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毋庸置疑，5G正在全球快速地進行規模化部署。迄今為止，全球已有超過45家OEM廠商已經或即將宣布推出5G終端，超過50家運營商部署了5G商用網絡，超過345家運營商正在投資5G。從終端角度看，2022年5G手機出貨量預計將達到7.5億部，全球5G連接數預計將從2023年的10億個增長到2025年的28億個。

從來沒有“一蹴而就”的5G

圖1顯示的當前全球主要地區5G頻譜劃分/計劃。可以看出，5G頻譜類型包括許可頻譜、免許可頻譜和共享頻譜，全球各主要地區都有從幾百兆赫茲到毫米波頻譜的分布和規劃，但低頻頻譜資源非常有限。

圖1：全球5G頻譜劃分/計劃一覽

而在2015年制定的5G標準的第一個版本(Rel-15)中，雖然定義了三大應用場景：增強型移動寬帶(eMBB)、關鍵業務型服務(URLLC)和海量物聯網(mMTC)，而且各項指標都比較激進，要求比4G好10倍以上，包括時延降低1/10、速率增加10倍、網絡容量增加100倍等。但在實際演進過程中，我們發現5G NR C-V2X(蜂窩車聯網)/NR-Light等技術其實并沒有被引入到Rel-15之中。

圖2是5G技術演進的時間軸。可以看出，Rel-15的主要目標是要能夠實現5G智能手機的應用；Rel-16是將于今年6月凍結的5G標準的第二個版本，除了繼續增強移動寬帶，以更快的上傳與下載速度強化獨立組網(SA)的5G網絡之外，還將進一步完善URLLC功能，并引入5G車聯網技術和免許可頻譜設計(NR-U)技術，這對工業物聯網、車聯網等應用極為關鍵；R17將增加可穿戴設備和更高網絡性能的規范，不過由于受到新冠肺炎疫情的影響，Rel-17工作進度較之原計劃會推遲大概一個季度，但全新NR-Light技術的引入將不會改變。

圖2：5G技術演進的時間軸

眾所周知，移動技術大約每十年完成一次代際演進，每一代移動技術的標準都建立在前瞻性基礎科技研發的基礎之上，5G也不例外，Rel-15中基于OFDM的可拓展空口、基于時隙的靈活框架、先進的信道編碼(包括多邊緣LDPC和CRC輔助極化碼)、大規模天線應用以及移動毫米波技術就是典型代表。

具備前向兼容性，能夠支持未來眾多可能發生但尚未定義的全新服務，這是5G框架具備的巨大優勢之一。在圖3所展示的時間-頻率二維空間中，5G框架在頻域上預留了空子載波，在時域上預留了空白時隙。這就好比在寫一本書的時候，預先留存了一些空白頁，這些空白頁根據系統的設置可以放置在任何地方，系統也可以隨時在空白頁上寫上需要的內容。與之相類似，通信行業今后也可以將eMTC和NB-IoT這兩項應用非常廣泛的4G海量物聯網技術，或者是廣播和C-V2X技術加入到5G架構中。

圖3：通過靈活的時隙框架擴展5G

5G設計中不可缺少的另一項核心技術，則是毫米波。

在舊金山進行的室外毫米波5G網絡模擬實驗中，Qualcomm發現利用現有的4G基站實現了62%的毫米波室外覆蓋，網絡容量提升高達5倍，小區邊緣突發速率和中值突發速率分別達到了320Mbps和1.4Gbps。而在封閉的地鐵站內，如果把Wi-Fi覆蓋換成LTE小基站或者與5G毫米波進行共址，下行/上行鏈路的覆蓋分別達到了96%和97%，而且下行鏈路的中值突發速率可以達到4.6Gbps。

圖4：面向地鐵站部署毫米波

從全球范圍來看，在美國，AT&T、T-Mobile、Verizon等主流運營商都已經提供了毫米波的商用服務；美國以外，意大利、俄羅斯、韓國、日本、東南亞、澳大利亞、拉美也都有在2020年或2021年部署毫米波的計劃。中國在毫米波試驗和頻譜規劃上也正在推進，很可能于2021年或之后進行毫米波的部署。

