Bản phát hành 15, được hoàn thiện vào tháng 6 năm 2018, đã mở đường cho việc thương mại hóa công nghệ 5G (NR). R15 đặt nền móng cho mạng 5G thông qua các kiến trúc Độc lập (SA) và Không độc lập (NSA), giới thiệu một mạng lõi ảo hóa dựa trên dịch vụ và các công nghệ lớp vật lý mới để tăng cường dung lượng, giảm độ trễ và cải thiện tính linh hoạt. Trong giai đoạn này, Nhóm Công tác Vô tuyến 3GPP RAN1-RAN5 đã có những đóng góp quan trọng vào việc tiêu chuẩn hóa công nghệ 5G (NR). Công việc và các điểm kỹ thuật chính của từng nhóm như sau:
I. RAN1 (Đổi mới Lớp Vật lý)Các lĩnh vực công việc chính bao gồm dạng sóng, bộ thông số, truy cập đa dạng, MIMO và tín hiệu tham chiếu:
1. Khoảng cách sóng mang con và cấu trúc khung linh hoạt; Giới thiệu khoảng cách sóng mang con có thể mở rộng:
Triển khai: Xử lý băng gốc điều chỉnh động kích thước FFT và tiền tố chu kỳ theo các khoảng cách sóng mang con khác nhau.
Trường hợp ứng dụng: Điều khiển công nghiệp độ trễ thấp (30kHz) và liên kết eMBB sóng milimet băng thông cao (120kHz).
2. MIMO hàng loạt và Tạo chùm
Ví dụ: Mảng gNB 64T64R tạo thành các chùm tia động dành riêng cho UE, cải thiện hiệu quả phổ trong các triển khai dày đặc.
3. Ghép kênh song công dựa trên OFDM và Phân bổ tài nguyên
Triển khai: Bộ lập lịch gNB chủ động ngăn chặn các truyền tải đường xuống đang diễn ra để hỗ trợ truyền tải bùng nổ URLLC.
4. Tín hiệu tham chiếu và Đồng bộ hóa：Giới thiệu các tín hiệu mới SS/PBCH, CSI-RS, PTRS và SRS.
5. Sự phát triển của Mã hóa kênh: Mã hóa LDPC được sử dụng cho kênh dữ liệu, thay thế mã hóa Turbo để cải thiện hiệu quả thông lượng eMBB.
Kịch bản ứng dụng: Tín hiệu điều khiển độ tin cậy cao trong môi trường tốc độ dữ liệu thay đổi.
II. RAN2 (Giao diện vô tuyến) Các giao thức MAC, RLC, PDCP và RRC xác định kiến trúc giao diện vô tuyến, lập lịch, trạng thái RRC, thiết lập bộ mang và tối ưu hóa báo hiệu.
1. Kết nối kép (DC) giới thiệu kiến trúc gNB chủ-tớ, trong đó UE có thể phân phối lưu lượng giữa LTE và NR (chế độ NSA).
Kịch bản ứng dụng: Cải thiện thông lượng trong giai đoạn triển khai 5G ban đầu trước khi có mạng lõi 5G thuần túy (EN-DC dựa trên EPC).
2. Trạng thái RRC_INACTIVE: Giới thiệu một trạng thái UE mới để giảm thiểu chi phí báo hiệu trong khi vẫn duy trì khả năng khôi phục độ trễ thấp.
Triển khai: UE lưu trữ ngữ cảnh RRC để cho phép kết nối nhanh chóng cho lưu lượng không liên tục (khoảng 10 mili giây).
Kịch bản ứng dụng: Cảm biến IoT với các đợt dữ liệu nhỏ định kỳ.
3. Kiến trúc dựa trên luồng QoS: PDCP được tái tạo thành ID luồng QoS, nhất quán với kiến trúc 5GC.
Triển khai: Mỗi phiên PDU định tuyến các luồng QoS đến DRB thông qua ánh xạ SDAP.
Trường hợp sử dụng: Luồng video với khả năng thích ứng tốc độ bit động.
4. Nén tiêu đề và Bảo mật: Tối ưu hóa RoHCv2 và mã hóa nâng cao được áp dụng để giảm chi phí mặt phẳng điều khiển.
5. Cải tiến tính di động và chuyển giao: Báo hiệu chuyển giao liên RAT thống nhất được xác định giữa mạng LTE-NR (NSA) và NR-NR (SA).
III. RAN3 (Giao diện NG và Sự phát triển kết nối kép) các công nghệ bao gồm: F1, Xn và định nghĩa giao diện NG, quản lý gNB-CU/DU và khả năng tương tác.
