5G Advanced，向6G的演进

爱立信皮书BNEW 220248362023年6 月 5G高级：向6G的演进 5G高级：迈向6G的演进摘要2022 3年6月 执行摘要 5G的第一版本已经在世界大部分地区迅速部署。这仅仅是持续5G演进的开始。从5G独立（SA）部署作为基础开始，通信服务提供商（CSPs）在未来几年将通过提供新的用例 、更高的性能和更精简的网络来享受进一步的改进。为此，3GPP从版本18开始规范了5G高级技术。 在5GAdvanced中，5G新无线（NR）和5G核心（5GC）的演进正在持续进行，以确保全球部署系统的成功，并通过支持不同的用例和垂直领域来扩展3GPP技术的应用 。 可持续网络设计是5GAdvanced系统的重要基石。除了为扩展现实（XR）、降低能力（RedCap）设备和其他新市场细分提供支持的其他技术组件外，人工智能（AI）和机器学习（ML）也将发挥重要作用。尽管爱立信5G网络已经以节能的方式支持AIML和XR用例 ，但5GAdvanced提供了增强性能和为这些用例启用新型应用的标准化解决方案。5GAdvanced标准化是向6G演进的蜂窝无线接入的重要一步。 本皮书概述了5G高级技术，展示了其技术组件在网路性能和能力方面的主要优势。提供了5G高级版本18和19可预期的功能指导，并解释了5G高级技术如何成为迈向6G的垫脚石。 5G高级：迈向6G内容演进203 23年6月 内容 引言43GPP技术演进5 5G高级支柱7 迈向6G的垫脚石14 结论15 作者16 5G高级：向6G的演变简介20234 年6月 引言 3GPP第18版标志着5G先进的开始。5G先进是在3GPP第15、16和17版中定义的5G基础之上进行构建。预计在即将到来的第19版中将对5G先进系统进行进一步的增强，该版将在2024年开始。 初步学习成果来自已在世界大部分地区部署的商业5G网络。此外，支持新市场细分和用例以持续演进5G网络的需求促使3GPP开始标准化与5GAdvanced系统相关的内容。5GAdvanced还在未来6G系统中具有重要意义的领域提供了阶梯。 这份皮书概述了5G高级技术，并特别关注其最关键的支柱。除了讨论主要技术组件及其应用案例之外，还讨论了3GPP未来向6G发展的方向。 初始研究之后，新的6G系统标准可能从第21个版本开始正式启动。图1显示了爱立信对3GPP的5G高级和6G时间表的观点，指出5G高级的第一个版本将在2024年初完成，第一个（基础）6G版本预计将在2028年完成，随后将是6G的进化。 5G高级技术提升性能， 6G需求 6G研究6G规范 不断扩展应用并铺就通往6G的道路。 5GeMBBURLLC 5Gevo未授权，转播，设备到设备，定位 5GevoRedCap非地球网络，广播 52671GHz 5GA 网络能源效率， 5GAMIMOXR 移动性，能源 AIMLforRAN 效率， 自动化，扩展现实（人E工xt智en能de机d器Re学al习ity） Rel15 相关版本16Rel17 版本号18第19版 Rel20 Rel21 201720182019202020212022202320242025202620272028 图1：爱立信对3GPP5GAdvanced和6G时间线的看法（2023年之后的日期仅供参考） 指示性时间表 3GPP技术演进 自第15版发布以来，5G主要针对三个使用案例家族，即增强型移动宽带（eMBB）、关键物联网（IoT）和大规模物联网（massiveIoT）。与后续版本中新增支持新垂直行业相结合，5G系统相较于之前3GPP系统版本，可以实现许多新用例。它提供了更优越网络性能，在容量和覆盖方面表现突出，并增加了对可持续性关注。增强网络能效以减少5G系统（5GS）碳足迹需求至关重要。 现在，新用例如扩展现实（XR）以及现有商用5G部署经验教训要求进一步优化5G系统。5GAdvanced是5G下一波，从Release18开始。它包括为新市场细分领域提供额外功能，以及5GS架构增强。在Release19中，这一演进继续进行。 5GNR通过支持不同双工方案、频段范围、MIMO和多载波操作来解决eMBB用例。在5GAdvanced中，eMBB性能将进一步提高。在Release18中推出NR和LTE动态频谱共享（DSS）增强功能，有助于从LTE到NR更平稳、更高效迁移。多输入多输出 （MIMO）增强技术应用提高了移动设备容量和性能。在Release19中，我们预计 ，用于进一步改进性能大量天线技术将成为焦点。 CriticalIoTcIoTreferstousecaseswithstringentrequirementsonlatencyandreliabilitySomeofthemostprominentapplicationsrelatetofactoryautomationandautomotiveusecases5GaddressedcIoTfromtheverybeginningbyintroducingsupportforultrareliablyandlowlatencycommunicationURLLCReleases1617addedsupportforTimeSensitiveNetworkingTSNwhileRelease18addssupportforDeterministicNetworkingDetNettoenableindustrialinternetRelease18isalsofocusedonenhancingthesupportforXRapplicationsthatdemandachallengingcombinationofhighdataratesandboundedlatencyXRisexpectedtogrowinimportanceinRelease19andbeyond 5G对大规模物联网（mIoT）用例和低复杂度设备支持，源自4GLTEMTC和NBIo临T。