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5G R16标准冻结，究竟讲了些什么？

7月3日 ， 3GPP宣布完成5G标准第二版规范R16 。
那R16究竟讲了些什么？
考虑向垂直行业扩展是R16的重头戏 ， 本文将R16主要功能分为“向垂直行业扩展”和“功能增强”两大类进行介绍 。
5G R16标准冻结，究竟讲了些什么？
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向垂直行业扩展
5G+TSN
为了扩大潜在的工业互联网用例 ， 比如工厂自动化、电网配电自动化等 ， R16支持5G与TSN（TimeSensitiveNetworking ， 时间敏感网络）集成 。
什么是TSN？
传统以太网技术只能实现“尽力而为”的通信 ， 无法满足工业制造应用的高可靠、低时延需求 ， 因此 ， 面向工业自动化需将传统“尽力而为”的以太网升级为可提供“确定性”服务 。
同时 ， 现有的工业协议众多 ， 彼此孤立 ， 各种协议使用不同的“语言” ， 一方面给实时通信带来了难度 ， 另一方面难以实现统一集成 ， 增加了维护和运营成本 。
在这样的背景下 ， TSN应运而生 ， 它由IEEE定义标准 ， 可基于标准以太网技术提供确定性服务 ， 并提供标准化统一的、经济的解决方案 。
更多内容↓↓↓5G+TSN ， 即5G系统与TSN网络集成 ， 基于5GuRLLC的低时延高可靠能力 ， 满足TSN架构的四大严苛的功能需求：时间同步、低时延传输、高可靠性和资源管理 。 5G与TSN融合后 ， 可通过5GNR无线替代工厂内的有线网络 ， 让工业生产更加柔性化 。
uRLLC增强
为了支持工业领域的低时延、高可靠通信需求 ， 在3GPPR15版本中 ， 主要通过更大的子载波间隔（numerology）、Mini-slots、快速HARQ-ACK、Pre-scheduling等技术来降低空口时延 ， 并通过PDCP复制传输、增强数据与控制信道的传输系统参数等技术来提升传输可靠性 。
R16版本将通过PDCCH监视功能、支持多个HARQ-ACK、无序PUSCH调度、UE优先级和多路复用等多个功能来进一步增强uRLLC 。
比如在可靠性增强方面 ， R15支持两条支路的PDCP层分集传输 ， 即数据包在PDCP层复制 ， 再通过在两条无线链路上传输相同的数据的方式 ， 来抵御无线环境恶化带来的影响 ， 保障通信链路的可靠性 。 为了进一步增强可靠性 ， R16对PDCP复制机制进行了增强 ， 最高可支持4路复制数据传输 ， 同时增强了对激活/去激活PDCP复制的控制 。
非公共网络（NPN）
NPN ， Non-PublicNetwork ， 就是基于3GPP5G系统架构的专用网络 ， 它将5G扩展到传统的公共移动网络之外 ， 对于使能垂直行业数字化转型至关重要 。
NPN包括两种部署方式：独立部署和非独立部署 ， 即SNPN（独立的非公共网络）和PNI-NPN（公共网络集成NPN） 。
在非独立部署模式下 ， 垂直行业可基于5G网络切片技术与运营商共享RAN、共享核心网控制面 ， 或共享整个端到端5G公网（即端到端网络切片）等来建设5G专网 。
在独立部署模式下 ， 垂直行业独立部署从基站到核心网到云平台的整个5G网络 ， 可以与运营商的5G公网隔离 。 这意味着 ， 工厂或园区内的设备信息、控制面信令流量、用户面数据流量等都不会出园区 ， 可满足工业领域严苛的数据安全、低时延和高可靠需求 。 当然 ， 对于园区内的语音、上网等非生产型业务 ， 也可以通过防火墙与运营商公网互连 。
那在独立部署模式下 ， 垂直行业的频谱资源从哪里来呢？可以向运营商租用 ， 也可以从监管机构申请 ， 比如德国和日本就专门为垂直行业分配了专网频段 ， 工业巨头们向政府申请并支付相应的费用就可以使用了 。
NR-U
运营商的5G公网工作于授权频谱 ， 它是提供广覆盖、高质量5G无线服务的基石 ， 但5G公网也需要非授权频谱来补充容量 ， 就像今天的LTE与Wi-Fi共存互补一样 。
于是5GNR-U来了 。
5GNR-U,全称5GNRinUnlicensedSpectrum ， 即工作于非授权频谱的5GNR 。 它将5GNR工作于5GHz和6GHz的非授权频段 。
5GNR-U包括两种模式：LAANR-U（授权频谱辅助接入NR-U）和Stand-aloneNR-U（独立NR-U） 。
LAANR-U依托于运营商的授权频谱 ， 将运营商的NR授权频谱作为锚点来“聚合”非授权频段 ， 以利用未授权频谱资源增强运营商网络容量和性能 ， 尤其适用于一些人群集中的室内场所 ， 比如体育馆和购物中心等 。
