Релиз 15, финализированный в июне 2018 года, проложил путь для коммерциализации технологии 5G (NR). R15 заложил основу для сетей 5G посредством архитектур Standalone (SA) и Non-Standalone (NSA), представив виртуализированную базовую сеть на основе сервисов и новые технологии физического уровня для повышения пропускной способности, уменьшения задержки и улучшения гибкости. В этот период рабочие группы 3GPP Radio Working Groups RAN1-RAN5 внесли значительный вклад в стандартизацию технологии 5G (NR). Работа и ключевые технические моменты каждой группы следующие:
I. RAN1 (Инновации физического уровня) Ключевые области работы включают формы сигналов, наборы параметров, множественный доступ, MIMO и опорные сигналы:
1. Гибкое расстояние между поднесущими и структура кадра; Введение масштабируемого расстояния между поднесущими:
Реализация: Обработка в базовой полосе динамически настраивает размер БПФ и циклический префикс в соответствии с различными расстояниями между поднесущими.
Примеры применения: Низкозатратное промышленное управление (30 кГц) и высокополосные миллиметровые волны eMBB (120 кГц).
2. Массовый MIMO и формирование луча
Пример: Массивы gNB 64T64R формируют динамические лучи, специфичные для UE, повышая спектральную эффективность в плотных развертываниях.
3. Дуплексирование на основе OFDM и распределение ресурсов
Реализация: Планировщик gNB динамически прерывает текущие нисходящие передачи для поддержки пакетных передач URLLC.
4. Опорные сигналы и синхронизация：Введение новых сигналов SS/PBCH, CSI-RS, PTRS и SRS.
5. Эволюция кодирования канала: Кодирование LDPC используется для канала данных, заменяя турбо-кодирование для повышения эффективности пропускной способности eMBB.
Сценарий применения: Высоконадежная сигнализация управления в средах с переменной скоростью передачи данных.
II. RAN2 (Радиоинтерфейс) Протоколы MAC, RLC, PDCP и RRC определяют архитектуру радиоинтерфейса, планирование, состояние RRC, установление несущей и оптимизацию сигнализации.
1. Двойное подключение (DC) представляет архитектуру master-slave gNB, где UE может распределять трафик между LTE и NR (режим NSA).
Сценарий применения: Повышение пропускной способности на ранней стадии развертывания 5G до появления чистой базовой сети 5G (EN-DC на основе EPC).
2. Состояние RRC_INACTIVE: Представляет новое состояние UE для минимизации накладных расходов на сигнализацию при сохранении восстановления с низкой задержкой.
Реализация: UE хранит контекст RRC для обеспечения быстрого подключения для прерывистого трафика (приблизительно 10 миллисекунд).
Сценарий применения: IoT-датчики с периодическими небольшими пакетами данных.
3. Архитектура на основе потока QoS: PDCP реконструируется в идентификаторы потока QoS, соответствующие архитектуре 5GC.
Реализация: Каждая сессия PDU направляет потоки QoS в DRB через отображение SDAP.
Пример использования: Видеопотоки с динамической адаптацией скорости передачи данных.
4. Сжатие заголовков и безопасность: Оптимизация RoHCv2 и расширенное шифрование приняты для уменьшения накладных расходов на плоскость управления.
5. Улучшения мобильности и хэндовера: Определена унифицированная сигнализация меж-RAT хэндовера между сетями LTE-NR (NSA) и NR-NR (SA).
III. RAN3 (Эволюция интерфейса NG и двойного подключения) технологии включают: определения интерфейсов F1, Xn и NG, управление gNB-CU/DU и взаимодействие.
1. Разделенная архитектура gNB (CU/DU): Логическое разделение между централизованными блоками (CU) и распределенными блоками (DU).
Реализация: Интерфейсы F1-C (управление) и F1-U (пользователь) используют гибкую конструкцию передачи fronthaul.
Сценарии применения: Cloud-RAN и взаимодействие с несколькими поставщиками.
2. Интерфейсы NG и 5GC: Представляет интерфейсы NG-C (плоскость управления) и NG-U (плоскость пользователя), заменяя интерфейс S1 в LTE. Поддерживает функции базовой сети 5G на основе сервисов через AMF/SMF.
3. Архитектура EN-DC: Определяет сигнализацию Xn и S1* для взаимодействия между eNB и gNB. Поддерживает бесперебойную работу точек привязки LTE на ранних этапах развертывания 5G.
4. Непрерывность сессии и нарезка сети: Интегрирует механизм мобильности между срезами на основе QoS.
Пример применения: Бесшовный хэндовер между различными срезами на основе требований к задержке (eMBB→URLLC).
IV. RAN4 (Радио и спектр) Определения диапазонов, Уровни мощности, агрегация спектра и сосуществование.
1. Новые диапазоны частот (FR1 и FR2)
Реализация: Модульная конструкция радиочастотного интерфейса устройства поддерживает двухдиапазонную работу с использованием переключаемых цепочек малошумящего усилителя (LNA).
2. Пропускная способность и агрегация несущих: В FR2 определена полоса пропускания канала до 400 МГц. Агрегированные несущие объединяют NR и LTE для гибридных развертываний.
3. Рейтинг мощности и калибровка EIRP: Установлены рейтинги UE для устройств миллиметровых волн; введены строгие параметры EVM и ACLR.
Пример применения: Базовые станции малых сот и CPE, использующие управление лучом для 5G FWA.
4. Сосуществование и управление передачей: Определены маски спектра для обеспечения сосуществования между несколькими технологиями радиодоступа (RAT). Поддержка совместного использования спектра NR с LTE или NR-U в нелицензируемых диапазонах.
5. Радиочастотные характеристики и эталонная чувствительность: Улучшенное моделирование чувствительности для базовых станций с массивными антеннами MIMO. Введение управления мощностью на основе луча для управления эквивалентной изотропной излучаемой мощностью (EIRP) каждого луча.
V. RAN5 (Тестирование оборудования и соответствие): Процедуры соответствия, сигнализации и тестирования производительности UE.
1. Выравнивание спецификации тестирования: Введение TS 38.521/38.533/38.141 для тестирования соответствия RF и протоколов UE NR и базовых станций.
2. Структура тестирования OTA (Over-The-Air): Введение модели тестирования в безэховой камере для оборудования миллиметровых волн с учетом управления лучом и динамических диаграмм направленности.
Пример: Анализ характеристик смартфона 5G и проверка переключения луча фазированной решетки.
3. Сквозная проверка сигнализации: Проверка взаимодействия слоев RRC/PDCP/PHY, что имеет решающее значение для ранней интеграции NSA.
4. Оценка производительности: Определение ключевых показателей производительности (KPI) для задержки, пропускной способности и эталонной чувствительности в реальной среде распространения.
Релиз 15 закладывает основу для первого этапа 5G, определяя физический уровень NR, новые радиопротоколы, гибкую архитектуру и аспекты RF/когерентности. Он поддерживает ключевые сервисы 5G, включая eMBB, URLLC и mMTC, работающие в единой архитектуре, одновременно поддерживая режимы NSA и SA.