界这物些联轨网迹c是Io在T指第那13些版对中延创迟建和可，靠并性自要那求时严以格来不用断例演。变其。中第最17引版人中注引目入了应基用于涉NR及工厂第自一动批化针和对汽低车复领杂域度。设5备G自优开化始，便通着过眼标于准cI化oT对，降通低过能引力入（对R超e可dC靠ap低）延N迟R用通户信设U备RLL支C 持支。持与来常应规对NR。调发制布解版调1器61相7比增，加R了e对dC时a敏p显网著络降T低SN了设备支复持杂，性而。发然布而版，18R则e添dC加ap了设对备确 定提性供网络峰值D数etN据e速t率支与持LT，E以类推别动14工设业备互提联供网数发据展速。率发相布当版。18还专注于增强对要求高数据速率和有限延迟扩展现实XR应用支持。预计扩展现实XR在发布版19以及以后版本中其重要性将继续增长。 5G正在扩展其在定位、关键任务、空地通信和铁路通信方面支持。在Release18中 ，引入了5GAdvanced对无人机支持。铁路、关键任务和公用事业用例由一个能够在专用频段内以小于5MHz带宽运行NR系统支持。 某些NR功能对不同领域都有益，并不仅仅与特定用例相关。例如，NR精简设计确保了网络和设备侧能源高效利用。尽管在5G第16版和第17版中提高了UE能源节省，但在5GAdvanced中，进一步网络能源节省成为焦点。在版本18中，为了提高网络能源效率，探索了一种工具，即人工智能机器学习。基于人工智能机器学习RAN增强也在考虑中，以提高移动性和负载均衡应用。在版本19中，预计将使用人工智能机器学习进一步应用于定位和波束管理。 5GAdvanced中5GS部署灵活性和架构增强包括例如，对非公共网络、非地面网络（NTN）、位置服务、边缘计算、UE策略和网络切片增强。此外，基于服务架构已扩展到IP多媒体子系统（IMS）电话服务。现在，IMS可以使用基于服务接口到策略控制功能（PCF）、家庭用户服务器（HSS），以及从IMS应用服务器到数据通道相关网络功能（NFs）。 5GS内置了管理功能，例如，可以将系统虚拟地划分为不同切片，或者收集各种类型测量数据以实现自我优化，这些优化将在5GAdvanced中逐步发展。 5G高级支柱 5GAdvanced将提升网络性能，并增加对新应用和用例支持。本文重点讨论以下四个重要特征领域，预期5GAdvanced将在这些领域带来显著改进： 5G性能 对新市场细分领域支持 可持续网络 智能网络自动化 5G性能 MIMO 对高级天线系统和MIMO支持是5G基因之一。在Release18中，得益于对增强解调参考符号支持，MIMO容量在上行链路和下行链路均得到提升。为了改善对移动用户高数据速率支持，MIMO波束成形框架得到改进，以便根据用户速度在不同波束成形方法之间进行切换。 图2：多天线传输和接收 为了支持近期大规模天线变得更加庞大趋势，在Release19中需要扩展支持天线端口数量，以适应更多辐射单元。对于XR、移动宽带和固定无线接入（FWA）场景，MIMO相关增强对上行链路覆盖和容量都将非常重要。Release19还应包含增强功能，以实现更大规模上可实现且成本效益高相干联合传输，跨越多个传输和接收点（mTRP）（旨在实现真正分布式MIMO系统）。为了改进当前粗略链路自适应（LA）程序，需要增强信道质量报告，以实现更精确LA。对于基于互易性大规模MIMO，用户体验到噪声和干扰水平在gNB处无法以令人满意精度获得，需要预测，这导致LA不准确和MIMO操作效率低下。因此，需要在Release19中指定与基于互易性下行链路SUMUMIMOCSI获取相关增强。 移动性 移动性，如同MIMO一样，是5G关键组成部分。在5GAdvanced中，观察到有提升移动用户服务连续性空间。新L1L2触发移动性（LTM）切换过程将缩短切换中断时间。LTM将波束管理框架与移动性框架合并，并为NR引入了低延迟移动性过程，支持CA，并适用于FR1和FR2。 在版本18中，LTM（局部跟踪区域）在由同一gNB分布式单元（DU）或属于同一gNB集中式单元（CU）不同DU服务单元格之间得到支持。在版本19中，LTM框架应扩展以支持由不同CU服务单元格之间切换。版本19还可能包括UE（用户终端）报告对未配置邻近单元格进行测量，这些单元格是UE可能移动到。版本18仅支持UE对预配置单元格测量报告。 5G高级研究探索，如前文所述，也将人工智能机器学习作为提升移动性工具。感兴趣 领域包括利用人工智能机器学习进行波束预测或预测设备移动性。利用人工智能机器学习提升性能旅程才刚刚开始，预计在19版及以后版本中还将有更多用例得到增强 。 图3：基于波束蜂窝网络移动性 支持新市场细分 5GAdvanced为多个新市场细分领域提供了增强支持。这些领域包括，但不限于，云游戏、沉浸式现实、室内定位和工业传感器网络。 扩展现实（ExtendedReality） 5G有限延迟通信能力将使云游戏（CG）和扩展现实（XR）等多种新应用得到改进。扩展现实（XR）指是从虚拟现实（VR）和增强现实（AR）到混合现实（MR）任何事物。在AR中，数字元素被添加到实时视图中，通常是通过智能手机或AR眼镜上摄像头实现。使用VR，人们将离开物理世界并体验完全虚拟沉浸。MR包括现实世界和数字对象交互。在云游戏中，借助手持设备和可穿戴设备，可以执行人机或人与人之间交互。 在媒体、远程控制和工业自动化等领域，XR有许多新兴应用，这些应用将受益于5G网络时延关键能力。移动服务提供商可以向消费者、企业和公共机构引入XR，以在娱乐 、培训、教育、社交互动和通信等领域定义新实践方式1 虚拟现实（XR）和计算机生成图形（CG）使用场景需要高速数据速率。设备通常被预期是移动并且具有小型化规格，这限制了它们可用电源资源。此外，低且受限端到端延迟在为这些应用程序提供覆盖，