5G推出：马拉松队不是Sprint

文章：Sylvia Lu

虽然5G的变革性质使其成为可能的颠覆性技术，但从今天的4G / LTE基础设施的迁移将是进化而不是革命性的迁移的普遍突破性的技术。5G承诺是真实的，但5G生态系统中的各个行业球员都有重要的工作来实现它，分析师预测5G采用率将会发生到2025年是4G的一半．

5G推出可以被认为是第一阶段，全球运营商开始通过第三代合作伙伴计划（3GPP）版本15，5G基础级别的规范来启动服务。虽然这些服务将为运算符生成增量收入，但是当在第16版中指定的功能和功能并部署17中开发的功能和功能时，垂直段的5G只能解锁。

到目前为止，5G的加速发展在很大程度上得益于强大的5G生态系统的努力，特别是标准开发，主要行业参与者都参与其中，确保了功能的务实和一致优先。随着政府、行业和学术界为关键垂直领域的新技术的开发、验证和实现做出贡献，未来5G路线图将更多地利用这一生态系统。

作为这一生态系统的关键参与者，u-blox研究了影响5G推出的一些经济、监管和技术因素，这些因素告诉我们以及其他主要生态系统参与者，这种不断进化的新网络将补充而不是破坏现有物联网技术。

ITU定义的三种广泛用例涵盖了具有高度多样化的现有和新兴应用程序。实际上，没有一个5G技术能够解决所有这些要求，并且在确定如何使用5G上市时，运营商必须掌握以下因素。

商业案件的实力
由于大多数运营商仍致力于正在进行的4G/LTE投资战略，许多运营商的营收趋于平缓甚至下降，5G业务将需要一种谨慎的有针对性的方法。人们对5G技术的信心很高，但目前尚不清楚一些更具革命性的应用如何以及何时能够转化为创收产品和服务。因此，大多数运营商都将重点放在物联网(IoT)和增强移动宽带(eMBB)上，这两者都可以很容易地利用现有的基础设施。

例如，5G NR非站体（NSA），例如，通过将现有的4G / LTE宏小区升级与5G NR互通来增强，以增强“覆盖和容量层”（在1GHz-6 GHz之间）中的吞吐量和容量。系统。同时，通过3GPP现有的LPWA（低电源广域）技术，LTE-M和NB-IOT，进入5G发布的基础IOT策略的连续性．此外，根据GSMA的数据，在截至2019年10月的12个月期间，实时LPWA网络数量翻了一番，推出了89个NB-IoT和34个LTE-M网络。

虽然焦点可能在IOT和emb上，但是MMWAVE基础设施的有针对性的部署还使得能够解决高边缘段，例如使用固定的无线接入（FWA）来提供城市地区的高速宽带。

全球监管政策，包括频谱可用性
成功的5G推出需要每个国家/地区的支持性监管框架，特别是在涉及无线电频谱的分配的地方。3GPP的标准工作定义了5G的两个频谱范围：频率范围1（FR1，<7.125GHz）和FR2（26.25〜52.6GHz）。

出于多种原因，正如本文的其他地方所讨论的那样，初始5G NR部署将主要在3.5 GHz频段和A中GSA最近的调查，强调全球大多数频谱分配活动实际上都集中在这支乐队上。较高，MMWAVE，频段，24 GHz和上述情况的情况较少;Spectrum拨款于ITU的世界无线电会议上最终确定。

标准开发
标准的可用性和稳定性是推出任何新技术的关键，允许硬件制造商，芯片制造商等构建和设计全局可互操作和兼容的组件。ITU指定了5G NR要求作为IMT2020目标，3GPP是领先的标准开发组织，开发了第15款中的初始5G标准。2017年12月批准了非独立5G新电台（NSA 5G NR）的规范，以及独立（SA）版本于2018年6月.15可被视为5G NR的基础，其中有一大体的工作已经进入全新的无线电技术的规范，为尾端发射的初始服务发射铺平了道路2018年。

5G第2阶段和标准开发的下一个阶段
由于全球运营商社区通过上述挑战导航，以便根据第15版规范启动服务，5G生态系统已经专注于未来。我们现在展望下一个可以预期的下一个发展，因为5G推出的继续。

第15版被认为是5G NR第一阶段，第16版是第二阶段，第16版于2020年7月完成，第17版的开发工作预计于2021年底完成，目前正在进行中(图2)。

图1：3GPP 5G发布时间表。点击图片放大。（来源：U-Blox）

虽然第15次专注于移动网络技术的定义，但是，释放16和17集中在增加支持使用超出蜂窝部门之外的各种垂直部门所需的用例所需的功能。

虽然在发布16和17下开发或考虑的特征与许多垂直有关，但是3GPP努力的重点是至少三个特定部门，新兴应用对5G能力具有潜在的需求 - 工业物联网（IIT）汽车领域和卫星行业。

