Overzicht van de voortgang van 5G en de vooruitzichten voor 6G

       Terugkijkend op de hele geschiedenis van mobiele communicatiestandaarden, heeft de ITU 3G de IMT-2000 genoemd, 4G de IMT Advanced en 5G de IMT-2020, wat in principe een standaard is voor 10 jaar. Net zoals het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie, de Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie en het Ministerie van Wetenschap en Technologie in februari 2013 gezamenlijk de oprichting van de IMT-2020 (5G) Promotiegroep bevorderden, bevorderde het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie in 2019 ook de oprichting van een IMT-2020 (5G) promotiegroep gebaseerd op 6G. De IMT-2030 (6G) promotiegroep publiceerde in juni van dit jaar officieel het whitepaper "6G Algemene Visie en Potentiële Sleuteltechnologieën", waarin de algemene visie op 6G, acht zakelijke toepassingsscenario's en de vooruitzichten voor 10 potentiële sleuteltechnologieën worden uiteengezet. Sindsdien kan vanuit standaardperspectief worden gesteld dat 5G de eerste fase, waarin een vrijwel complete standaardversie beschikbaar is, heeft afgerond. De industrie richt zich nu op de verdere ontwikkeling van 5G en het onderzoek naar nieuwe 6G-technologieën. Voordat R17 de tweede fase ingaat, schetsen we de voortgang van 5G en geven we een korte samenvatting.

01Network commercial progress

       Volgens GSA-gegevens hadden in mei van dit jaar in totaal 166 operators commerciële 5G-netwerken volgens de 3GPP-standaard (inclusief mobiele netwerken en FWA) in 69 landen en regio's gelanceerd, en waren 77 operators bezig met het testen, plannen en uitrollen van commerciële 5G SA-netwerken. Tegelijkertijd investeerden 436 operators in 133 landen/regio's in 5G-netwerken in de vorm van tests, proeven, pilots, plannen en daadwerkelijke uitrol. Qua frequentiebanden gaat het voornamelijk om n77 (3.3 GHz, 4.2 GHz) en n78 (3.3 GHz tot 3.8 GHz).

       China's 5G construction speed leads the world. According to data from the Academy of Information and Communications Technology, as of the end of May this year, China has built 819,000 5G base stations. Although it is still small compared with the total number of 4G base stations of 5.44 million, it has accounted for more than 70% of the total number of base stations built in the world. At the same time, a total of 337 5G mobile phone models have been launched in the domestic market, with cumulative shipments approaching 300 million. Including overseas models, 5G mobile phone access terminals have reached 310 million.

02Voortgang van 5G-terminals

       The number of 5G terminal releases is growing rapidly. According to GSA data, as of the end of May 2021, a total of 128 equipment manufacturers have announced commercial or upcoming commercial 5G terminal equipment. The number of 5G terminal equipment released globally has reached 822, an increase of 8.7% compared to April, of which 62% have been commercialized, reaching 511 models, a significant increase of 26.5% compared to the previous quarter. The figure below counts the number of released and commercial terminals from March 2019 to May 2021.

       The terminal categories are also very rich, including 416 mobile phones (at least 350 models have been commercialized), 144 FWA CPE models (56 models have been commercialized), 106 modules, 45 industrial/enterprise-level routers/gateways, etc. The proportion is shown in the figure below:

035G chipset progress

       De chipset vormt de basis van 5G-terminalapparatuur en beperkt daarmee de ontwikkeling van de industriële keten aanzienlijk. Er zijn wereldwijd vijf fabrikanten, waaronder Qualcomm, MediaTek, Huawei HiSilicon, Samsung en Unisoc, die 5G-chipsets ontwerpen en produceren. Volgens GSA-statistieken hadden deze vijf fabrikanten in mei 2021 in totaal 35 commerciële mobiele platforms en 14 commerciële 5G-modemmodules uitgebracht. Tegelijkertijd stonden er nog eens 4 mobiele platforms en 5 5G-modemmodules op het punt om op de markt te komen. Terwijl chipfabrikanten ernaar streven hun productaanbod uit te breiden, hebben terminalfabrikanten steeds meer keuze in chipsets.

