蘋果新品將支持衛(wèi)星通訊的傳言已經(jīng)幾次引發(fā)廣泛討論，實際上，這一功能的實現(xiàn)并非遙不可及。

今年3月下旬3GPP完成了全球5G標準的第三個版本——Release-17的功能性凍結。在Rel-17標準中，就引入了衛(wèi)星通信的新特性。除此之外，Rel-17的直連通信，將支持任意類型的兩個終端直接通信，也就是說你手中的智能手機可以像對講機一樣使用，但比對講機更加高級。

Rel-17還將更高效地支持更低復雜度的物聯(lián)網(wǎng)終端，帶來厘米級精度的定位，更好滿足XR（擴展現(xiàn)實）的需求。很多人都會期待高鐵上不斷網(wǎng)，5G手機更好的續(xù)航表現(xiàn)也將一一實現(xiàn)。

這背后，藏著哪些5G黑科技？

5G演進的第一階段完成

移動通信技術大約每十年更新一代，在這十年中，每一代移動通信技術都會持續(xù)的演進和完善。Rel-17是5G的第三版標準，也是5G完成第一階段演進的標志。接下來的第二階段，5G標準還會有Rel-18/1/20第二階段，也稱作5G Advanced階段。

5G在2019年商用時是基于5G標準的第一個版本Rel-15，側(cè)重點在于增強移動寬帶（eMBB）的提升，也是5G演進的奠基石。

5G第二個版本標準Rel-16的重點在于，推動5G向行業(yè)的擴展，比如在這一版本的標準中，引入了對免許可頻譜（NR-U）的支持。也就是說，除了國家分配給運營商的許可頻譜外，在免許可頻譜也能支持5G應用，增強了5G應用的靈活性，并且Rel-16新增了全新的直連通信和定位等功能。

Rel-17作為Rel-16的延續(xù)，從多個方面推動技術發(fā)展，包括容量、覆蓋、時延、能效和移動性。一些關鍵領域的提升包括：

進一步增強的大規(guī)模MIMO：Release 17中的這一項目專注于為部分關鍵技術領域帶來增強特性，包括增強的多TRP（發(fā)射和接收點）部署和增強的多波束運行，在SRS（探測參考信號）觸發(fā)或切換，以及CSI（信道狀態(tài)信息）測量或報告方面帶來提升。

• 覆蓋增強：針對Sub-7GHz、毫米波和非地面網(wǎng)絡的多樣化部署，Release 17為上行控制和數(shù)據(jù)信道設計引入多個增強特性，比如增加重傳次數(shù)以提升可靠性，以及跨多段傳輸和跳頻的聯(lián)合信道估計。

• 終端節(jié)電：為了進一步延長移動終端電池續(xù)航，Release 17為處于空閑態(tài)/非活躍態(tài)模式和連接態(tài)模式的終端帶來節(jié)電增強特性。比如，該特性支持減少非必要的終端尋呼接收，無線鏈路的終端測量放松以及其它全新功能。

• 頻譜擴展：Release 17中的另一個重要項目就是擴展現(xiàn)有的5G NR設計，從而將毫米波頻譜范圍從24.25—52.6GHz擴展至高達71GHz，3GPP也稱其為FR2-2頻段。該特性包括支持全球60GHz免許可頻段，助力催生新用例和新部署。

• 增強的IAB和簡單中繼器：針對更高效的5G部署，尤其是毫米波部署，Release 17中增強的IAB（集成接入與回傳）支持同時收發(fā)（即空間分離全雙工）；此外Release 17還引入了簡單中繼器（即放大和轉(zhuǎn)發(fā)中繼），成為具備成本效益的基礎設施新選項，幫助擴大FDD和TDD的網(wǎng)絡覆蓋。

• 進一步增強的URLLC、企業(yè)專網(wǎng)和其它用例：Release 17持續(xù)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等嚴苛應用帶來更好的支持，為URLLC（超可靠低時延通信）引入全新增強特性，比如增強物理層反饋，提升免許可頻譜兼容性，終端內(nèi)復用和優(yōu)先級排序等功能。

用通俗易懂的話來解釋，進一步增強的大規(guī)模MIMO能夠在用戶移動的時候信號和連接更加穩(wěn)定，并且能夠減少延遲。覆蓋增強和終端節(jié)電都比較容易理解，從通信技術和網(wǎng)絡部署多方面實現(xiàn)更好的信號覆蓋。

頻譜擴增也容易理解，但這里再重點介紹。移動通信最重要的資源就是頻譜，5G商用之初，頻段就已經(jīng)包括低頻的6GHz以下，以及高頻的毫米波頻段。到了Rel-17，低頻頻段最高可以到7.125GHz，毫米波頻段分為兩個部分，一個是FR2-1，這是Rel-15、Rel-16中定義的毫米波，最高能到52.6GHz；另一個是Rel-17新擴展的FR2-2，從52.6GHz到71GHz的頻段。

