本文来自科技行者（www.techwalker.com），作者：周雅。
3月下旬，3GPP完成了全球5G标准的第三个版本「Rel-17」的功能性冻结（即完成系统设计）——这是一个关键里程碑，意味着5G演进的第一阶段圆满结束。
从技术演进阶段来划分，业界一般将Rel-15/16/17这三个版本称为5G演进的第一阶段；之后的Rel-18/19/20这三个版本，称为第二轮5G创新，或者说是5G Advanced。
Rel-17的来临，将为5G书写哪些新规则？5G未来如何发展？从5G到6G演进又有哪些计划？近期，高通公司中国区研发负责人徐晧博士对此做了一份全面解读。
六大技术升级，强化5G的「端到端能力」
“Rel-17的引入，增强了全新5G系统功能，这些技术是强化端到端5G系统的基础。”徐晧介绍，Rel-17主要在六个关键领域实现了功能提升，包括：「进一步增强的5G大规模MIMO」、「覆盖增强」、「终端节电」、「频谱扩展」、「增强的集成接入与回传（IAB）和射频中继器」、以及「进一步增强的URLLC、企业专网和其它用例」。
1、进一步增强的大规模MIMO。Rel-17中的这一项目专注于为部分关键技术领域带来增强特性，包括增强的多TRP（发射和接收点）部署和增强的多波束运行，在SRS（探测参考信号）触发或切换，以及CSI（信道状态信息）测量或报告方面带来提升。
2、覆盖增强。针对Sub-7GHz、毫米波和非地面网络的多样化部署，Rel-17为上行控制和数据信道设计引入多个增强特性，比如增加重传次数以提升可靠性，以及跨多段传输和跳频的联合信道估计。
3、终端节电。手机通常有三种不同的状态：一是连接态（connected），指的是手机随时要通话的准备状态；二是空闲态（idle），用户不动手机的大部分时间，手机都处于空闲态；第三是非活跃态（inactive），手机是连接的，但信息不多的状态。针对这三种状态，Rel-17引入了一些节电特性：比如，该特性支持减少非必要的终端寻呼接收，无线链路的终端测量放松，以及其它全新功能。
4、频谱扩展。Rel-17中的另一个重要项目就是扩展现有的5G NR设计，从而将毫米波频谱范围从24.25—52.6GHz（FR2-1频段）扩展至71GHz（FR2-2频段）。该特性包括支持全球60GHz免许可频段，助力催生新用例和新部署。
5、增强的IAB和射频中继器。针对更高效的5G部署，尤其是毫米波部署，Rel-17中增强的IAB（集成接入与回传）支持同时收发（即空间分离全双工）；此外Rel-17还引入了简单中继器（即放大和转发中继），成为具备成本效益的基础设施新选项，帮助扩大FDD和TDD的网络覆盖。
6、进一步增强的URLLC、企业专网和其它用例。Rel-17持续为工业物联网等严苛应用带来更好的支持，为URLLC（超可靠低时延通信）引入全新增强特性，比如增强物理层反馈，提升免许可频谱兼容性，终端内复用和优先级排序等功能。
六个项目拓展，5G步入更广阔天地
Rel-17让人们距离万物互联的5G愿景更近一步，包括元宇宙（VR/AR/XR）、5G定位与卫星定位、工业物联网（机器人、矿山挖煤等）、无人机等。同时，Rel-17的六个关键项目也将为广泛的终端和应用带来系统优化。
第一类是「RedCap或NR-Light」。它是Rel-17引入的轻量级5G终端，包括工业传感器、监控摄像头、智能电网相关设备、高端可穿戴设备、高端物流跟踪设备等。支持较低的复杂度和功耗是这类终端的特点，NR-Light是Rel-17和Rel-18及未来版本中将持续演进的技术。
徐晧说：“Rel-17使5G支持从「最高复杂度」到「最低复杂度」的一系列5G终端，Rel-17通过引入NR-Light，让5G NR普及到了更低复杂度的物联网终端。”
·在带宽方面：相比手机等需要支持最高性能的终端，NR-Light不需要支持那么快的速率，因此可以相应地缩窄带宽。5G NR设计的Sub-7GHz频段带宽是100MHz，针对NR-Light，Rel-17将带宽缩窄至20MHz，也就是之前的1/5；5G NR设计的毫米波带宽最大可支持800MHz，Rel-17将其缩窄至1/8，使NR-Light在毫米波频段下能够支持100MHz带宽。
·在天线方面：传统的5G NR终端通常需要配备四根接收天线，而Rel-17将NR-Light终端的接收天线数缩减至一根或两根。Rel-17还使NR-Light终端支持半双工，半双工指的是终端在任何时候要么传输信号、要么接收信号，不能同时传输和接收信号，这样的设计可以使NR-Light终端更节能。