       The figure below counts the number of 5G chipset (mobile platform and modem set) releases from the fourth quarter of 2018 to May this year, and we can clearly see the acceleration trend.

045G application progress

       The large-scale construction and commercialization of 5G networks has accelerated the development of the industrial chain (terminals, chips). However, on the application side, although the number of users is growing rapidly, taking China as an example, the penetration rate of 5G users exceeds 20% of the application "explosion point". However, there is no "killer" application that can trigger a substantial increase in network traffic. The traffic proportion of 5G is far lower than the user penetration rate, and operators have focused on vertical industry fields.

       Particuliere industriële netwerken vormen een belangrijk toepassingsgebied voor 5G. Volgens een rapport van Grand View Research, een bekend Amerikaans onderzoeksbureau, zal de wereldwijde markt voor particuliere 5G-netwerken naar verwachting groeien met een samengesteld jaarlijks groeipercentage (CAGR) van 37.8% van 2020 tot 2027, en in 2027 een waarde van 7.1 miljard dollar bereiken. Omdat nationaal en lokaal beleid de integratie van 5G en de industrie stimuleert, zijn particuliere industriële netwerken vanzelfsprekend een belangrijke groeirichting geworden voor operators. In 2020 hebben alle drie de grote binnenlandse operators 5G-producten voor particuliere netwerken gelanceerd en werken ze samen met de industrie om de aanleg van particuliere netwerken te bevorderen. Volgens het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie zijn er momenteel meer dan 1,500 "5G + Industrieel Internet"-projecten in aanbouw, die meer dan 20 belangrijke sectoren van de nationale economie bestrijken.

       Op industrieel toepassingsniveau zijn, met de publicatie van het "5G + Industrieel Internet"-project 512 in november 2019 en de daaropvolgende beleidsmaatregelen en ontwikkelingen op industrieel niveau, talrijke 5G-toepassingen in de industrie ontstaan. Op 31 mei van dit jaar publiceerde het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie de "Tien typische toepassingsscenario's van "5G + Industrieel Internet" en de praktijk van vijf belangrijke sectoren". Deze publicatie biedt richtlijnen voor de productie van elektronische apparatuur, met voorbeelden uit vijf sectoren: machinebouw, staalindustrie, mijnbouw en elektriciteitssector. Tien scenario's, waaronder gezamenlijk onderzoek en ontwikkeling, besturing op afstand, gezamenlijke bediening van apparatuur, flexibele productie, assemblage ter plaatse, kwaliteitscontrole met machinevisie, diagnose van apparatuurfouten, intelligente logistiek in fabrieken, onbemande intelligente inspectie en inspectie op de productielocatie, zijn gepubliceerd om de ontwikkeling van industriële toepassingen te begeleiden.

05Overview of the main projects of the 3GPP R17 standard

Overview of the main projects of the 3GPP R17 standard

       Ons analyseartikel over R16 van vorig jaar"Begrijp 3GPP R16 met één afbeelding"De belangrijkste projecten van R17 worden hieronder samengevat, hoofdzakelijk als volgt:

NR Multicast-uitzenddienst (NR_MBS)

       Multicast and broadcast services already exist in 4G, namely eMBMS defined by 3GPP in the R9 version, which can support commercial use cases including mobile TV live broadcast, video on demand, advertising push, in-vehicle entertainment, public safety, and venue sports live broadcast. In the R14 version, the eMBMS function is further enhanced and enTV is launched, which systematically defines how to broadcast digital TV content through mobile communication networks.

