共同推動(dòng)下，大量5G行業(yè)應(yīng)用涌現(xiàn)，今年5月31日，工信部發(fā)布了《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”十個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景和五個(gè)重點(diǎn)行業(yè)實(shí)踐情況》，對(duì)電子設(shè)備制造業(yè)、裝備制造業(yè)、鋼鐵行業(yè)、采礦行業(yè)和電力行業(yè)共5個(gè)行業(yè)的案例，以及協(xié)同研發(fā)設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程設(shè)備操控、設(shè)備協(xié)同作業(yè)、柔性生產(chǎn)制造、現(xiàn)場(chǎng)輔助裝配、機(jī)器視覺(jué)質(zhì)檢、設(shè)備故障診斷、廠區(qū)智能物流、無(wú)人智能巡檢、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等10個(gè)場(chǎng)景就行了發(fā)布，以指導(dǎo)行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展。
05 3GPP R17標(biāo)準(zhǔn)主要項(xiàng)目概述
我們?cè)谌ツ闞16的分析文章《一圖讀懂3GPP R16》中對(duì)R17的主要項(xiàng)目進(jìn)行了匯總，主要如下：
NR多播廣播服務(wù)（NR_MBS）
多播和廣播服務(wù)在4G中就已經(jīng)存在，即3GPP在R9版本定義的eMBMS，可支持包括移動(dòng)電視直播、視頻點(diǎn)播、廣告推送、車載娛樂(lè)、公共安全、場(chǎng)地體育直播等商用用例。在R14版本中進(jìn)一步增強(qiáng)了eMBMS功能，推出了enTV，系統(tǒng)性地定義了如何通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)廣播數(shù)字電視內(nèi)容。
NR_MBS即在5G中提供多播廣播服務(wù)，被中國(guó)移動(dòng)通信第4運(yùn)營(yíng)商——中國(guó)廣電視為差異化的應(yīng)用，實(shí)際上該項(xiàng)目就是中國(guó)廣電提議立項(xiàng)的，該服務(wù)可根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)需求智能、動(dòng)態(tài)切換常規(guī)單播服務(wù)和廣播/組播服務(wù)，在保證網(wǎng)絡(luò)利用效率的同時(shí)融合單播、組播、廣播方式，形成”新廣播”，拓展個(gè)人服務(wù)與行業(yè)服務(wù)的支撐能力。
IIoT和URLLC增強(qiáng)（IIoT_URLLC_enh）
主要目標(biāo)是解決更廣泛用例中的需求。
衛(wèi)星/非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）
為解決偏遠(yuǎn)山區(qū)、海上等場(chǎng)景的通信問(wèn)題，將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等非地面網(wǎng)絡(luò)與5G融合，實(shí)現(xiàn)立體式的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。R16已經(jīng)研究5G NR與非地面網(wǎng)絡(luò)的融合， R17進(jìn)一步研究NB-IoT與非地面網(wǎng)絡(luò)集成。
NR Sidelink增強(qiáng)（D2D）
主要包括 V2X、商業(yè)和關(guān)鍵通信等方面，比如在V2X中利用Sidelink接口（也稱為PC5）在UE之間傳輸V2X消息。還包括實(shí)現(xiàn)一些關(guān)鍵用例中的通用功能，并在滿足特定要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)Sidelink的商業(yè)應(yīng)用、V2X 和關(guān)鍵通信等應(yīng)用場(chǎng)景之間的最大通用性。
IAB增強(qiáng)（NR_IAB_enh）
IAB即5G NR集成無(wú)線接入和回傳，通過(guò)擴(kuò)展NR以支持無(wú)線回傳來(lái)替代光纖回傳，包括帶內(nèi)（接入鏈路與回傳鏈路使用相同頻段）和帶外（接入鏈路與回傳鏈路使用不同頻段），IAB可以大幅降低網(wǎng)絡(luò)部署難度和成本，尤其是毫米波頻段網(wǎng)絡(luò)。R17的IAB增強(qiáng)致力于提升效率和支持更廣泛的用例。包括雙工增強(qiáng)，提高網(wǎng)絡(luò)編碼的潛力，移動(dòng)IAB等。
MIMO進(jìn)一步增強(qiáng)（NR_feMIMO）
進(jìn)一步增強(qiáng)MIMO能力，支持更多用例，支持高速移動(dòng)，更好的支持FDD，改善波束賦形和波束管理，并減少相關(guān)開(kāi)銷等。