也就是說，Rel-17開始，5G的頻譜準確的說法是Sub 7GHz和毫米波頻譜。

高通公司中國區(qū)研發(fā)負責人徐晧博士介紹，“以前的毫米波頻段FR2-1能夠提供800MHz的帶寬，現(xiàn)在FR2-2的帶寬可以高達1.6GHz，甚至還可以到2GHz。”

更大的帶寬就像是擁有更寬的高速公路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高速率，有助于進一步增強超可靠低時延通信，也能實現(xiàn)更多應用。

一般來說，從標準完成到產(chǎn)品商用大概需要1-2年時間。目前只是Rel-17完成了功能凍結，要等今年六月份Rel-17的ASN.1凍結，也就是Rel-17所有的細節(jié)全部確定，Rel-17所有的標準才算完成。

由此推算，支持Rel-17的商用產(chǎn)品最早要2023年下半年才能商用，但Rel-17能夠帶來的全新應用非常值得期待。

值得期待的5G新應用

衛(wèi)星通訊

對于普通用戶而言，Rel-17中引入的面向非地面網(wǎng)絡（NTN）的5G NR支持或許最能吸引大家的興趣。衛(wèi)星通訊分為很多類型，包括同步衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星、中軌衛(wèi)星等。

面向非地面通信的5G NR主要支持兩種類型的終端：一種是基于CPE的衛(wèi)星回傳通信，比如在房屋外接收衛(wèi)星電視信號的衛(wèi)星接收器；另一種是與手持設備的直接通信，比如智能手機、支持eMTC和NB-IoT功能的物聯(lián)網(wǎng)設備。

“衛(wèi)星離地面的距離非常遠，所以這兩類終端只能支持低速率服務，但也很有意義?！?/strong>徐晧表示，“比如在沒有信號覆蓋的地區(qū)，可以通過智能手機發(fā)出呼叫信號，告訴衛(wèi)星發(fā)出信號的主體和所在的位置。或者在比較荒涼的地區(qū)，有森林防火或者天氣預測的通信需求，在這些地區(qū)安置一些可以與衛(wèi)星連接的傳感器，而實現(xiàn)對此前蜂窩網(wǎng)絡難以覆蓋地區(qū)的通信支持。”

衛(wèi)星通信更重要的價值在于可以覆蓋地球上幾乎所有的位置，是作為蜂窩網(wǎng)絡難以覆蓋的支持，高速率低時延的5G通信主要還是要依靠蜂窩網(wǎng)絡。

高鐵通信

5G商用之后，就已經(jīng)有對于高速移動設備的支持，但實際的體驗還不夠好。這是因為，很多人在高鐵上手機連接的是附近的基站，高鐵突然加速出發(fā)之后，沒有及時地切換到高鐵沿線的基站上就容易掉包。

Rel-17定義了一個優(yōu)先級，可以告訴手機在高速移動的情況下優(yōu)先切換到高鐵沿線的基站，這樣就能在高速移動的高鐵上獲得更好的網(wǎng)絡體驗。

直連通信

Rel-16首次引入了直連通信功能，直連通信的意思是，終端之間沒有通過基站進行的通信，但Rel-16的直連通信僅限于車與車之間的通信。

直連通訊和對講機有相似之處，但更加高級。

對講機需要按一下才能講，但在直連通信下，雙方可以同時交流。把兩個對講機調(diào)到一個頻道上就可以通信；但是直連通信更靈活，既可以通過基站來建立連接，也可以由兩個支持直連通信的手機互相找到對方然后進行連接。

Rel-17進一步擴展了直連通信功能，支持任意類型的兩個終端（比如手機和手機、手機和手表或手機和眼鏡）之間的通信。

直連通信有很多應用場景：比如公共安全用例，如果基站因為地震和火災等因素不能正常工作時，用戶可以通過手機和手機之間的直接通信與失散的家人及時取得聯(lián)系；在物聯(lián)網(wǎng)場景下，可以實現(xiàn)兩個物聯(lián)網(wǎng)終端在不連接基站的情況下直接通信，節(jié)約更多資源；再比如不同用戶在一個房間內(nèi)打游戲，如果終端可以在不連接到基站的情況下進行直連通信，就能實現(xiàn)更高速率、更低時延以及更低功耗。

據(jù)雷峰網(wǎng)了解，Rel-17針對之前版本的直連通信做了很多優(yōu)化，比如增強節(jié)電特性和改進資源分配等。關于資源分配有一個很好的例子，在Rel-16版本中，A汽車需要預先知道哪些資源空閑了才能進行下一步傳輸，從而避免通信干擾和沖突；在Rel-17中，A汽車可以隨機選一個資源進行傳輸，如果無法直連通信再監(jiān)測看看是否有其它合適的空閑資源，這樣就不需要檢測一遍所有資源再做選擇，從而改進資源分配、降低功耗并提高可靠性。

