深读R17：“三新”5G怎么走？

5G R17引入“新终端”“新网络”和“新功能”，是什么？怎么做？

日前，在匈牙利布达佩斯召开的3GPP TSG第96次会议上，3GPP R17标准宣布冻结。作为5G标准的第三个版本，5G R17是5G演进过程中的重要里程碑，其为多项基础性技术带来了更多增强特性，包括容量、覆盖、时延、能效、移动性，总的来看，为了进一步拓展5G应用场景，R17引入了“新终端”“新网络”和“新功能”，那么，“三新”5G该如何理解?

RedCap：“新终端”基石

总的来看，5G R17引入的主要新技术有Redcap终端、上行覆盖增强、动态频谱共享、多播广播业务、多卡技术、卫星5G网络、卫星NB-IoT物联网、下行1024QAM、定位增强、MIMO技术进一步增强(FeMIMO)、节能增强、URLLC增强、CA/DC增强、辅链路通信增强、无线切片增强等，其中，以Redcap(Reduced Capability)技术最受业界关注。

据紫光展锐标准专家介绍，Redcap中文直译“降低能力”，即轻量级的5G终端，主要针对的是带宽、功耗、成本等需求都介于eMBB和LPWA之间的应用，为了缩减NR终端的成本，Redcap支持FR1 20MHz、FR2 100MHz的带宽，接收天线数目减少低至1或2根，调制阶数也由原来的FR1 256QAM必选降为FR1 64QAM。

同时，R16、R17终端节能技术进一步降低终端功耗，为了克服低天线数目带来的覆盖问题，Redcap终端也支持R17覆盖增强技术。通过引进separated initial BWP, 可有效实现Redcap终端和non-Redcap终端的友好共存。

RedCap可广泛应用于工厂、矿山、港口、电力、冶金、医疗等丰富行业应用场景，提供高质量的生产管理服务。预计到2030年全球连接数将达到近百亿。这三大领域对于数据速率的要求远低于eMBB，但又高于NB-IoT、LTE-M等低功耗广域网的要求，因此从技术特性来看，RedCap介于eMBB和LPWA之间，将在网络性能和终端成本上实现均衡。

中国移动研究院首席科学家易芝玲指出，“轻量级”RedCap技术的引入将加速5G面向垂直行业市场和个人消费市场的规模化应用。在行业市场领域，RedCap技术对5G终端功能进行合理裁剪，有效地平衡行业客户在降成本和提性能两方面的双向要求。一方面精准解决5G专网面临的终端成本偏高导致规模化速度不够快的挑战，另一方面相比使用LTE物联技术，行业客户将通过Redcap技术继续享用URLLC、切片、边缘计算等典型5G能力带来的低时延、高可靠、安全隔离、网业协同等网络性能优势。

而在终端节能上，在R16基础之上，R17持续增强了终端节能技术，包括对于连接态终端支持PDCCH skipping和搜索空间组切换技术，进一步优化降低终端监听PDCCH的时机，并支持RLM/BFD测量放松，从而获得终端节能;对于空闲态终端，支持寻呼早指示PEI、临时TRS辅助同步等技术，以优化降低终端检测寻呼信息的功耗。

据华为相关负责人介绍，目前RedCap已获得了多方的关注和大力投入，共同推进快速的商用成熟，包括电力、智慧城市、安防和工业制造等行业推动RedCap在具体应用场景、技术和产品解决方案的定义和适配。

值得一提的是，中国工信部等十部门印发的《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》明确指出，加快弥补产业短板弱项，加快轻量化5G芯片模组的研发及产业化，进一步提升终端模组性价比;实现5G物联网终端用户数年均增长率超200%。

对此，IMT 2020(5G)推进组对RedCap寄予厚望，全力推动产业成熟，计划2022年完成应用场景与关键技术研究、关键技术测试规范制定、开展关键技术测试;2023年面向商用需求，制定终端、系统设备规范及测试规范，开展端到端测试和互操作测试。

非地面通信：“新网络”载体

5G非地面通信其本质就是卫星通信。因其具有覆盖广，不易受地面障碍和攻击等特性，被纳入3GPP有关5G标准的讨论，R17标准特别针对非地面通信与IoT非地面通信的能力进一步增强。