工业4.0和工业物联网
随着物联网的指数增长和当前对实现工业4.0愿景的关注，工业物联网技术在第16和17版中构成了重要的工作主体就不足为奇了(图2)。

图2：5G技术演变通过3GPP发布。点击图片放大。（来源：U-Blox）

在发布16和17中开发的IIOT特定功能包括：

• 超可靠的低延迟通信（URLLC）：Rel-16 Industrial IoT工作项目预计将提供IIT应用程序所需的“六个九”水平，例如智能工厂组装和控制操作。
• 时间敏感的通信（TSC）：Rel-16基于与IEEE时间敏感网络（TSN）的集成引入了TSC支持，目前是工厂自动化中的主要协议。Rel-17将开发Native TSC支持，即独立于IEEE TSN，实现了广泛的用例，包括物流，运输港和程序制作和特殊事件（PMSES）。
• 支持非公共网络和中立主机：3GPP Rel-16支持单独的NPN和公共网络集成NPN，具有两者的身份验证方法。Rel-17，通过使用来自第三方服务提供商的凭据（包括公共网络运营商）启用访问独立的专用网络来支持中性主机的支持。Rel-17还将为UE的onboarding和配置提供支持，以访问专用网络。
• NR无证：与上述相关联，Rel-16引入了对NR在未经许可的频谱中运行的支持，为服务提供商和专用网络提供了一个重要的工具，以提高容量。Rel-16在NR-U上的初始关注于5 GHz和6 GHz频段的embb服务。Rel-17，将包括增强功能，使URLLC功能能够在未经许可的频谱中使用。
• nr-light.: Rel-17将引入对“低性能NR设备”(也称为“NR- light”)的支持，如监控摄像头、工业传感器、可穿戴设备和消费物联网设备。由于这些设备受到形状因素和功耗的限制，可能需要比高端5G NR设备更窄的带宽和更低的峰值数据速率。NR- light计划降低5G NR设备的成本和复杂性，同时仍能实现5G NR连接。
• 高精度定位：Rel-16在Rel-15中延伸定位支撑，引入使用5G无线电信号本身定位设备的能力，从而大约为几米的潜在精度。根据许多室内工业过程应用，Rel-17下的进一步增强可以将精度水平降至厘米。
• LPWA技术-窄带物联网和LTE-M窄带物联网和LTE-M是由3GPP在2015年第13版中引入的，认可了构成物联网市场大部分的元素物联网服务的简化要求。Rel-16规定了如何将铌物联网和LTE-M传输直接纳入5G NR部署，巩固其作为5G标准的未来地位，并确保与现有铌物联网和LTE-M部署的兼容性。在Rel-17中，LPWA的进一步发展包括提高延迟和功率效率以及提高峰值传输速率。

卫星通信的复兴
空间访问的成本下降，在小型低地球轨道（Leo）卫星的数量中，在大量的低地球轨道（Leo）卫星的数量中，在经济上和技术上可行的远程IOT应用程序的卫星通信。在Rel-17中，3GPP将开始工作5G NR增强功能，以实现非地面网络（NTN）的支持，并研究基于卫星的IOT的可行性利用NB-IOT和EMTC连接。

5G生态系统的持续作用
5G推出的一个关键推动者是行业，政府，监管机构，标准机构和学术界之间的密切合作。许多这样的伙伴关系正在研究一系列一系列试验和测试平台，以便在各种垂直方面展示，验证和评估5G的潜力，从而确认未来的5G路线图。在欧洲，5G基础设施公共私人伙伴关系（5G PPP）是由欧洲委员会为5克建立和协调相关项目的主要倡议，并强烈关注工业效率和生产力的提高。

5G-SMART项目是由5G-PPP提供资金的试验的关键示例;基于爱立信，博世，ABB和领先技术公司在包括瑞士U-Blox的领先技术公司之间的合作。5G-Smart旨在测试数字双胞胎，工业协作机器人和机器视觉等最先进的5G集成制造应用，辅助实时人体机器人相互作用。类似的举措可以在国家级，例如英国的英国UK5G倡议，由文化，媒体和运动（DCMS）资助，展示了政府利用5G潜力的强烈动力。

现在是时候提供16和17的发布承诺
急切等待的5G推出的第一阶段现在正在进行中，在世界各地部署服务的运营商基于3GPP版本15功能。虽然需要为5G演变构建基础，但是这一第一阶段不足以解锁这种变革网络技术的全部力量。

由于第16和17版开发了先进的技术，因此需要强大的5G生态系统来测试和验证这些功能，并确保它们被推向市场。该生态系统基于政府、行业和学术界之间的独特合作，成功地加快了5G NR的快速部署，现在已准备好交付确保5G承诺实现所需的架构、解决方案和商业模式。

- Sylvia Lu, u-blox产品中心蜂窝技术战略主管