终于等到拨云见开时 REL-16标准冻结再次加速5G基建

2020-10-09 10:30
新潮电子 2020年8期
关键词:基站标准

终于等到拨云见开时。7月3日,国际标准组织3GPP宣布REL-16标准冻结,标志着5G第一个演进版本标准完成。普遍观点认为,REL-16标准的按时发布,赋予了5G更强的生命力,和更丰富的应用场景,增强了业界对5G技术持续演进的信心,也为我国5G新基建注入新的动能。我们知道,在5G第一版标准R15在制定的过程中,力求以最快的速度产出“能用”的标准,满足了5G多方面的基本功能。而现在冻结的REL-16版本标准,是对R15的增强,实现了从“能用”到“好用”,围绕“新能力拓展”、“已有能力挖潜”和“运维降本增效”三方面,进一步增强了5G更好服务行业应用的能力,提高了5G的效率。换句话说,REL-16不仅增强了5G的功能,让5G进一步走入各行各业,催生新的数字生态产业,还更多兼顾了成本、效率、效能等因素,使通信基础投资发挥更大的效益。之后,5G标准将面向R17的迭代演进,这是后话。

这是整个5G进程的关键一步

我们知道,3GPP在标准制定工作中遵循严格的版本管理机制。3GPP在每个特定的工作周期后,会发布相应的一版规范,称为“Release”。通常所说的“Re-lxx”即“Release-xx”的简称,如“Rel-16”表示3GPP发布的第16个版本标准。

毫无疑问,在5G标准制定的过程中,Rel-15是5G的第一版标准,但不是全部的标准。同时,标准的制定不是一蹴而就的,而是逐步迭代。标准冻结不是永久性完成,而是阶段性成果。业内人士多次强调,Rel-16是Rel-15的修订与增强,更5G标准走向成熟和完善的关键一步。

从REL-15到REL-16标准完善过程中,重点解决了三个问题。

首先是漫游场景问题,REL-16在拜访地引入I-SMF作为PDU会话控制的中转节点,解决REL-15中存在的业务连续性问题。在REL-15中,一个PDU会话只能由一个SMF控制,终端跨SMF服务区(跨省)移动业务会中断。在REL-16中,终端在跨省移动过程中通过插入、切换I-SMF,与锚点SMF配合实现业务连续性。

其次是网络稳定性问题。REL-16中引入了SCP和无状态网元,在设备出现故障时可以无缝切换,实现用户无感知。在REL-15中,客户端要自己感知每个服务器的健康状态,不能及时切换目标服务。每个服务器各自维护动态数据,数据无法共享。这就导致设备出现故障时无法及时切换到备用设备,无法做到无缝切换。

之后,在REL-16中,可以实现“我的切片我做主,4G/5G随便切”,REL-16中打通了运营商网络与企业侧认证系统,切片二次认证,企业可灵活控制访问权限。4G到5G切换中可根据NSSAI选择目标AMF、V/I-SMF,实现切片互操作。

换句话说,REL-16标准的冻结将加速5G三大应用场景下的完善和应用,可以支持更高要求的高可靠低时延通讯能力,满足工业互联网高时延敏感网络需求,以及面向车联网应用的能力,将加速工业互联网和车联网的爆发,以及AR/VR等业务的迅速开展。正如业内很多专家的观点,期待继续不断完善REL-16标准,并尽快将标准成果落实到产业当中去,使通信基础投资发挥更大的效益,为5G健康发展提供技术利器,为我国5G新基建注入新动能,进一步助力社会与经济的数字化转型。

