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5g标准有哪些?5g标准的制定及应用
2020-01-11 03:22:24  来源:人民网 
5g标准有哪些?5g标准的制定及应用

5g可以说是当前最热门的话题了,围绕5g展开的多项讨论也逐渐地开始实施了,就比如5g标准吧,从前几年就开始制定了,截止今年年底就可制定完成,那目前已经制定的5g标准有哪些呢?下面贤集网小编来给大家说说5g标准的制定及应用,以供大家了解。


什么是5g标准?


最初,该术语由国际电信联盟的IMT-2020标准定义,该标准要求理论峰值下载容量为20千兆位,以及5G网络的其他要求。然后,行业标准组3GPP准备了5G NR(新无线电))标准与LTE一起作为提交IMT-2020标准的提案。

5g标准有哪些?5g标准的制定及应用

国际电联将5G网络服务分为三类:增强型移动宽带(eMBB)(手机),超可靠的低延迟通信(URLLC)(包括工业应用和自动驾驶汽车),和大规模机器类型通信(MMTC)(传感器)。初始5G部署将集中在embB基因和固定无线,这使得使用许多相同的能力embB基因的。5G将使用现有LTE频率范围(600 MHz至6 GHz)以及毫米波(mmWave)频段(24-86 GHz)的频谱。5G技术必须满足ITU IMT-2020要求和/或3GPP Release 15;而IMT-2020指定子6 GHz频段的20 Gbit/s的,5G高速数据传输率是类似于4G。


IEEE涵盖了5G的几个领域,核心重点是远程无线电头端(RRH)和基带单元(BBU)之间的有线部分。在1914.1标准集中在网络体系结构和划分成两个按键部分RRU与BBU之间的连接。分配器单元(DU)的无线电单元(RU)是NGFI-I(下一代前传接口),DU到中央单元(CU)是NGFI-II接口,允许更多样化和成本有效的网络。


NGFI-I和NGFI-II已经定义了性能值,应该对其进行编译以确保能够承载由ITU定义的不同业务类型。1914.3标准正在创建一种新的以太网帧格式,能够以更有效的方式传输IQ数据,具体取决于所使用的功能划分,这是基于3GPP功能分裂的定义。正在更新IEEE组内的多个网络同步标准,以确保RU处的网络定时准确性保持在其上承载的业务所需的水平。


5g标准有哪些?


一、5G空口物理层与其他各层的关系


1.总体架构


如图1所示,5G空口由Layer 1(物理层)、Layer 2(第二层即媒介接入控制层)、Layer 3(第三层即无线资源控制层RRC)组成。其中:(1)Layer 1是UE(用户5G终端设备)与5G无线网络之间的接口,Verizon的TS V5G.200系列标准对5G的Layer 1进行了规范;(2)Verizon接下来将要发布的TS V5G.300系列标准将对5G的Layer 2、Layer 3进行规范。

5g标准有哪些?5g标准的制定及应用

具体地,Verizon的TS V5G.200系列标准目前共有4份,分别为:


(1)TS V5G.201:“Verizon 5G Radio Access(V5G RA);Physical layer–General descripTIon”(物理层总体描述);


(2)TS V5G.211:“Verizon 5G Radio Access(V5G RA);Physical channels and modulaTIon”(物理信道与调制);


(3)TS V5G.212:“Verizon 5G Radio Access(V5G RA);MulTIplexing and channel coding”(复用与信道编码);


(4)TS V5G.213:“Verizon 5G Radio Access(V5G RA);Physical layer procedures”(物理层流程)。


其中,上述后面3份5G无线接入空口标准相互间的关系如图2所示。

5g标准有哪些?5g标准的制定及应用

2.协议栈低层向高层提供的服务


SAPs(业务接入点):上文图1中,位于最底层的Layer 1向上层提供数据传输服务,Layer 1与Layer 2之间通过传输信道来传送“如何通过空口来传输信息”,Layer 2与Layer 3之间通过不同的逻辑信道来传送“信息是何类型”消息。


物理层的功能:为了向上层提供数据传输服务,Verizon对5G无线接入空口的物理层所应具备的功能进行了规范:(1)传输信道的误码检测并反馈至更高层;(2)传输信道的FEC(前向纠错)编码/解码;(3)混合式ARQ(自动重发请求)的软性结合(soft-combining);(4)编码传输信道的速率适配(面向物理信道);(5)将编码传输信道映射至物理信道;(6)物理信道的功率加权;(7)物理信道的调制与解调;(8)频率同步与时间同步;(9)无线特性测试并反馈至更高层;(10)MIMO(收/发端多天线)处理;(11)发射分集;(12)RF(射频)处理。