1. Kiến trúc gNB tách biệt (CU/DU): Tách biệt logic giữa các đơn vị tập trung (CU) và các đơn vị phân tán (DU).
Triển khai: Các giao diện F1-C (điều khiển) và F1-U (người dùng) áp dụng thiết kế truyền dẫn fronthaul linh hoạt.
Kịch bản ứng dụng: Cloud-RAN và khả năng tương tác đa nhà cung cấp.
2. Giao diện NG và 5GC: Giới thiệu các giao diện NG-C (mặt phẳng điều khiển) và NG-U (mặt phẳng người dùng), thay thế giao diện S1 trong LTE. Hỗ trợ các chức năng mạng lõi 5G dựa trên dịch vụ thông qua AMF/SMF.
3. Kiến trúc EN-DC: Xác định báo hiệu Xn và S1* để tương tác giữa eNB và gNB. Hỗ trợ hoạt động trơn tru của các điểm neo LTE trong giai đoạn đầu triển khai 5G.
4. Tính liên tục của phiên và Phân chia mạng: Tích hợp cơ chế di động liên phân đoạn dựa trên QoS.
Ví dụ ứng dụng: Chuyển giao liền mạch giữa các phân đoạn khác nhau dựa trên yêu cầu độ trễ (eMBB→URLLC).
IV. RAN4 (Vô tuyến và Phổ) Định nghĩa băng tần, Mức công suất, Tổng hợp phổ và Đồng tồn tại.
1. Dải tần số mới (FR1 và FR2)
Triển khai: Thiết kế mô-đun của mặt trước RF của thiết bị hỗ trợ hoạt động băng kép bằng cách sử dụng các chuỗi bộ khuếch đại tiếng ồn thấp (LNA) có thể chuyển đổi.
2. Băng thông và Tổng hợp sóng mang: Băng thông kênh lên đến 400MHz được xác định trong FR2. Các sóng mang tổng hợp kết hợp NR và LTE cho các triển khai lai.
3. Xếp hạng công suất và Hiệu chuẩn EIRP: Xếp hạng UE được thiết lập cho các thiết bị sóng milimet; các thông số EVM và ACLR nghiêm ngặt được giới thiệu.
Trường hợp ứng dụng: Trạm gốc tế bào nhỏ và CPE sử dụng điều khiển chùm tia cho 5G FWA.
4. Đồng tồn tại và Điều khiển truyền: Mặt nạ phổ được xác định để đảm bảo sự cùng tồn tại giữa nhiều công nghệ truy cập vô tuyến (RAT). Hỗ trợ chia sẻ phổ NR với LTE hoặc NR-U trong các băng tần không được cấp phép.
5. Hiệu suất RF và Độ nhạy tham chiếu: Mô hình hóa độ nhạy nâng cao cho các trạm gốc mảng MIMO lớn. Giới thiệu điều khiển công suất dựa trên chùm tia để quản lý công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) của mỗi chùm tia.
V. RAN5 (Kiểm tra thiết bị và Tuân thủ): Tuân thủ, báo hiệu và quy trình kiểm tra hiệu suất UE.
1. Căn chỉnh thông số kỹ thuật kiểm tra: Giới thiệu TS 38.521/38.533/38.141 để kiểm tra tuân thủ RF và giao thức của UE và trạm gốc NR.
2. Khung kiểm tra OTA (Over-The-Air): Giới thiệu một mô hình thử nghiệm buồng không dội âm thiết bị sóng milimet, xem xét điều khiển chùm tia và các mẫu bức xạ động.
Ví dụ: Phân tích đặc tính điện thoại thông minh 5G và xác minh chuyển đổi chùm tia mảng pha.
3. Xác minh báo hiệu đầu cuối: Xác minh khả năng tương tác của các lớp RRC/PDCP/PHY, điều này rất quan trọng đối với việc tích hợp NSA ban đầu.
4. Đánh giá hiệu suất: Xác định các chỉ số hiệu suất chính (KPI) về độ trễ, thông lượng và độ nhạy tham chiếu trong môi trường lan truyền thực tế.
Bản phát hành 15 đặt nền móng cho giai đoạn đầu tiên của 5G, xác định lớp vật lý NR, các giao thức vô tuyến mới, kiến trúc linh hoạt và các khía cạnh RF/kết hợp. Nó hỗ trợ các dịch vụ 5G chính, bao gồm eMBB, URLLC và mMTC, chạy trên một kiến trúc thống nhất đồng thời hỗ trợ cả chế độ NSA và SA.