標準可能會遲到，但從不會缺席

按照之前的規劃，Rel-16版本在2019年12月結束物理層階段的工作之后，將在2020年3月結束第二階段工作，并于6月完成標準凍結。但受此次疫情影響，3GPP將提交變更請求(CR)的時間從6月推遲至9月，R17的預定日期也將推遲到2021年12月。不過，Qualcomm中國區研發負責人徐晧博士對《國際電子商情》表示，從目前的發展情況來看，運營商網絡部署的重點在SA網絡上，而SA網絡的覆蓋還需要一段時間。因此，R16規范的延遲發布，并不會對目前的5G網絡建設產生很大影響。

“疫情確實給5G商用帶來了很多不確定性”，徐晧說，雖然目前國內的疫情得到了很好的控制，在較短時間內能夠復工，但由于疫情在海外許多國家蔓延，使得5G商用的不確定因素增多了，但整體來看，疫情對5G商用的影響是短暫且有限的。

在中國，國家正在力推“新基建”，各地也加快了5G網絡的建設速度。網絡側，根據運營商公開的信息，中國三大運營商計劃在2020年建設超過50萬個5G基站。其中，中國移動在2019年底建設的5G基站總數為5萬個，截至2020年2月，這一數字已經超過8萬個；中國電信計劃今年上半年要追回受疫情影響的5G建設計劃；中國聯通則表示將于今年第三季度完成全年的計劃。

終端側，雖然受疫情影響大部分人仍隔離在家，但全球5G智能手機的發布卻達到了高峰。數據顯示，今年1月，中國市場5G手機出貨量接近550萬部，市場占比26%；而在隨后的2個月內，國內已經有數十家手機廠商及品牌陸續發布了5G旗艦智能手機，為消費者帶來了豐富的5G終端選擇。

同時，伴隨著新應用的不斷涌現，移動連接需求也在不斷增加，這也給5G帶來了不少發展機遇。根據工信部的數據，今年1月至2月，移動互聯網累計流量達到235億GB，同比增長44.2%；2月戶均移動互聯網接入流量達到8.88GB，同比增長45.5%。這意味著，疫情期間，消費者對移動互聯網的需求反而比以前更高了。

R16/R17會帶來什么？

盡管Rel-16/Rel-17版本會略有推遲，但這并不會影響人們對于5G NR研發和未來版本演進的持續關注。根據徐晧的介紹，持續增強6GHz以下和毫米波通信能力，降低功耗，增加更多對于毫米波波束的增強功能，引入集成接入回傳(IAB)節點，會是Rel-16的首要任務。在此基礎上，Rel-16版本還將引入全新的5G免許可頻譜設計、增強毫米波與中頻段的載波聚合和移動性、支持精準的5G定位、更強的URLLC功能以支持工業物聯網應用和5G廣播，Rel-17則會在上述功能基礎上再進一步增強。

圖5：持續增強的eMBB技術

接下來，我們即將看到的，是R16/R17在下一個十年即將為我們帶來的驚喜。

• XR應用中的分布式處理

在未來的一個XR應用場景中，消費者能夠通過XR眼鏡以3D的角度觀看物體，比如在選車時可以實時變換車內座椅的顏色。那么，是哪些核心技術在支持這樣的應用呢？

“一方面，我們需要做到高集成度以及最大限度地降低芯片的能耗；另一方面，需要做一定的分布式處理。”徐晧對此解釋說，所謂的分布式處理，是指把XR眼鏡上至關重要的部分放在終端側處理，然后通過邊緣云進行處理增強，兩者之間通過強有力的5G連接確保在XR眼鏡和邊緣云之間有低時延、高容量且非常可靠的連接，這涉及到5G超可靠低時延通信(URLLC)、邊緣云計算(Edge computing)和分離式渲染(split rendering)等技術。