·NR-Light终端还支持更低的发射功率和增强的节电模式，比如在空闲状态下，NR-Light终端可以在1万秒时间内不进行网络连接；即使在积极传送状态下，NR-Light终端也可以做到10秒钟不与基站连接，从而减少不必要的能耗。
·NR-Light还可以支持有限移动性和切换，也就是说NR-Light终端不必每时每刻都与基站保持连接，因此不需要对终端的移动做过多的测量，网络切换速度也可以慢一点，从而减少信令开销以及更好地优化资源管理。
第二类是非地面网络（NTN）。继Rel-16研究之后，Rel-17引入了面向NTN的5G NR支持。引入5G卫星通信，可以在服务匮乏的区域为地面网络提供补充。
“目前，地球上大部分地区还是基于蜂窝网络进行通信；引入卫星通信之后，就可以在海洋等蜂窝网络无法覆盖的地区实现通信连接，因此这是一项很重要的技术。”徐晧表示，面向非地面通信的5G NR主要支持三种类型的应用：一种是基于CPE的卫星回传通信，比如在房屋外接收卫星电视信号的卫星接收器；另一种是与手持设备的直接通信，比如智能手机有接收卫星信号的功能；还有一个是5G物联网（包括eMTC和NB-IoT），比如，在比较荒凉的地区，有森林防火或者天气预测的通信需求，这类通信不需要大面积的网络覆盖支持，因此可以在这些地区安置一些传感器，并让这些传感器与卫星连接，从而实现对此前蜂窝网络难以覆盖地区的通信支持。
第三类是扩展直连通信：基于Rel-16中的C-V2X（蜂窝车联网）5G PC5设计，Rel-17带来一系列全新的直连通信增强特性，比如优化资源分配、节电和支持全新频段。Rel-17还将直连通信扩展至公共安全、物联网等全新用例。
第四类是增强的精准定位：Rel-17进一步提升了5G定位，以满足包括厘米级精度在内的更严苛的用例需求。该项目还包含了其它增强特性，比如降低定位时延，提高定位效率以扩展容量，以及实现更优的GNSS（全球导航卫星系统）辅助定位性能。
第五类是扩展广播/多播：Rel-17中这一项目的研究范畴包括引入独立组网广播增强特性和混合模式多播支持。比如，面向独立组网广播增加对6MHz/7MHz/8MHz载波带宽的支持，以及通过广播和单播间的同时/动态切换为5G NR定义多播操作。
第六类是无界XR（扩展现实）：元宇宙是无处不在的空间互联网，带来跨越实体世界和虚拟世界的个性化数字体验。Rel-17中的XR项目专注于研究和界定各种类型的XR流量（AR、VR、云游戏）。
除上述主要项目之外，Rel-17还有许多较小的5G系统增强特性项目，包括增强的多无线电双连接、多SIM卡支持、更高阶调制、零星数据传输、体验质量、数据采集和RAN切片等。
未来5G将如何发展？
尽管5G Rel-17要在今年6月完成ASN.1冻结（即协议冻结，可进入执行阶段），但3GPP即将展开Rel-18的研究工作。
Rel-18是5G Advanced的首个标准版本，将进一步实现5G愿景，比如覆盖多个关键技术领域、推动5G的均衡演进。
徐晧说，面向未来的5G演进，不同“世界”的融合在近一两年讨论得较多。大多数时候我们谈的是实体世界的通信，包括车联网和物联网等，因为有传感器、手机、其它设备的海量连接，所以产生了大量数据，这些数据能够帮助构建一个非常庞大的数字世界。比如各种各样的数字孪生，一个机床可以有一个数字模型帮助它运转；一些商店可以变成处于元宇宙或者是虚拟世界中的商店；汽车的数字模型，能够模拟汽车状态，帮助监测汽车的情况，通过数字孪生模型预测之后可能遇到的故障，并及时反馈给车主。
“实体世界、虚拟世界、数字世界这三个世界之间的交互，通信技术无疑是这三个世界的融合以及元宇宙中最核心的技术之一。”徐晧强调。
从技术演进时间点来说，徐晧认为，预计2025年左右开始有更多关于6G标准的讨论，2028年左右开始推出6G标准，2030年左右开始商用。但未来五到十年，5G肯定是最主要的研究方向，行业会把5G Advanced不停地往前推进；同时会关注哪些是5G的瓶颈，这些瓶颈如何用6G来解决。
通往6G的主要研究方向，徐晧重点强调了「AI」、「全新的无线设计（包括千兆级的MIMO、毫米波演进、可重配智能超表面、非地面通信等）」、「可扩展的网络架构」、「通信系统的可靠性」四个重点技术。比如，AI可以给移动通信技术研究提供一个全新的方向，如果做出突破，可以逐步使用AI来取代更多通信节点。