真正的全球协作产物

REL-16作为3GPP史上第一个通过非面对面会议审议完成的技术标准,标准制定过程中经历了多重挑战:贸易摩擦导致部分公司无法进行单点交流,新冠肺炎疫情在全世界范围的肆虐导致面对面线下会议只能通过E-meeting的方式进行。REL-16标准的成功冻结,构筑了5G标准的核心基础。为迎合各行各业不断涌现的对通信的新需求,5G版本也在不断演进迭代。结合REL-16推出后产生的新需求,后续会继续产生新的5G标准版本R17、R18等等。REL-16的成功冻结离不开全球产业团结协作。其中,“中国力量”在REL-16标准化中继续发挥重要作用。据悉,中国移动提交了技术提案3000余篇,占全球运营商提案总数的三成以上,主导完成15项技术标准制定工作,包括旨在降本增效的无线数据采集与应用、服务化架构框架及接口增强、应对大气波导的远端站干扰消除等。

我们知道,标准是不断演进的,不断会有新技术加入进来,提升系统的性能,同时也会根据不断发展的市场需求,增加对新业务新场景的支持。未来R17的思路也是基本类似,但相对可能会對支持新的垂直行业有更多的侧重。R17标准甚至包括更后续的版本,应该进一步面向市场,加强跨行业合作,以支持移动通信行业扩展市场空间创造新的业务机会为首要目标,同时也应该切实考虑运营商在部署和运行成本方面的考虑,加强对成本的优化。

业内普遍认为,REL-16版本会增强网络基础能力,同时补充很多新的网络特性和能力,特别是低时延、高可靠性能等,对拓展垂直行业的应用非常关键。

整体来看,中国通信企业在5GREL-16标准维护方面做出了巨大贡献,既与这些企业的产品实力相关(产品线及时、敏锐发现标准中的技术疏忽),又体现了这些企业解决技术问题的创新实力(对于3GPP标准有深刻理解,因为前期全程深度参与了3GPP5GNR标准的制定),还体现了这些企业在国际移动通信标准领域的话语权(此前几十年的国际标准化经验积累)。

必然的进化过程

在过去的专题中我们多次提到,5G有三大应用场景,分别是eMBB(增强型移动宽带)、URLLC(超高可靠低时延)、mMTC(海量机器类终端通信)。其中3GPPR15主要是对eMBB(增强型移动宽带)的支持,该版本已经在2019年完成冻结。REL-16版本主要是对URLLC(增强型移动宽带)的支持。由于受到疫情的影响,REL-16和R17都被顺延推迟了3个月,以至于REL-16的冻结时间到了7月份才实现。

REL-16是3GPP史上第一个通过非面对面会议审议完成的技术标准。其标准制定经历了多重挑战:贸易摩擦导致部分公司无法进行单点交流,肺炎疫情在全世界范围的肆虐又无法召开面对面会议。不过,来自全球各行各业的标准专家们,克服了种种困难和挑战,以更富建设性的态度,搁置技术分歧,通过高强度线上会议,延长会议时间,超密度邮件讨论,共同致力于高质量5G演进技术的标准制定与开发,保证了REL-16如期而至。

从技术层面来看,REL-16标准面向工业互联网应用,引入新技术最快可实现5毫秒以内的端到端时延和更高的可靠性,提供支持工业级时间敏感;面向车联网应用,REL-16标准支持了V2V(车与车)和V2(I车与路边单元)直连通信,通过引入组播和广播等多种通信方式,实现V2X支持车辆编队、半自动驾驶、外延传感器、远程驾驶等更丰富的车联网应用场景;面向行业应用,引入了多种5G空口定位技术,定位精度提高十倍以上,达到米级。R15的若干基础功能在REL-16中得到持续增强,显著提升小区边缘频谱效率、切换性能,使终端更节电等。

从用户角度,这个版本的5G独立网络与4G相比变得“更高”、“更快”,就是看大片更清晰了,打游戏更流畅了。从能力角度,则标志着5G网络变得“更强”。所谓“更强”,是指5G网络对更多行业的支持。

这个“更强”是指网络能力的持续增强。通过对5G已有网络功能和流程的优化,Rel-16网络可以支持海量物联网终端同时接入网络,推动了物联网终端的成本和功耗的持续降低,网络能效得到提升。通过引入中间SMF和中间UPF特性,更为灵活的支持超大规模网络的部署和边缘计算应用。通过位置服务增强,为商业场景、海量终端提供更高精度的位置服务。同时,“更强”还是指对各种垂直行业的支持,前面已经多次提到,这里就不赘述。