動(dòng)態(tài)頻譜共享增強(qiáng)（NR_DSS）
在R16基礎(chǔ)上，R17進(jìn)一步探索更優(yōu)的跨載波調(diào)度方式。
擴(kuò)展支持71GHz
5G NR頻譜范圍分為FR1（410MHz ~ 7.125GHz）和FR2（24.25GHz ~ 52.6GHz）。R17將5G NR的頻段范圍從52.6GHz擴(kuò)展到了71GHz。
5G定位服務(wù)增強(qiáng)階段2（5G_LCS_ph2）
R16中對(duì)LCS進(jìn)行了增強(qiáng)，具體是利用MIMO的多波束特性，定義信號(hào)往返時(shí)間（RTT）、信號(hào)到達(dá)時(shí)間差（TDOA）、到達(dá)角測(cè)量法（AoA）、離開(kāi)角測(cè)量法（AoD）等室內(nèi)定位技術(shù)，定位精度可達(dá)到3-10米。R17旨在為極低延遲和極高精度定位提供支持，包括水平和垂直定位服務(wù)水平、5G定位服務(wù)區(qū)域。該工作項(xiàng)目還將使 MCX UE 能夠使用 5G 定位服務(wù)來(lái)確定其位置。
終端節(jié)能增強(qiáng)（NR_UE_pow_sav_enh）
探索進(jìn)一步降低5G設(shè)備功耗的技術(shù)。
多USIM支持（FS_MUSIM）
支持使用 Multi-USIM 設(shè)備處理移動(dòng)終端服務(wù)的增強(qiáng)功能。
其它R17標(biāo)準(zhǔn)研究項(xiàng)目還包括：SON/MDT數(shù)據(jù)收集增強(qiáng)（NR_ENDT_SON_MDT_enh）、提高能效和覆蓋的增強(qiáng)型中繼（REFEC）、網(wǎng)絡(luò)控制的交互服務(wù)（NCIS）、多設(shè)備和多身份增強(qiáng)（MuDE）、多媒體優(yōu)先服務(wù)第二階段（MBS2）、網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)增強(qiáng)（CAV）、多接入雙連接進(jìn)一步增強(qiáng)（LTE_NR-DC_enh2）等，我們將在另外的文章中進(jìn)行詳細(xì)分析。
06 3GPP R18標(biāo)準(zhǔn)主要項(xiàng)目概述
R18作為5G Advanced的第一個(gè)版本，正處于第一階段提案階段，計(jì)劃將在2021年底的SA#94上結(jié)束，參考「網(wǎng)優(yōu)雇傭軍」文章《5G R18在講什么》收集整理：
網(wǎng)絡(luò)切片接入和支持增強(qiáng)
網(wǎng)絡(luò)切片是5G的關(guān)鍵功能，R18中將繼續(xù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片接入和支持相關(guān)功能進(jìn)行增強(qiáng)，包括：當(dāng)存在不同類型的限制（比如無(wú)線資源、頻段等）時(shí)，支持UE接入網(wǎng)絡(luò)切片，并當(dāng)網(wǎng)絡(luò)切片或分配的資源發(fā)生變化時(shí)，將服務(wù)中斷影響降到[敏感詞]；支持向第三方公開(kāi)網(wǎng)絡(luò)切片控制/配置等服務(wù)等。
5G彈性授時(shí)系統(tǒng)
電力、交通、金融等垂直行業(yè)對(duì)時(shí)鐘同步的要求越來(lái)越高，R16中提供了通過(guò)5G進(jìn)行授時(shí)的手段，5G Timing Resiliency System主要針對(duì)GNSS衛(wèi)星授時(shí)服務(wù)脆弱性，研究與5G系統(tǒng)一致的其他時(shí)鐘同步技術(shù)作為終端用戶的彈性的時(shí)鐘源，以作為GNSS衛(wèi)星授時(shí)的補(bǔ)充、備份或替代。
基于測(cè)距的服務(wù)
測(cè)距是實(shí)現(xiàn)定位的一類算法，有比較廣泛的應(yīng)用范圍，R18將研究測(cè)距服務(wù)需求的相關(guān)規(guī)范，涵蓋UE之間的測(cè)距操作、運(yùn)營(yíng)商對(duì)許可頻譜下的測(cè)距功能的控制、測(cè)距的KPI（距離精度和方位精度等）和安全性方面等。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的低功耗高精度定位
高精度定位是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵應(yīng)用。項(xiàng)目通過(guò)降低定位的功耗和提高定位精度，以滿足更多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的需求，如化工廠、井工礦等危險(xiǎn)場(chǎng)景。
網(wǎng)外鐵路通信