其中，非地面通信 (NR NTN)为解决偏远山区、海上、交通运输等场景的通信问题，将卫星网络等非地面网络与5G融合，实现立体式的网络覆盖。针对卫星波束地面高速移动、卫星高度带来的传播时延、卫星跟地面站连接切换等问题，R17定义了相关技术标准，主要包括上下行时频偏补偿调整、传输时序关系增强、HARQ增强、基于位置的移动性管理增强等。

IoT非地面通信(IoT NTN)主要针对海运、荒野交通、能源采集、农业、环境保护等无法部署基站，或者建网和维护都很不方便的场景，R17首次将NB-IoT/eMTC技术应用到卫星通信，实现天地物联通信，是对现有物联网的一个很好的补充，为真正的全球覆盖物联网提供了支撑。IoT NTN还包括上下行时频偏补偿调整、传输时序关系增强、基于位置的移动性管理增强等。

易芝玲认为，NTN技术为卫星产业与通信产业的融合奠定技术基础，促进卫星网和地面网的融合，将成为空天地一体网的统一技术，一方面助力运营商将移动网络与卫星网的协同部署，扩展运营商在海面、空域、无人区等区域的覆盖，另一方面卫星网通过共享移动网的产业规模，降低其终端和网络成本。

值得一提的是，5G R17引入了多SIM卡优化，面向双卡单通的终端设备，NR首次从标准层面进行规范以提升终端性能，重点解决双卡同时发生寻呼造成的寻呼冲突，以及一卡寻呼和另一卡数据传输的冲突等问题，进一步保障通信质量。

联通研究院无线技术研究中心总监李福昌指出，NTN技术通过空天一体化组网实现全球覆盖，将逐步突破移动通信系统地形地表的限制，扩展到太空、空中、陆地等自然空间，消除地面偏远地区与发达地区的数字鸿沟，促进数字化社会经济的和谐发展。

多播广播业务：“新功能”保障

纵观通信发展历史，无线通信技术在不断地改变人们的沟通和生活。在2G时代，通信主要提供语音和短信，信息获取主要依据传统的媒体。到3G时代，移动网络可以支持一定速率的数据业务，人们开始使用手机浏览网页看新闻，甚至观看视频。到了4G时代，视频和直播业务开始大爆发，这给传统的媒体带来了全新的变化。

得益于5G的超高速和低时延特点，5G可以给用户带来“跨代的视听新体验”。如流畅地无卡顿地观看2K/4K+超高清视频;观看高帧率HFR、高动态HDR的品质视频或可以通过5G多种形式观看云上国际体育赛事。

此次5G R17引入的多播广播业务(MBS)主要针对公共安全、IoT应用、软件投递、TV Video、IPTV、直播带货等场景，比如，当遇到突发事件，可以让特定位置的大量用户同时接收到预警或通知。R17通过架构的建立、支持不同级别的服务、灵活的网络部署和操作、组播/广播空口技术等方式，支持组播/广播和现有单播系统灵活地复用共存。

易芝玲指出，MBS技术实现广播、组播等业务在通信网上的承载，缓解大容量场景下直播业务对网络资源的需求，加速广播行业与通信行业的融合，助力实现两网合一。

总的来看，作为第三个标准版本，5G R17引入了全新特性，将网络覆盖场景从地面拓展到了非地面(NTN)，与卫星网络融合，打造立体式的广覆盖。5G R17在eMBB和垂直行业应用上，进一步增强了业务速率、网络覆盖、频谱效率、移动性、功耗、时延等技术指标，并引入对多播广播(MBS)新型业务的支持，引入Redcap新技术丰富了5G 终端类型，商用性能提升、新特性引入和新方向探索三大特点交织汇成了R17标准全貌。

易芝玲指出，R17标准的冻结，全面提升了广大个人消费市场和垂直行业市场对5G技术应用的信心，也增强了通信业界加速R17技术产品化和商用部署的决心。

采写：党博文

图表：曙念

编辑：高超

指导：新文

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