       NR_MBS biedt multicast-uitzenddiensten in 5G en wordt door China Radio en Televisie, de vierde operator van China Mobile, beschouwd als een onderscheidende toepassing. Sterker nog, dit project is door China Radio en Televisie voorgesteld. Deze dienst kan intelligent en dynamisch schakelen tussen conventionele unicast-diensten en broadcast-/multicast-diensten, afhankelijk van de realtime netwerkbehoeften. Tegelijkertijd zorgt het voor een efficiënt netwerkgebruik en integreert het unicast-, multicast- en broadcastmethoden tot een "nieuwe vorm van broadcast", waarmee de ondersteuningsmogelijkheden voor persoonlijke en zakelijke diensten worden uitgebreid.

IIoT 和URLLC增强（IIoT_URLLC_enh）

The main goal is to address needs in a wider range of use cases.

Satelliet/niet-aards netwerk (NTN)

Om communicatieproblemen in afgelegen berggebieden, op zee en in andere scenario's op te lossen, worden niet-terrestrische netwerken zoals satellietnetwerken geïntegreerd met 5G om driedimensionale netwerkdekking te realiseren. R16 heeft de integratie van 5G NR en niet-terrestrische netwerken al onderzocht, en R17 heeft de integratie van NB-IoT en niet-terrestrische netwerken verder onderzocht.

NR Sidelink-ondersteuning (D2D)

       It mainly includes V2X, business and critical communications, etc. For example, the Sidelink interface (also known as PC5) is used in V2X to transmit V2X messages between UEs. It also includes implementing common functions in some key use cases and achieving maximum versatility between Sidelink’s business applications, V2X and critical communications application scenarios while meeting specific requirements.

IAB-ondersteuning (NR_IAB_enh)

       IAB is 5G NR integrated wireless access and backhaul. By extending NR to support wireless backhaul instead of fiber optic backhaul, including in-band (the access link and the backhaul link use the same frequency band) and out-of-band (the access link and the backhaul link use different frequency bands), IAB can significantly reduce the difficulty and cost of network deployment, especially millimeter wave band networks. R17's IAB enhancements focus on improving efficiency and supporting a wider range of use cases. Includes duplex enhancements, increased potential for network coding, mobile IAB, and more.

MIMO进一步增强(NR_feMIMO)

Verbeter de MIMO-mogelijkheden verder, ondersteun meer gebruiksscenario's, stimuleer snelle mobiliteit, verbeter de FDD-ondersteuning, verbeter beamforming en beammanagement en verlaag de bijbehorende overhead.

Verbetering van dynamisch spectrum delen (NR_DSS)

Op basis van R16 onderzoekt R17 verder betere methoden voor het plannen van diensten tussen verschillende providers.

Uitgebreide ondersteuning voor 71GHz

The 5G NR spectrum range is divided into FR1 (410MHz ~ 7.125GHz) and FR2 (24.25GHz ~ 52.6GHz). R17 expands the 5G NR frequency band range from 52.6GHz to 71GHz.

5G location service enhancement phase 2 (5G_LCS_ph2)

       LCS has been enhanced in R16. Specifically, it uses the multi-beam characteristics of MIMO to define indoor positioning technologies such as signal round-trip time (RTT), signal time difference of arrival (TDOA), angle of arrival measurement (AoA), and angle of departure measurement (AoD). The positioning accuracy can reach 3-10 meters. R17 is designed to provide support for extremely low latency and extremely high-precision positioning, including horizontal and vertical positioning service levels and 5G positioning service areas. The work item will also enable MCX UEs to determine their location using 5G location services.

终端节能增强（NR_UE_pow_sav_enh）

Onderzoek technologieën om het energieverbruik van 5G-apparaten verder te verlagen.

Multiple USIM support (FS_MUSIM）

Verbeterde functionaliteit ter ondersteuning van mobiele terminaldiensten met behulp van Multi-USIM-apparaten.

