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頻段進行測試，實現(xiàn)5G傳輸。

 

為了進一步了解，我們來探討所有相關內容。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)與網絡，進而發(fā)展出5G NR，對于汽車、醫(yī)療與工業(yè)服務市場至關重要，也可應用在持續(xù)發(fā)展中的廣大物聯(lián)網市場(圖1)。

 

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

 

新的空中界面的設計目的除了解決這些應用的問題，也結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。

 

建構于LTE的基礎之上，5G NR在接口與調變方面選擇動態(tài)、低延遲分頻雙工(FDD)及分時雙工(TDD)的多重存取正交分頻多任務(multiple-access OFDM)的優(yōu)化版本，使其可兼容于目前現(xiàn)有的基礎架構與之后LTE的發(fā)展方向。此技術還強調使用大規(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(LDPC)，以及運行在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。

 

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?，比較困難的是讓5G NR標準及時獲得通過，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)、沃達豐(Vodafone)和愛立信(Ericsson)連手提出想法，讓5G標準發(fā)展過程中以兩種版本并行。

 

但是他們仍面臨進退兩難的局面，從邊緣接口(edge interface)到核心網絡(core network)，這個5G NR的提案將會帶來許多改變，而且依照此方式進行的話會耗費太多時間。數(shù)據(jù)需求已在網絡邊緣急劇增長。

 

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解決方案。他們提出RP-170741提案，將5G分成非獨立式與獨立式(SA)5G NR，分成兩部分進行將可一邊推動5G NR成長，一邊為核心網絡建設提供時間。

 

非獨立式是將使用現(xiàn)有的LTE無線電與核心基礎架構做為基石，在增加新的5G載波時，進行行動管理與覆蓋。RP-170741的提議者將專注在2019年建立增強型行動寬帶(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)的5G NR，此為3GPP第十五版(Release 15)中的其中一部分，比起當初時間表預定的時間提早了1年。在3GPP的術語中，快速追蹤的無線電被稱為「非獨立式5G NR部署情況選項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與獨立式(圖2)，他們仍必須確保非獨立式與獨立式之間具有共同性與兼容性。獨立式5G NR將包含完整的使用與控制能力，采用由3GPP所建立的5G核心網絡架構。

 

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

 

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

 

中興通信與中國聯(lián)通測試sub-6GHz非獨立式5G NR網絡

 

值得一提的是，在全面實施前，3GPP提案只提供了非獨立式5G NR 6個月的提前開始時間。然而，這些是目前業(yè)界正在運作的時間表，最近中興通信與中國聯(lián)通在中國廣東省進行網絡測試，提供了我們一些觀點。

 

在7月10日，這兩間公司宣布他們使用Massive MIMO技術在3.5GHz頻段進行數(shù)據(jù)傳輸，速率已經達到每秒2Gbps，中興通信支持非獨立式與獨立式分開運行的提案，因此該公司的測試結果將會被納入非獨立式提案中。也有不同公司透過合作進行測試，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)和沃達豐進行5G NR的測試，測試的頻段為3.3GHz~5GHz、28GHz與39GHz。

 

本文轉載自電子技術設計。