Rel-17針對直連通信的另一項優(yōu)化是引入了直連通信中繼，可以實現(xiàn)更大的網(wǎng)絡覆蓋范圍。比如，當A手機無法與最近的基站相連時，A手機可以通過與在基站網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)的B手機進行直連通信，從而使A手機最終連接到基站。

徐晧告訴雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))，“直連通信適合距離比較近的應用場景，因為它傳輸?shù)姆秶邢?，基本是幾百米之?nèi)的比較小范圍，具體范圍和是否是視距傳輸（Line of Sight）以及具體傳播環(huán)境有關。直連通信的速率也和傳輸距離有關，距離越近、衰減越小、速率越高。直連通信可能催生一系列變革性應用?！?/strong>

無界XR

XR包含了AR（增強現(xiàn)實）、VR（虛擬現(xiàn)實）、MR（融合現(xiàn)實）三種技術，XR也被視為進入元宇宙的入口。Rel-16中就已經(jīng)有針對XR的研究；Rel-17進一步XR用例的流量需求，比如往返時間、單向包延遲預算和誤包率等。

徐晧指出，“相比手機等終端，XR終端是全新定義的終端類型。目前對這類終端所需的數(shù)據(jù)包、掉包率與用戶體驗之間的關系都還不夠了解，因此需要對這類終端的流量需求和評估方法進行探索，同時對這類終端的性能進行評估。目前，基于5G NR的XR已經(jīng)納入了Rel-17的研究項目，在Rel-18及未來版本中還會繼續(xù)推進技術演進和增強?！?/strong>

除上述應用，Rel-17為了高效地支持更低復雜度的物聯(lián)網(wǎng)終端（比如傳感器、可穿戴設備、視頻攝像頭），將5G NR設計帶寬（100MHz）縮窄至Sub-7GHz頻段的20MHz和毫米波頻段的100MHz。在絕大部分Sub-7GHz新頻段（比如n77、n78、n79、n41等頻段），傳統(tǒng)5G NR終端通常需要配備四根接收天線；而這一項目將NR-Light終端的接收天線數(shù)縮減至一根或兩根。該項目還支持能效提升，以及支持RedCap終端與其它5G NR終端共存。

Rel-17也進一步提升了5G定位，滿足包括厘米級精度在內(nèi)的更為嚴苛的用例需求。同時增強了其它增強特性，比如降低定位時延，提高定位效率以擴展容量，以及實現(xiàn)更優(yōu)的GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）輔助定位性能。

RedCap或NR-Light、非地面網(wǎng)絡（NTN）、擴展直連通信、增強的精準定位、擴展廣播/多播、無界XR之外，Rel-17還有許多較小的5G系統(tǒng)增強特性項目，包括增強的多無線電雙連接、多SIM卡支持、更高階調(diào)制、零星數(shù)據(jù)傳輸、體驗質(zhì)量、數(shù)據(jù)采集和RAN切片等。

5G的殺手級應用

5G的標準已經(jīng)演進到第三個版本，為何還沒有出現(xiàn)殺手級應用？“殺手級應用需要一定的時間來醞釀，比如說當時做3G的時候，數(shù)字通信已經(jīng)出來了一段時間，智能手機的推出才帶來了真正的殺手級應用?！?/strong> 徐晧表示，“基于5G的技術優(yōu)勢，我們也看到了很多有潛力的應用，比如XR應用，手機端觀看4K或者8K視頻直播也是很好的應用，5G毫米波應用也值得期待，另外一個比較好的應用是5G醫(yī)療應用?！?/p>

5G的愿景是改變社會，這也意味著5G將會變得無處不在，要從手機拓展到各種垂直應用之中，這其實也是Rel-17特性重點支持的應用，但5G與垂直行業(yè)的結合需要更長時間。

“每個行業(yè)都有自身的運轉(zhuǎn)周期，改變這個行業(yè)中的產(chǎn)品需要一些時間。比如，5G可以提供高可靠、低時延的連接，但真正要改變行業(yè)中的機器人應用，還是需要有一定的時間來將5G與行業(yè)應用做結合?！毙鞎壷赋?。

通信技術作為實體世界、虛擬世界、數(shù)字世界這三個世界之間的交互，以及實現(xiàn)元宇宙最核心的技術之一，需要不斷演進。自然需要整個業(yè)界的不斷努力和貢獻，比如在Rel-17中，高通貢獻了五個關鍵技術發(fā)明：毫米波擴展、引入RedCap（NR-Light）終端、終端增強、引入非地面網(wǎng)絡（NTN）的支持（主要指衛(wèi)星通信）、引入對拓撲擴展的支持。

5G Advanced時代即將到來，6G標準的討論也將在2025年左右開始討論。5G的殺手級應用到底是什么？

注，文中配圖來自高通

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