       Andere R17-standaardonderzoeksprojecten omvatten: verbetering van de SON/MDT-gegevensverzameling (NR_ENDT_SON_MDT_enh), verbeterde relais om de energie-efficiëntie en dekking te verbeteren (REFEC),Network Controlled Interactive Services (NCIS), Multi-Device and Multi-Identity Enhancement (MuDE), Multimedia Priority Service Phase 2 (MBS2), Connected Drone Enhancement (CAV), Multi-Access Dual Connection Further Enhancement (LTE_NR-DC_enh2), etc., we will conduct detailed analysis in separate articles.

06Overview of the main projects of the 3GPP R18 standard

R18, de eerste versie van 5G Advanced, bevindt zich in de eerste fase van het voorstelproces. Het is de bedoeling dat dit eind 2021 wordt afgerond met SA#94. Raadpleeg het artikel "Waar gaat 5G R18 over?" van "Network Optimizer Mercenary" voor meer informatie.

Verbeteringen in de toegang tot en ondersteuning van netwerkslicing.

       Netwerkslicing is een belangrijke functie van 5G. R18 zal de toegang tot netwerkslicing en de bijbehorende ondersteuningsfuncties verder verbeteren, waaronder: het ondersteunen van de toegang van gebruikersapparaten tot netwerkslicing wanneer er verschillende soorten beperkingen zijn (zoals draadloze resources, frequentiebanden, enz.), en het minimaliseren van de impact van serviceonderbrekingen wanneer netwerkslicing of toegewezen resources veranderen; het ondersteunen van het delen van netwerkslicing-controle/configuratie en andere services met derden.

5G flexibel timingsysteem

       Vertical industries such as power, transportation, and finance have increasingly higher requirements for clock synchronization. R16 provides a means of timing service through 5G. The 5G Timing Resiliency System mainly targets the vulnerability of GNSS satellite timing services and studies other clock synchronization technologies consistent with the 5G system as a flexible clock source for end users to supplement, back up, or replace GNSS satellite timing services.

Ranging-based services

       Ranging is een type algoritme dat positionering implementeert en een breed scala aan toepassingen kent. R18 zal relevante specificaties voor de vereisten van rangingdiensten bestuderen, waaronder rangingoperaties tussen gebruikersapparaten, de controle van operators over rangingfuncties onder gelicentieerd spectrum, ranging-KPI's (afstandsnauwkeurigheid en azimutnauwkeurigheid, enz.) en beveiligingsaspecten.

Laag energieverbruik en zeer nauwkeurige positionering in industriële IoT-scenario's.

High-precision positioning is a key application of the Industrial Internet. The project reduces positioning power consumption and improves positioning accuracy to meet the needs of more industrial Internet scenarios, such as chemical plants, underground mines and other dangerous scenarios.

Spoorwegverbindingen buiten het netwerk

       Refers to direct communication between UEs that is independent of network-based communication. It is called Off-Network technology. This technology has been introduced in the 3GPP MCX standard. When the network fails or there is no network coverage in remote mountainous areas, railway communications can use Off-Network for communication. The 3GPP MCX specification defines that railway communications can use Off-Network even when the network is available. R18 will study new use cases for future railway mobile communication systems based on Off-Network, as well as QoS, priority, UE ID and location identification, multicast/broadcast/unicast, communication range, potential spectrum and other related technologies.

Ondersteunt haptische en multimodale communicatiediensten.

       Tactile and multi-modal communication refers to responding to input through multiple communication channels that affect user experience such as video, audio, environmental perception, tactile sensation, etc., combined with network capabilities such as ultra-low latency, ultra-high reliability and security, to achieve a truly immersive user experience. In order to support tactile and multi-modal communication services, 5G systems need to meet different network speed, latency and reliability requirements for different data streams, and also need to achieve synchronization of parallel multiple data streams. R18 will study new use cases involving tactile and multi-modal communication technologies, as well as technical indicators such as network reliability, availability, security, privacy, data rate, latency, transmission interval and other related to these use cases.