二、对5G空口物理层的总体描述


TS V5G.201对5G空口的物理层(Layer 1)作了总体描述。下文介绍TS V5G.211、TS V5G.212、TS V5G.213这3份Verizon的5G空口无线接入标准的主要内容。


1.多址接入


在Verizon所规范5G无线接入空口物理层中,上行与下行的多址接入技术均是基于具备CP(循环前缀)的OFDM(正交频分复用)。而且,如果采取TDD(时分双工)机制,则可支持以半双工模式运行。


另外,还可支持单个成员载波达到最大100 MHz的物理带宽。一个资源块的时间长度为0.1毫秒,其中包含12个子载波,每个子载波的物理带宽为75 kHz。


一个无线帧的时间长度为10毫秒,由50个子帧组成,每个子帧的长度为0.2毫秒(10÷50=0.2)。基于子帧,可实现对于数据传输链路方向(上行或下行)的动态配置。其中,每个子帧均可配置成下行控制/数据与上行控制/数据的如下四种组合中的任意一种:(1)含有下行控制信息与下行数据信息的一个子帧;(2)含有下行控制信息、下行数据信息与上行控制信息的一个子帧;(3)含有下行控制信息与上行数据信息的一个子帧;(4)含有下行控制信息、上行数据信息与上行控制信息的一个子帧。


Verizon所规范5G无线多址接入技术可支持模拟波束赋形,而且还可以实现根据移动性支持的需求对波束的指向进行动态配置。另外,在进行MIMO传输时,支持作数字预处理。下行方向支持最大8根天线的MIMO配置,从而可支持最大8条流的多层下行传输(每个5G用户终端处理最大两个流)。此外,也可支持每个5G终端最大处理两个流的多层上行传输。还可支持多个(最高可达8个)小区的上行与下行数据的汇聚。


2.物理信道与调制


TS V5G.211标准对5G空口的下行物理信道及上行物理信道分别作了定义,还描述了5G空口物理层物理信道的特性、物理层信号的产生及射频调制。


总体看来,TS V5G.211标准确定了:(1)物理信道结构、帧格式、物理资源元素等;(2)调制映射方式(BPSK、QPSK等);(3)上行及下行的物理共享信道;(4)上行及下行的参考信号;(5)随机接入信道;(6)主/备同步信号;(7)上行及下行的OFDM(正交幅度调制)信号生成;(8)信号加扰、调制及上变换;(9)上/下行时间关系(Uplink-downlink TIming relations);(10)层映射(Layer mapping)及上行/下行的预编码。


Verizon所定义的5G空口下行物理信道包括:(1)xPDSCH(5G无线下行物理共享信道);(2)xPDCCH(5G无线下行物理控制信道);(3)xPBCH(5G无线下行物理广播信道);(4)ePBCH(5G无线下行物理扩展广播信道)。


Verizon所定义的5G空口上行物理信道包括:(1)xPRACH(5G物理随机接入信道);(2)xPUSCH(5G无线上行物理共享信道);(3)xPUCCH(5G无线上行物理控制信道)。


此外,5G信号的类型已被Verizon分别定义为“参考信号”及“同步信号”。


5G无线射频信号(包括上行信号与下行信号)的调制技术,可从QPSK、16 QAM、64 QAM这3种里面灵活选择。


3.复用、信道编码与交织


TS V5G.212标准对5G空口的传输信道、控制信道数据处理(具体包括复用、信道编码与交织)进行了规范:(1)信道编码技术;(2)物理层(Layer 1)及MAC层(Layer 2)控制信息的编码;(3)交织;(4)速率适配。


Verizon所规范的5G无线物理信道编码技术包括:(1)咬尾卷积编码(Tail biting convolutional coding);(2)LDPC编码;(3)Turbo编码(此为可选方式)。


4.物理层工作流程


TS V5G.212标准对5G空口的物理层流程特性,明确了:(1)同步流程(包括小区搜索流程及时间同步);(2)功率控制流程;(3)随机接入流程;(4)与下行物理共享信道相关的流程,包括CSI(信道状态信息)反馈报告;(5)与上行物理共享信道相关的流程,包括5G终端探测、HARQ ACK/NACK检测;(6)物理共享控制信道流程,包括对共享控制信道的指配/分配;(7)波束捕获流程。


