5G新空中接口(5G New Radio，5G NR)在今年2月的世界行動通訊大會(Mobile World Congress，MWC)上引起熱烈討論，在3月杜布羅夫尼克(Dubrovnik)的會議中以RP-170741提案獲得3GPP正式同意。接著7月10號中興通信與中國聯(lián)通(China Unicom)合作于3.5GHz頻段進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)5G傳輸。

 

為了進(jìn)一步了解，我們來探討所有相關(guān)內(nèi)容。先簡單概述5G NR，之后再介紹于杜布羅夫尼克中通過的非獨(dú)立式5G NR(NSA 5G NR)版本。

 

為了提升行動通訊帶寬到每秒千兆位(Gbps)，高通(Qualcomm)開發(fā)統(tǒng)一空中接口(Unified Air Interface，UAI)與網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而發(fā)展出5G NR，對于汽車、醫(yī)療與工業(yè)服務(wù)市場至關(guān)重要，也可應(yīng)用在持續(xù)發(fā)展中的廣大物聯(lián)網(wǎng)市場(圖1)。

 

圖1 在最后發(fā)展階段會是一個(gè)完全統(tǒng)一互聯(lián)的平臺，但從現(xiàn)在到那個(gè)時(shí)候，5G NR需要在獨(dú)立式與非獨(dú)立式于2018年整合之前，先分開運(yùn)作。(圖片來源：高通)

 

新的空中界面的設(shè)計(jì)目的除了解決這些應(yīng)用的問題，也結(jié)合彈性的頻譜使用方法、整體上較低的延遲與每位較低的成本。

 

建構(gòu)于LTE的基礎(chǔ)之上，5G NR在接口與調(diào)變方面選擇動態(tài)、低延遲分頻雙工(FDD)及分時(shí)雙工(TDD)的多重存取正交分頻多任務(wù)(multiple-access OFDM)的優(yōu)化版本，使其可兼容于目前現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)與之后LTE的發(fā)展方向。此技術(shù)還強(qiáng)調(diào)使用大規(guī)模多重輸入多重輸出(Massive MIMO)、波束成形(beamforming)與低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)，以及運(yùn)行在6GHz以上或以下的頻段。

 

選擇使用多重存取OFDM相對容易被理解，OFDM已經(jīng)廣泛地被使用與了解，從早期的Wi-Fi 802.11g到行動通訊的LTE與LTE-Advanced Pro皆使用此技術(shù)。

 

以上是比較容易的部分。市場上對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笳焖僭黾樱容^困難的是讓5G NR標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)獲得通過，以滿足此需求。

 

 

在巴塞隆納的世界行動通訊大會中，高通與一些公司，包括NTT DoCoMo、南韓SK電訊 (SK Telecom)、沃達(dá)豐(Vodafone)和愛立信(Ericsson)連手提出想法，讓5G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過程中以兩種版本并行。

 

但是他們?nèi)悦媾R進(jìn)退兩難的局面，從邊緣接口(edge interface)到核心網(wǎng)絡(luò)(core network)，這個(gè)5G NR的提案將會帶來許多改變，而且依照此方式進(jìn)行的話會耗費(fèi)太多時(shí)間。數(shù)據(jù)需求已在網(wǎng)絡(luò)邊緣急劇增長。

 

之后在杜布羅夫尼克舉行的3GPP無線接取路(Radio Access Network，RAN)全體會議中，一群5G NR的支持者，包括AT&T、英國電信(British Telecom)、阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)、博通(Broadcom)、德國電信(Deutsche Telecom)、愛立信、華為、諾基亞與高通提出一個(gè)解決方案。他們提出RP-170741提案，將5G分成非獨(dú)立式與獨(dú)立式(SA)5G NR，分成兩部分進(jìn)行將可一邊推動5G NR成長，一邊為核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供時(shí)間。

 

非獨(dú)立式是將使用現(xiàn)有的LTE無線電與核心基礎(chǔ)架構(gòu)做為基石，在增加新的5G載波時(shí)，進(jìn)行行動管理與覆蓋。RP-170741的提議者將專注在2019年建立增強(qiáng)型行動寬帶(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)的5G NR，此為3GPP第十五版(Release 15)中的其中一部分，比起當(dāng)初時(shí)間表預(yù)定的時(shí)間提早了1年。在3GPP的術(shù)語中，快速追蹤的無線電被稱為「非獨(dú)立式5G NR部署情況選項(xiàng)3(NSA 5G NR deployment scenario Option 3)」。

 

但是，請注意，RP-170741的提議者并沒有擺脫5G NR與獨(dú)立式(圖2)，他們?nèi)员仨毚_保非獨(dú)立式與獨(dú)立式之間具有共同性與兼容性。獨(dú)立式5G NR將包含完整的使用與控制能力，采用由3GPP所建立的5G核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

 

圖2 RP-170741提案中指出，支持者必須在12月前完成非獨(dú)立式5G NR的第三階段，并于2018年3月前提供可實(shí)施的版本(ASN.1)。 (圖片來源：3GPP)

 

根據(jù)RP-170741提案，非獨(dú)立式5G NR第三階段完成的時(shí)間點(diǎn)落在2017年12月，可實(shí)施的版本需要在2018年3月前完成。此提案也指出第三階段中獨(dú)立式與非獨(dú)立式的L1和L2用戶平面(User Plane)完成的時(shí)間點(diǎn)落在2017年12月。此外，必須執(zhí)行目前第15版(Rel-15)獨(dú)立式5G-NR的時(shí)程表(第三階段完成的時(shí)間點(diǎn)落在2018年6月，2018年9月凍結(jié)ASN.1)。

 

中興通信與中國聯(lián)通測試sub-6GHz非獨(dú)立式5G NR網(wǎng)絡(luò)

 

值得一提的是，在全面實(shí)施前，3GPP提案只提供了非獨(dú)立式5G NR 6個(gè)月的提前開始時(shí)間。然而，這些是目前業(yè)界正在運(yùn)作的時(shí)間表，最近中興通信與中國聯(lián)通在中國廣東省進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測試，提供了我們一些觀點(diǎn)。

 

在7月10日，這兩間公司宣布他們使用Massive MIMO技術(shù)在3.5GHz頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，速率已經(jīng)達(dá)到每秒2Gbps，中興通信支持非獨(dú)立式與獨(dú)立式分開運(yùn)行的提案，因此該公司的測試結(jié)果將會被納入非獨(dú)立式提案中。也有不同公司透過合作進(jìn)行測試，像是高通、愛立信和中興通信合作，宣布與AT&T、中國移動、NTT DoCoMo、SK電訊、澳大利亞電信(Telstra)和沃達(dá)豐進(jìn)行5G NR的測試，測試的頻段為3.3GHz~5GHz、28GHz與39GHz。

 

本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。