指獨(dú)立于基于網(wǎng)絡(luò)的通信之外的，UE與UE之間的直接通信，被稱作Off-Network技術(shù)，該技術(shù)已在3GPP MCX標(biāo)準(zhǔn)中引入。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，或者在偏遠(yuǎn)山區(qū)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)，鐵路通信可以采用Off-Network來(lái)進(jìn)行通信。3GPP MCX規(guī)范中定義，即使在網(wǎng)絡(luò)可用的情況下，鐵路通信也可以采用Off-Network，R18將研究基于Off-Network的未來(lái)鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)的新用例，以及QoS、優(yōu)先級(jí)、UE ID和位置識(shí)別、多播/廣播/單播、通信范圍、潛在頻譜等相關(guān)技術(shù)。
支持觸覺(jué)和多模態(tài)通信服務(wù)
觸覺(jué)和多模態(tài)通信，指通過(guò)視頻、音頻、環(huán)境感知、觸覺(jué)等影響用戶體驗(yàn)的多種通信信道響應(yīng)輸入，并結(jié)合超低時(shí)延、超高可靠性和安全性等網(wǎng)絡(luò)能力，來(lái)實(shí)現(xiàn)真正的沉浸式用戶體驗(yàn)。為支持觸覺(jué)和多模態(tài)通信服務(wù)，5G系統(tǒng)需滿足不同數(shù)據(jù)流的不同的網(wǎng)速、時(shí)延和可靠性需求，還需要實(shí)現(xiàn)并行多數(shù)據(jù)流的同步。R18將研究涉及觸覺(jué)和多模態(tài)通信技術(shù)的新用例，以及這些用例相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)可靠性、可用性、安全性、私密性、數(shù)據(jù)速率、時(shí)延、傳輸間隔等技術(shù)指標(biāo)。
其它還包括5G智能電網(wǎng)通信基礎(chǔ)設(shè)施、車載5G中繼、住宅5G增強(qiáng)功能、個(gè)人物聯(lián)網(wǎng)等項(xiàng)目，后續(xù)我們將繼續(xù)對(duì)提案及提案的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行跟蹤和相對(duì)比較詳細(xì)的分析。
07 6G愿景、應(yīng)用及潛在關(guān)鍵技術(shù)
總體愿景
從移動(dòng)互聯(lián)（4G）到萬(wàn)物互聯(lián)（5G），6G時(shí)代將實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物智聯(lián)、數(shù)字孿生的總體愿景。擴(kuò)展來(lái)說(shuō)，面向2030年及未來(lái)：
社會(huì)層面：
人類社會(huì)將進(jìn)入智能化時(shí)代，體現(xiàn)出社會(huì)服務(wù)均衡化、高端化，社會(huì)治理科學(xué)化、精準(zhǔn)化，社會(huì)發(fā)展綠色化、節(jié)能化將成為未來(lái)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。
技術(shù)層面：
6G將構(gòu)建人機(jī)物智慧互聯(lián)、智能體高效互通的新型網(wǎng)絡(luò)，在大幅提升網(wǎng)絡(luò)能力的基礎(chǔ)上，具備智慧內(nèi)生、多維感知、數(shù)字孿生、安全內(nèi)生等新功能。充分利用低中高全頻譜資源，實(shí)現(xiàn)空天地一體化的全球無(wú)縫覆蓋，隨時(shí)隨地滿足安全可靠的“人機(jī)物”無(wú)限連接需求。
業(yè)務(wù)層面：
6G將提供完全沉浸式交互場(chǎng)景，多維感知與普惠智能融合共生，虛擬與現(xiàn)實(shí)深度融合。
6G發(fā)展宏觀驅(qū)動(dòng)力
社會(huì)結(jié)構(gòu)變革驅(qū)動(dòng)力：
收入結(jié)構(gòu)失衡要求數(shù)字技術(shù)提升普惠包容；
人口結(jié)構(gòu)失衡呼喚數(shù)字技術(shù)提升人力資本及配置效率；
社會(huì)治理結(jié)構(gòu)變化倒逼社會(huì)治理能力現(xiàn)代化。
經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展驅(qū)動(dòng)力：
經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需要新技術(shù)注入新動(dòng)能；
服務(wù)的全球化趨勢(shì)要求進(jìn)一步降低全方位信息溝通成本。
環(huán)境可持續(xù)發(fā)展驅(qū)動(dòng)力：
降低碳排放、推動(dòng)“碳中和“要求提升能效、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展；[敏感詞]天氣、疫情等重大事件驅(qū)動(dòng)建立更廣泛的感知能力和更密切的智能協(xié)同能力。
6G潛在應(yīng)用場(chǎng)景
沉浸化業(yè)務(wù)
1）沉浸式云XR業(yè)務(wù)，要求端到端時(shí)延＜10ms，用戶體驗(yàn)速率Gbps量級(jí)；