圖6：XR應用場景中的分布式處理

• 廣域5G演進

圖7展示的是16層MU-MIMO帶來的網絡容量增益。數據顯示，該網絡能夠實現高達每赫茲50bits/s的頻譜效率，這相當于在100MHz帶寬下網絡速率超過5Gbps。即便當用戶位于距離基站超過2000英尺(約610米)范圍時，測試網絡依然能夠為其提供1Gbps左右的下行鏈路吞吐量。值得一提的是，該網絡還支持創建無界AR(Boundless AR)原型系統，用戶可通過連線AR眼鏡沉浸式體驗戶外流媒體視頻傳輸和移動云游戲。

圖7：16層MU-MIMO帶來的網絡容量增益

• 移動毫米波演進

在圖8的演示中，為了測試極端條件下的5G毫米波移動性，搭載驍龍X50的移動測試終端被固定在無人機上，遙控無人機在公司園區內穿梭飛行。測試結果顯示：手持終端可在毫米波和RRH之間近乎無縫切換，毫米波也能夠支持終端高速移動和身處高處時的穩健連接，

圖8：通過固定在無人機上的移動測試終端，測試5G的極致移動性

• 面向垂直領域的工業物聯網和企業專網

5G三大應用場景在一個現代化工業4.0的車間里都能夠得到體現：大量傳感器需要5G海量物聯網技術來支持；工作人員佩戴的VR/AR眼鏡和手機終端屬于增強型移動寬帶；自動導引運輸車和工業機器人需要超可靠低延時，是5G與自動駕駛/工業制造相結合的代表。涉及的技術包括靈活的頻譜分配、超可靠低時延通信(URLLC/協作多點)、時間敏感網絡(TSN)等

徐皓認為面向工業物聯網用例的5G企業專網將有望實現快速興起。在他看來，企業專網的優勢來自以下三方面：第一，能夠量身定制地優化應用場景，設置一些服務定性指標，更好地支持生產需求，第二，專用網是本地網絡，容易部署，也比較容易獨立地達到企業想要的一些功能特性；第三，更安全，可以將很多敏感數據存在本地，不需要傳到公用網，從而實現數據安全。

圖9：5G TSN支持的工業物聯網傳送帶測試臺

• 5G室內精準定位

從Rel-16和Rel-17的精準定位來說，Rel-16可以支持在80%的時間實現室內3米和室外10米的定位精度，相比目前大多數定位技術使用的三點定位法，Rel-16可實現單基站定位；Rel-17在精度方面甚至達到亞米級精度(滿足0.3米以內的絕對精度要求)，時延降低至10毫秒以內，可同時支持數百萬部終端。

圖10:5G NR定位技術

• 支持可靠多播的5G C-V2X演進

其實Rel-14和Rel-15版本已經能夠支持基本的V2X功能。在未來5G標準中，C-V2X將繼續帶來更高的安全性(包括實時情境感知、全新類型傳感器數據共享)、更少的行車時間(協作式駕駛提高整體行駛效率)和加速的網絡效應。在圖11展示的場景中，無論車輛是否具備C-V2X支持，當其駛近交叉路口時，都能夠綜合速度和距離因素，及時獲知即將穿越路口的車輛尚未減速。

圖11：試駕測試5G C-V2X可靠多播

• 海量物聯網。

圖12展示了5G物聯網技術演進路線圖。可以看出，進一步滿足海量物聯網對遠距離覆蓋、10年以上電池壽命、大規模設備支持的需求，是eMTC和NB-IoT未來演進的方向。

圖12：eMTC和NB-IoT的未來演進方向

此外，5G NR-Light技術的引進也頗具看點。5G NR-Light基于現有的5G技術，通過采用性能提升的半雙工控制信道設計，減少終端元器件數量，從而降低復雜度和成本，提升效率，讓5G NR芯片能夠應用到高端可穿戴設備、智能電網、高級物流跟蹤、健康監測等應用中，從而與Embb/URLLC、eMTC/NB-IoT共同搭建起面向三個不同層級的物聯網技術。