按阶段来看,每一个版本的设计都要经过需求制定、概要设计以及详细设计这三个阶段。需求制定阶段指的是提出后续标准方案所应满足的业务需求。概要设计阶段是根据业务需求提出相应技术方案的框架和流程。在最后一个详细设计阶段,根据概要设计制定具体的信令流程和参数。也就是说,REL-16版本针对REL-15版本的不足有的放矢,重点完善。REL-15的两个问题来源驱动了REL-16标准在两个方向进行修订和完善。首先是网络建设部署,REL-16对REL-15制定中的网络基础能力进行了增强。比如漫游场景问题、网络稳定性问题、流量控制问题等等。其次是标准冻结遗留。REL-16重点面向垂直行业能力拓展,如切片互操作和访问控制,5G位置服务能力、5GV2X能力等。

显然,5G网络拓补更加复杂、协议涉及更加灵活,网络运营的复杂度也将显著提高,运营商亟需自动化手段降低网络部署和运维成本,提升性能指标。众所周知,网管是网络自动化和智能化的一个大脑,支撑它的决策是数据。有了这些数据可以实现移动性能优化;负载均衡(MLB,层二测量);随机接入性能优化;覆盖和容量优化(MDT,层二测量)和基站节能等典型应用。

为了支撑这些应用,标准化目标也锁定在数据定义方法和数据采集上报流程。作为REL-16关键技术之一的自组织网络SON,它本身就是一组技术的集合,包括MRO(移动鲁棒性)、MLB(移动负载均衡)还有RACH优化。

MRO通过终端上报无线链路失败(RLF)信息以及基站间交互切换报告信息,定位切换问题,调整切换参数。相比4G,5GRLF可包含波束相关的测量结果,比如BRSRP、BRSRQ,BSINR;而MLB通过定义负荷评估指标以及基站间交互负荷情况以及协商参数,达到小区间、小区内SSB区域间负载均衡,提升用户性能,达到基站節能目标。借鉴4G经验,引入RRC连接用户数、SSB区域PRB利用率作为指标;最后,通过终端上报随机接入(RACH)报告以及基站间交互PRACH配置,以定位RACH资源冲突和RACH参数不合理问题,降低随机接入失败概率。相比4G,5GRACH报告按照波束力度上报。

作为REL-16关键技术的最小化路测MDT的技术原理是通过UE上报的辅助信息,帮助网络侧发现覆盖漏洞、过覆盖等问题。

比如,在春夏之交的内陆地区或冬季的沿海地区,容易发生大气波导现象。对流层中存在逆温或水汽随高度急剧变小的层次,称为波导层,大部分无线电波辐射都将被限制在该层中,以较低的路径损耗进行超远距传播。大气波导干扰是TDD系统上下行时分复用,通过设置保护间隔避免下行干扰上行。大气波导发生时,远端基站的下行信号经数十或数百公里的超远距离传输后仍具有较高强度,信号传播时延超过GP长度,落入近端基站上行接收窗内,造成严重的上行干扰,导致网络KPI下降。

以前,4G网络的大气波导干扰存在干扰强、范围广、影响大、频次高、时间长,严重影响网络质量。所以4G时代就提出了一些解决方案。而5G作为全球使用同一的TDD网络,远端干扰问题将困扰全球运营商迫切需要全球性标准解决方案。针对这些问题,5G就进一步做了升级,并在REL-16做了具体标准化的工作。其技术原理就是以4G远端干扰企标方案为基础,在流程自动化、干扰抑制手段、网络安全性方面进一步增强。

总之,针对当前的5G建设,业内观点认为国外运营商直接从REL-16开始部署,这是他们的“后发优势”;而国内运营商则会针对REL-16标准进行技术评估和测试,积极利用REL-16的新特性保持网络领先优势。简而言之,REL-16的冻结将进一步掀起5G建设的热潮。

写在最后:别为流量丢了信任

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