Verizon所定义的5G空口物理层工作流程包括:(1)小区搜索;(2)上行同步与下行时控;(3)与随机接入相关的流程;(4)与HARQ(混合式自动重传请求)相关的流程;(5)波束捕获。


Verizon所定义的5G空口规范,也可支持进行干扰协调———将可通过在频域、时域及功率域进行物理层资源的控制来实现。


5.物理层测试


5G用户终端及5G Node-B(5G基站)可以对5G无线特性进行测试,并可将测试结果上报至5G网络中的更高层。


5g标准的制定:


5g标准是如何制定的?根据3GPP此前公布的5G网络标准制定过程,5G整个网络标准分几个阶段完成。R15阶段,预计到2018年6月,完成独立组网的5G标准(SA),支持增强移动宽带和低时延高可靠物联网,完成网络接口协议。R16阶段,预计在2019年12月,完成满足ITU(国际电信联盟)全部要求的完整的5G标准。整个5G标准在ITU会议上全面通过,预计还要到2020年。


有厂商透露,3GPP的工作方式是以达成共识为目的。一个提案得以通过,唯一的要求是没有任何公司反对,而不在于有多少公司赞同。基于各厂商的专利储备和利益考量,每个提案最初都有很多公司反对,提案很少可以原封不动地通过,因此,需要把很多提案留到下一次会议中继续讨论。也需要不断否定、修正一些提案,以达到话语权较大的企业最终一致通过的结果。


据知情人士透露,在两次会议期间,拥有重要专利的厂商会进行争取、斡旋,如对对方减免部分专利授权费用等,以此“拉票”。因此,每家公司都有可能会基于自己的利益最大化而更新自己的立场,在下一场投票中将票投给不同的方案。也正是在这样的过程中,最终统一方案。


为什么还会涉及ITU的认定通过?对此,项立刚解释指出,作为推动5G标准的国际标准化组织机构,3GPP的成员大部分由专业协会和企业组成,全球企业都可申请加入,它所推动的是行业和企业、专家反复深入讨论基础上达成的技术标准。5G技术标准由3GPP确定之后,也会经过ITU国际电信联盟认定。“一定程度上,ITU成员代表是其所在国及政府立场,ITU的会议通过,某种程度上相当于‘盖章\\’认定,代表一项标准的方案被承认为最后的官方结果,也意味着这一国际标准的正式确定”,项立刚表示。


5g标准的应用:


应用一:车联网与自动驾驶


车联网技术经历了利用有线通信的路侧单元(道路提示牌)以及2G/3G/4G网络承载车载信息服务的阶段,正在依托高速移动的通信技术,逐步步入自动驾驶时代。根据中国、美国、日本等国家的汽车发展规划,依托传输速率更高、时延更低的5G网络,将在2025年全面实现自动驾驶汽车的量产,市场规模达到1万亿美元。


应用二:外科手术


2019年1月19日,中国一名外科医生利用5G技术实施了全球首例远程外科手术。这名医生在福建省利用5G网络,操控30英里(约合48公里)以外一个偏远地区的机械臂进行手术。在进行的手术中,由于延时只有0.1秒,外科医生用5G网络切除了一只实验动物的肝脏。5G技术的其他好处还包括大幅减少了下载时间,下载速度从每秒约20兆字节上升到每秒50千兆字节——相当于在1秒钟内下载超过10部高清影片。5G技术最直接的应用很可能是改善视频通话和游戏体验,但机器人手术很有可能给专业外科医生为世界各地有需要的人实施手术带来很大希望。


5G技术将开辟许多新的应用领域,以前的移动数据传输标准对这些领域来说还不够快。5G网络的速度和较低的延时性首次满足了远程呈现、甚至远程手术的要求。


应用三:智能电网


5g标准有哪些?5g标准的制定及应用


因电网高安全性要求与全覆盖的广度特性,智能电网必须在海量连接以及广覆盖的测量处理体系中,做到99.999%的高可靠度;超大数量末端设备的同时接入、小于20 ms的超低时延,以及终端深度覆盖、信号平稳等是其可安全工作的基本要求。


综上所述就是小编对“5g标准有哪些?5g标准的制定及应用”的相关介绍,5g标准自确立以来,其制定过程也并不是很顺利的,到目前为止,也经历了不少坎坷和质疑,好在有惊无险,将在今年底就能成功完成制定了。


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