Andere voorbeelden zijn de 5G-communicatie-infrastructuur voor slimme elektriciteitsnetten, 5G-relais in voertuigen, verbeterde 5G-functionaliteit voor woningen, het persoonlijke internet der dingen en andere projecten. We zullen de voorstellen en de inhoud van het onderzoek in de toekomst blijven volgen en analyseren.

07 6G-visie, toepassingen en potentiële sleuteltechnologieën

As a promotion organization for 6G research, the IMT-2030 (6G) Promotion Group released the "6G Overall Vision and Potential Key Technologies" white paper a year and a half after its establishment. It has just been seven years since the IMT-2020 (5G) Promotion Group released the "5G Vision and Requirements White Paper". The main contents of the white paper include:

overall vision

Van mobiel internet (4G) tot het internet der dingen (5G): het 6G-tijdperk zal de overkoepelende visie van intelligente connectiviteit en digitale tweelingen van alles realiseren. En in het verlengde daarvan, richting 2030 en verder:

sociaal niveau:

De menselijke samenleving zal het tijdperk van de intelligentie betreden, wat zich zal weerspiegelen in evenwichtige en hoogwaardige sociale diensten, wetenschappelijk en nauwkeurig maatschappelijk bestuur, en groene en energiebesparende maatschappelijke ontwikkeling. Dit zal de ontwikkelingstrend van de toekomstige samenleving worden.

technisch niveau:

6G will build a new network with intelligent interconnection of humans, machines and objects, and efficient interoperability of intelligent entities. On the basis of greatly improving network capabilities, it will have new functions such as endogenous intelligence, multi-dimensional perception, digital twins, and endogenous security. Make full use of low, medium and high spectrum resources to achieve seamless global coverage integrating air, space and ground to meet the safe and reliable unlimited connection needs of "humans, machines and things" anytime and anywhere.

zakelijk niveau:

6G will provide fully immersive interactive scenarios, multi-dimensional perception and inclusive intelligence integration and symbiosis, and deep integration of virtuality and reality.

Macro driving forces for 6G development

Drijfveer achter maatschappelijke structurele veranderingen:

De ongelijke inkomensstructuur vereist digitale technologie om de inclusiviteit te verbeteren;

De demografische onevenwichtigheid vraagt ​​om digitale technologie om het menselijk kapitaal en de allocatie-efficiëntie te verbeteren;

Changes in the social governance structure have forced the modernization of social governance capabilities.

Driving force for high-quality economic development:

Duurzame economische ontwikkeling vereist nieuwe technologieën om een ​​nieuwe impuls te geven;

De globalisering van diensten vereist een verdere verlaging van de totale kosten voor informatiecommunicatie.

Drijfveren voor milieuvriendelijke en duurzame ontwikkeling:

Het terugdringen van CO2-uitstoot en het bevorderen van "koolstofneutraliteit" vereisen een betere energie-efficiëntie en groene ontwikkeling; grote gebeurtenissen zoals extreem weer en epidemieën stimuleren de ontwikkeling van bredere waarnemingsvermogens en nauwere, intelligente samenwerkingsmogelijkheden.

Mogelijke toepassingsscenario's voor 6G

Meeslepende business

1)Voor meeslepende XR-diensten in de cloud is een end-to-end vertraging van minder dan 10 ms en een gebruikerservaringssnelheid van Gbps-niveau vereist;

2) De holografische communicatiedienst vereist een gebruikerservaringssnelheid van Tbps;

3) Sensory interconnection services require millisecond-level latency, high-precision positioning and high security (privacy protection);

4) Slimme interactieve diensten vereisen een latentie van minder dan 1 ms, een ervaringssnelheid van meer dan 10 Gbps en een betrouwbaarheid van 99.99999%.