Stand-aloneNR-U不需要授权频谱做锚点 ， 可完全独立地在非授权频谱上部署单个5G接入点或5G专网 。 这和今天企业自建Wi-Fi网络的模式一样 ， 只不过使用的是5GNR技术 。
5GLAN
5G局域网支持在一组接入终端间构建二层转发网络 ， 并通过5GSMF与UPF的交互实现终端组内数据交换和用户面路径选择 。 5GLAN提供了组管理服务 ， 使第三方（AF）可以创建、更新和删除组 ， 以及处理网络中的5G虚拟网络（VN）配置数据和组成员UE的配置 。
5GV2X
众所周知 ， 蜂窝车联网（C-V2X）旨在把车连到网 ， 以及把车与车、车与人、车与道路基础设施连成网 ， 以实现车与外界的信息交换 ， 包括了V2N（车辆与网络/云）、V2V（车辆与车辆）、V2I（车辆与道路基础设施）和V2P（车辆与行人）之间的连接性 。
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V2X消息可以通过Uu接口在基站和UE之间传输 ， 也可通过Sidelink接口（也称为PC5）在UE之间的直接传输 ， 即设备与设备之间直接通信 。
为了将蜂窝网络扩展到汽车行业 ， 3GPP在R14引入了LTEV2X ， 随后在R15对LTEV2X进行了功能增强 ， 包括可在Sidelink接口上进行载波聚合、支持64QAM调制方式 ， 进一步降低时延等 。
进入5G时代 ， 3GPPR16版本正式开始对基于5GNR的V2X技术进行研究 ， 以通过5GNR更低的时延、更高的可靠性、更高的容量来提供更高级的V2X服务 。
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R16版本的NRV2X与LTEV2X互补和互通 ， 定义支持25个V2X高级用例 ， 其中主要包括四大领域：
?车辆组队行驶 ， 其中领头的车辆向队列中的其他车辆共享信息 ， 从而允许车队保持较小的车距行驶 。
更多内容↓↓↓?通过扩展的传感器的协作通信 ， 车辆、行人、基础设施单元和V2X应用服务器之间可交换传感器数据和实时视频 ， 从而增强UE对周围环境的感知 。
?通过交换传感器数据和驾驶意图来实现自动驾驶或半自动驾驶 。
?支持远程驾驶 ， 可帮助处于危险环境中的车辆进行远程驾驶 。
NR定位
5G时代大量的应用需要精准定位 ， 比如工业AGV、资产追踪等 ， 尤其是室内精准定位 ， 可卫星定位在室内无法使用 ， LTE和WiFi定位技术又不精准 ， 为此 ， 5G在R16版本中增加了定位功能 ， 其利用MIMO多波束特性 ， 定义了基于蜂窝小区的信号往返时间（RTT）、信号到达时间差（TDOA）、到达角测量法（AoA）、离开角测量法（AoD）等室内定位技术 。
通过这些定位技术 ， 对于对定位精度要求更为严格的一些商业用例 ， 至少需达到以下要求：
?对于80％的UE ， 水平定位精度优于3米（室内）和10米（室外） 。
?对于80％的UE ， 垂直定位精度优于3米（室内和室外） 。
功能增强
2-STEPRACH
RACH ， 即随机接入信道 ， 它是5G终端开机时向5G网络发出的第一条消息 ， 因此对其进行优化设计非常重要 。
在R15版本中 ， 基于竞争的随机接入过程是一个四步过程（如下图） 。 四步随机接入过程需要在UE和基站之间进行两个往返周期 ， 这不仅增加了等待时间 ， 还导致了额外的控制信令开销 。
5G R16标准冻结，究竟讲了些什么？
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在R16版本中 ， 采用了两步随机接入的机制 ， 其将前导preamble（Msg1）和ScheduledTransmission（Msg3）合并为MsgA ， 将RandomAccessResponse（Msg2）和ContentionResolution消息（Msg4）合并为MsgB 。
IAB
IAB ， IntegratedAccessandBackhaulforNR ， 即5GNR集成无线接入和回传 ， 其可通过扩展NR以支持无线回传来替代光纤回传 。
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IAB尤其适用于5G毫米波 。 由于毫米波传输距离短 ， 需要部署密集的微站 ， 意味着需要挖沟架线敷设密集的光纤回传 ， 而IAB通过无线回传替代光纤 ， 可以大幅降低部署难度和成本 。
在IAB技术下 ， 接入链路可以与回传链路使用相同的频段 ， 称为带内工作；也可采用不同的频段 ， 称为带外工作 。
【5G R16标准冻结，究竟讲了些什么？】移动性增强
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