2）全息通信業(yè)務(wù)要求用戶體驗(yàn)速率Tbps量級(jí)；
3）感官互聯(lián)業(yè)務(wù)需要毫秒級(jí)時(shí)延、高精度定位和高安全性（隱私保護(hù)）；
4）智慧交互業(yè)務(wù)要求時(shí)延＜1ms、體驗(yàn)速率＞10Gbps、可靠性達(dá)到99.99999%。
智慧化業(yè)務(wù)
5）通信感知業(yè)務(wù)要求6G網(wǎng)絡(luò)可以利用通信信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)、定位、識(shí)別、成像等感知功能，無(wú)線通信系統(tǒng)將可以利用感知功能獲取周邊環(huán)境信息，智能[敏感詞]地分配通信資源，挖掘潛在通信能力，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)；
6）普惠智能業(yè)務(wù)將個(gè)人和家用設(shè)備、各種城市傳感器、無(wú)人駕駛車輛、智能機(jī)器人等新型智能終端成為智能體，可以通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)、交流、合作和競(jìng)爭(zhēng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界運(yùn)行及發(fā)展的超高效率模擬和預(yù)測(cè)，并給出最優(yōu)決策；
7）數(shù)字孿生業(yè)務(wù)將物理世界中的實(shí)體或過(guò)程在數(shù)字世界中進(jìn)行數(shù)字化鏡像復(fù)制，人與人、人與物、物與物之間可以憑借數(shù)字世界中的映射實(shí)現(xiàn)智能交互。通過(guò)在數(shù)字世界中對(duì)物理實(shí)體或者過(guò)程實(shí)現(xiàn)模擬、驗(yàn)證、預(yù)測(cè)、控制，從而獲得物理世界的最優(yōu)狀態(tài)。數(shù)字孿生要求網(wǎng)絡(luò)具有萬(wàn)億級(jí)連接能力、亞毫秒級(jí)時(shí)延、Tbps級(jí)傳輸速以及安全需求。
全域化業(yè)務(wù)
8）全域覆蓋將地面蜂窩網(wǎng)與包括高軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、中低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、高空平臺(tái)、無(wú)人機(jī)在內(nèi)的空間網(wǎng)絡(luò)相互融合，構(gòu)建起全球廣域覆蓋的空天地一體化三維立體網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供無(wú)盲區(qū)的寬帶移動(dòng)通信服務(wù)。
潛在關(guān)鍵技術(shù)
增強(qiáng)型無(wú)線空口技術(shù)：
無(wú)線空口物理層基礎(chǔ)技術(shù)、超大規(guī)模MIMO技術(shù)、全雙工技術(shù)。
新物理維度無(wú)線傳輸技術(shù)：
智能超表面技術(shù)、軌道角動(dòng)量、智能全息無(wú)線電技術(shù)。
太赫茲與可見(jiàn)光通信技術(shù)：
太赫茲通信技術(shù)、可見(jiàn)光技術(shù)。
跨域融合關(guān)鍵技術(shù)：
通信感知一體化。
內(nèi)生智能的新型網(wǎng)絡(luò)：
內(nèi)生智能的新型空口、內(nèi)生智能的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)：
分布式自治網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、星地一體化網(wǎng)絡(luò)、確定性網(wǎng)絡(luò)、算力感知網(wǎng)絡(luò)、支持多模信任的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全。
6G的研究剛開(kāi)始起步，在此之前，5G將得到更多的部署和應(yīng)用，而5G的成功商用將為6G的演進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考資料
GSA，《5G Devices List Executive Summary 》，June 2021
GSA,《LTE, 5G & 3GPP IoT CHIPSET REPORT: Executive Summary 》，May 2021
GSA，《Networks, Technologies & Spectrum Snapshot》，June 2021
網(wǎng)優(yōu)雇傭軍，《5G R18在講些什么？》，May 2021
IMT-2030（6G）推進(jìn)組，《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書(shū)》，June 2021
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