Slim zakendoen

5) Zakelijke vereisten voor communicatie en detectie: 6G-netwerken kunnen communicatiesignalen gebruiken om detectiefuncties te realiseren, zoals doeldetectie, positionering, identificatie en beeldvorming. Draadloze communicatiesystemen zullen detectiefuncties kunnen gebruiken om informatie over de omgeving te verkrijgen, communicatiemiddelen intelligent en nauwkeurig toe te wijzen, potentiële communicatiemogelijkheden te benutten en de gebruikerservaring te verbeteren;

6) Pratt & Whitney smart business turns personal and household devices, various urban sensors, driverless vehicles, smart robots and other new smart terminals into intelligent entities. Through continuous learning, communication, cooperation and competition, it can achieve ultra-high efficiency simulation and prediction of the operation and development of the physical world, and give optimal decisions;

7) De digitale tweelingtechnologie spiegelt entiteiten of processen uit de fysieke wereld digitaal na in de digitale wereld. Intelligente interacties tussen mensen, mensen en objecten, en objecten onderling kunnen worden gerealiseerd door middel van mapping in de digitale wereld. Door fysieke entiteiten of processen te simuleren, verifiëren, voorspellen en controleren in de digitale wereld, kan de optimale toestand van de fysieke wereld worden bereikt. Digitale tweelingen vereisen netwerken met een capaciteit van triljoenen verbindingen, een latentie van minder dan een milliseconde, transmissiesnelheden van Tbps en beveiligingsvereisten.

Wereldwijd zakendoen

8) Volledige gebiedsdekking integreert aardse cellulaire netwerken met ruimtenetwerken, waaronder satellietnetwerken in een hoge baan, satellietnetwerken in een middelhoge en lage baan, platforms op grote hoogte en drones, om een ​​wereldwijd, breed dekkend, driedimensionaal netwerk te bouwen dat ruimte, ruimte en grond combineert en gebruikers breedband mobiele communicatiediensten biedt zonder blinde vlekken.

Potentiële sleuteltechnologieën

Verbeterde draadloze luchtinterfacetechnologie:

Wireless air interface physical layer basic technology, ultra-large-scale MIMO technology, and full-duplex technology.

New physical dimension wireless transmission technology:

Smart metasurface technology, orbital angular momentum, smart holographic radio technology.

Terahertz- en zichtbaarlichtcommunicatietechnologie:

Terahertz-communicatietechnologie, zichtbare lichttechnologie.

Sleuteltechnologieën voor domeinoverschrijdende integratie:

Integratie van communicatieperceptie.

Een nieuw type netwerk met endogene intelligentie:

Een nieuwe luchtinterface met endogene intelligentie en een nieuwe netwerkarchitectuur met endogene intelligentie.

Belangrijke netwerktechnologieën:

Gedistribueerde autonome netwerkarchitectuur, satelliet-grondnetwerk, deterministisch netwerk, netwerk dat rekening houdt met rekenkracht en netwerk-endogene beveiliging die vertrouwen in meerdere modi ondersteunt.

Het onderzoek naar 6G is nog maar net begonnen. Daarvoor zal 5G verder worden uitgerold en toegepast, en het succesvolle commerciële gebruik van 5G zal een solide basis leggen voor de ontwikkeling van 6G.

Referenties

1. GSA，《5G Devices List executive summary》，juni 2021

2. GSA, 《LTE, 5G & 3GPP IoT CHIPSET RAPPORT: samenvatting》, mei 2021

3. GSA，《Netwerken, technologieën en spectrum-snapshot》，juni 2021

4. Internet huurling, "Waar heeft 5G R18 het over?" 》, mei 2021

5. IMT-2030 (6G) Promotiegroep, "Whitepaper over de algehele visie op 6G en potentiële sleuteltechnologieën", juni 2021

Deze inhoud is afkomstig van internet./ 5G-toepassingen in de industrieDeze website biedt uitsluitend herdrukmogelijkheden. De standpunten, meningen, technologie, enz. in dit artikel hebben niets met deze website te maken. Mocht er sprake zijn van inbreuk, neem dan contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen!