5G关键技术剖析 NB-LTE与NB-CIoT谁更胜一筹

5G关键技术剖析 NB-LTE与NB-CIoT谁更胜一筹,第1张

前3GPP所提出之NB-IoT也包含各项不同的技术,目前主要可分为两个方向,一为由诺基亚(Nokia)、爱利信(Ericsson)和英特尔(Intel)等阵营支持的NB -LTE(Narrowband-LTE)以及华为和Vodafone支持的NB-CIoT(Narrowband-Cellular IoT),两种技术对于营运商最大的差别在于其可以在现有的LTE环境中,有多少可以重新使用于物联网的应用中。
现今无线通讯发展飞快,全球无线通讯,发展得如火如荼,人们对于行动通讯、影音传输或终端应用的需求日与俱增,所到之处网路无所不在,因此即便4G还再持续扩展布建时, 5G的世代也宣告即将到来,当中所含的商机更是无限。
为了迎接这庞大的通讯蓝海,各国无不积极地要抢先一步占得先机,纷纷投入许多资源及研究,对于下一代5G通讯进行规划和开发,想掌握其中的关键技术及专利,以提高被第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)标准采纳的机会,俾助国内通讯相关产业未来的发展。
5G通讯性能大耀进
在产业发展迅速的情况下,用户端的各样应用也随之增加,在面对全球用户对于数据传输与网路容量需求越来越高的状况下,5G网路便因应而生,3GPP的5G相关的标准技术预计将在2016定案,在2020年预估相关产品将可步入商用阶段。在其未来发展,不仅需要大的传输速率,并且还要比现今大以数倍的连结数,全球将走入万物皆联网的时代(图1)。
图1 5G发展趋势
知名咨询机构麦肯锡指出,2025年物联网(IoT)的应用产值将达到111兆美元,5G提出低延迟、高传输、低耗能、大连结等特性,5G行动通讯预计在2020年全球将有500亿个终端产品具备上网功能,整体系统容量(Capacity)需求也较4G增加1000倍以上,并且其传输延迟必须小于1毫秒(ms),因此下一代5G通讯的效能提升及技术挑战势必比先前更加严峻。
随着智慧电表、智慧家电、智慧工厂、可穿载设备这些应用型终端的大量出现,越来越多的工作和生活都须要透过智慧终端来解决,对此,高密度的连结及降低终端成本需求变得越来越大,必要有新的技术来因应这样的需求。
5G关键技术剖析
在5G未来发展,不仅需要大的传输速率,并且还要比现今大以数倍的连结数,全球将走入万物皆联网的时代,在3GPP首先提出机器对机器(M2M)/机器类型通讯( Machine Type Communication, MTC),其设计的目标主要有更低的设备成本、更低的功耗、更大的覆盖率和支援大量的设备连线,但外界多数认为这只是一个过渡阶段的版本,因为其功耗和建置成本还是过高,对于需要更低功耗及更大量的连结数的应用来说,其还是不够为一可使用的技术,因此3GPP在R13提出一种更低传输资料量,更低的设备成本、更广覆盖率的技术,称做NB-IoT(Narrowband-Internet of Thing),其最大的传输资料量为200kbit/s,频宽也降至200kHz,并且其覆盖率可在提升数倍,因此各主流电信营运商无不极力支持此技术(表1)。
NB-IoT抢进物联网蓝海
物联网已发展多年,各式的应用及技术都相继被提出,如LoRa和SIGFOX,也都强调低功耗以及广大覆盖率的需求,但由于LoRa及SIGFOX使用非授权频谱,因此代表不管任何人皆可使用此频段,也形成许多不可控制的干扰问题,这变成在使用上非常不可靠,因此全球各大电信营运商倾向支持3GPP所提出之NB-IoT的技术,由于其使用授权频段,并且可以在原本的蜂巢式网路设备上快速部署NB-IoT的建置,对营运商而言便可以节省布建成本及快速整合原有长程演进计画(LTE)网路,因此可以预见未来NB -IoT将为全球主流电信商所推行的方向。
NB-IoT为一低功耗广域网路(Low Power Wide Area,LPWA)的技术,其特点便是极低的功耗和广大的覆盖率及庞大的连结数,其装置覆盖范围可以提升20dB,并且电池寿命可以超过10年以上,每个NB-IoT载波最多可支援二十万个连结,而且根据容量需求,可以透过增加更多载波来扩大规模,使单一基地台便能支援数百万个物联网连结。
在NB-IoT的设计上有几项目标,一为提升涵盖率,可以藉由降低编码率(Coding Rate)来提升讯号的可靠性,进而使讯号强度微弱时,依旧能够正确解调,达到提高覆盖率的目的,另外为要大幅提升电池使用周期,其发送的能量最大为23dBm,约为200毫瓦(mW),还有为降低终端的复杂度,因此其调变上使用恒定包络(Constant Envelope)的方式,可以使功率放大器(Power Amplifier, PA)运作于饱和区间,让传送端有更好的使用效率,在实体层设计上,也可以简化部分元件,使复杂度降低,还有为减少系统频宽,其频宽设计在200kHz,因为在物联网上不需要这么高的传输速率,所以便不需要这么大的频谱,在使用上也能够更d性地分配,而还有一个重要设计目标就是要大幅的提升系统容量,使得大量的终端能够同时连结,其中一种方法为可以使子载波区间更小,使得在频谱资源分配上能够更加的d性,切出更多子载波分配给更多的终端。
NB-IoT在频谱上有三种布建方式,第一种为单独布建(Standalone),此种布建方式为使用独立或全球行动通讯系统(GSM)的频谱,彼此不会互相干扰,是最单纯的布建方式,但需要一段自己的频谱。第二种是使用保护频段(Guard Band)来布建,利用LTE频谱边缘保护频段,讯号强度较弱的部分布建,优点是不需要一段自己的频谱,缺点是可能发生与LTE系统干扰问题。而第三种是在现行运作频段内布建(In Band),部署情境如图2所示,在使用的频谱则选择在低频段上,像是700MHz、800MHz、900MHz等,因为在低频段能有更广的覆盖率,并且有较好的传波特性,对于室内环境可以有更深的渗透率。
图2 NB-IoT三种部署情境来源:NB-IoT enabling new business opportunities, 华为
然而,目前3GPP所提出之NB-IoT也包含各项不同的技术,目前主要可分为两个方向,一为由诺基亚(Nokia)、爱利信(Ericsson)和英特尔(Intel)等阵营支持的NB -LTE(Narrowband-LTE)以及华为和Vodafone支持的NB-CIoT(Narrowband-Cellular IoT),两种技术对于营运商最大的差别在于其可以在现有的LTE环境中,有多少可以重新使用于物联网的应用中。
在NB-LTE几乎可与目前现行的LTE设备相容,但NB-CIoT可说是一个重新设计的技术,须要建构新的晶片,但在其涵盖率可望更加地提升,设备成本也更为降低,因此两个技术可说各有千秋,下面将对两个技术做一概述。
NB-LTE向后兼容降成本
在NB-LTE使用的频宽为200KHz,在下行使用的是正交分频多工存取(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)的技术,子载波频宽为15kHz,而在正交频分多工(OFDM)符元(Symbol)以及时隙(Time Slot)和子讯框(Subframe)的区间,与原有的LTE规范相同。
NB-IoT上行使用的是单载波分频多重存取(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access, SC-FDMA),子载波频宽为25kHz,是原本LTE子载波频宽的六分之一,而在符元以及时隙和子封包的区间为原有LTE的六倍。NB-LTE最主要希望能够使用旧有的LTE实体层部分,并且有相当大的程度能够使用上层的LTE网路,使得营运商在布建时能够减少设备升级的成本,在建置上也能够沿用原有的蜂巢网路架构,达到快速布建的目的。
以下行部分来看,在同步讯号(PSS/SSS)、实体广播通道(PBCH)及实体下行控制通道(PDCCH)等须要去做调整或重新设计,并且在原来一些控制通道,如实体控制格式指示通道(PCFICH)和实体混合自动重传请求指示通道(PHICH),则省略去给资料做传送。而在NB-LTE中,为了将频宽缩减至200kHz,为原本LTE最小频宽14MHz的六分之一,因此将传送的时间周期拉长,所以在NB-LTE定义一种新的时间单位,称作M-subframe,其为原有LTE系统连续六个Subframe所构成,因此其时间长度为6毫秒,而六个M-subframe构成一个M-frame(图3),在一个M-subframe,最小的调度单位为一个实体层无线资源区块(Physical Resource Block,PRB),代表一个M-subframe中最多能够支援六个终端。
图3 NB-LTE下行封包设计来源:3GPP TR 45820
在上行部分,使用的是SC-FDMA,终端能够d性的使用各个单载波资源,在NB-IoT的应用上,接收端必须要能够容忍非常弱的讯号,而且时间延迟可能会很大,由于每个终端要与基地台做时间的对齐,其时间的误差要小于循环字首(Cyclic Prefix,CP),所以在CP的设计上必须要更加地拉长,因此在子载波频宽的设计上为原来的六分之一,到25kHz,这么做也可以使终端设备在频谱上做更d性的配置。
NB-CIoT新设计大应用
在NB-CIoT中,下行使用的是OFDMA,与以往的LTE系统不同,NB-CIoT使用四十八个频宽为375 kHz的子载波,并使用六十四点的快速傅立叶转换(FFT),其取样频率240kHz,也与旧有的LTE系统不同。在时间单位上,NB-CIoT一个封包由八个子封包组成,而在每个子封包可在分为三十二个时隙,每个时隙又分为十七个符元(图4)。
图4 NB-CIoT下行封包设计来源:3GPP TR 45820
其在各个讯号通道也重新设计,如同步讯号(PSS/SSS),虽也像LTE系统使用固定振幅(Constant Amplitude)的ZC序列(Zadoff-Chu Sequence),但其会复制两次传送,为的是增加侦测的可靠度,而在实体下行分享通道(PDSCH)原本使用涡轮码(Turbo Coding)的编码,也改为适合小资料传输的卷积编码(Convolution Coding),可更加简化系统架构及复杂度,提高系统应对物联网需求的能力。
在上行部分,采用的是分频多重存取(Frequency Division Multiple Access,FDMA)系统,与OFDM系统相比,每个子载波间不需要正交,因此并不需要精确的时间及频率校准,而在频率使用上,NB-CIoT使用三十六个5kHz频宽的子载波,而其支援GMSK(Gaussian-shaped Minimum Shift Keying)的调变,GMSK为恒定包络的调变并且有PSK(Phase Shift Keying)的特性,可提供较高的频谱效益,并且可以使PA运作在饱和区间,得到更有效率的表现。
可以发现在NB-CIoT在整体设计上和以往LTE系统有非常大的不同,不仅在封包时间的架构上,在各个使用的通道也重新设计,因此对于营运商来说,必须要重新设计晶片模组,对于成本及建置的速度上便是一大需要顾及的地方。
NB-LTE与NB-CIoT各有千秋
NB-LTE与NB-CIoT各项技术的比较如表2所示,在NB-LTE中,大部分与原有LTE系统相同,如使用的接取技术和FFT与取样频率的大小等,但NB -CIoT,却是截然不同的设计规格。
对于营运商来说,NB-LTE能够与旧有的系统直接套用,无须耗费太大的成本,并且能够快速度布建在原有的蜂巢式网路基站中,而NB-CIoT中,不论在封包设计、取样频率或子载波频宽大小上,都与原本LTE不同,但正由于其是专为物联网所重新设计的规格,因此它在各样应用于物联网的特性上,会比NB- LTE更加地适合,如在取样频率上,NB-LTE依旧是192MHz,这在设备的成本上依旧会是一大考量,而NB-CIoT的取样频率就降至240kHz,便可以大幅降低设备成本以及耗电量。
NB-CIoT的CP也较NB-LTE更加地长,便更能够抵抗时间的延迟,使传输距离可以更远,所以NB-LTE与NB-CIoT都各有不同的优势与劣势,因此最后定案的技术与运作模式可能要等到3GPP所订出之标准规范后才能明朗化。
最终的NB-IoT的版本可能是这两个版本中选择一个,或是两个技术尽量融合成一个版本,但有几项技术原则必须要存在,包括:NB-IoT要同时支援Standalone、Guard Band及In Band的三种布建方式;使用180kHz的频宽;在下行链路使用OFDMA的系统;在上链使用GMSK或SC-FDMA系统;在L2以上的技术与通信规范,要尽量与原有LTE系统重用。
NB-IoT势在必行
在未来进入万物联网的时代,各种后端应用相继产生,因此要如何使这些应用彻底地实现,以及营运商要如何在这当中分得其中一块大饼,NB-IoT无疑是一个必要推行的技术,由于如SIGFOX或LoRa,其使用免授权频段,对于资料可靠性和安全性是一大考量,重要的是营运商如何在其中获取利益也是须要考量的部分,而NB-IoT由既有的LTE网路架构,再更新其部分设备元件,便能够快速地打入物联网市场,对于未来一日千里的通讯发展及需求,建置及部署的速度无疑是非常关键的考量,并且其使用的是授权频段,对于资料的安全性及可靠度便大大的提升,且可以减少许多不必要的干扰问题,在今年(2016)的年中预计会定出一版NB-IoT的标准规范,届时便能够看见将来的窄频物联网的发展。

5G 网管具备以下优点:
(1)Web 方式的用户界面。
(2)统一的网络管理(如 4G / 5G 融合)。
(3)网络智能分析。
(4)开放的 API 接口。
(5)虚拟化部署
SaaS:Software as a Service(软件即服务)。
PaaS:Platform as a service(平台即服务)。
IaaS:Infrastructure as a service(基础设施即服务)。
5G 网管软硬件组成:
底层采用服务器提供基础的 CPU、内存、存储等物理资源,通过平台抽取具体资源形成 虚拟网管平台,然后向高层提供网管功能,包括系统管理、自运维管理、智能运维管理和无线 应用等 APP 功能,客户端可远程接入 5G 网管。
5G 网管系统组件包括:
(1)系统管理:提供安全管理、日志管理和备份恢复功能。
(2)自运维管理:提供应用性能管理。
(3)智能运维:提供告警根因分析、网络智能分析高级应用、开发自动化平台和全局策略管理。
(4)无线应用:提供数据采集、北向接口管理、网络智能分析、无线配置管理、无线网元
管理、无线网络运维监控、信令跟踪分析、网元开通升级中心和通用网元管理。
(5)公共应用:提供全网告警和拓扑管理。
5G 网管常用功能包括:
(1)任务说明:任务背景以及规划数据表。
(2)网络规划:规划数据表。
(3)工勘测量:模拟工程勘测及测量。
(4)设备安装:模拟硬件设备的安装。
(5)设备维护:进行数据配置,参数调整。
(6)业务验证:根据配置的数据进行业务的验证,完成任务。
任务二:配置数据
简述PnP开基站的基本流程。
第一步:确认传输是否开启DHCP relay功能。
第二步:UME网管版本入库。
第三步:UME网管前台配置制作
第四步:UME网管创建及启动开站任务,跟踪开站任务
第五步:前台上电
第六步:跟踪UME开站任务是否完成
常用参数:
(1)PLMN:公共陆地移动(通信)网络。
PLMN=MCC + MNC
(2)PCI:物理小区 ID,取值范围为 0 ~ 1007
PCI=PSS + 3SSS (PSS 取值为 0 ~ 2,SSS 取值为 0 ~ 335)
(3)SCTP 本端端口号 / 远端端口号:SCTP 协议端口号,本端端口号常用 38412,远端端 口号常用 38422。
(4)中心频点:小区使用频点,确定小区的中心频率。
(5)频点带宽:小区带宽,FR1 频段的频率范围是 450 MHz ~ 6 GHz,又称为 sub 6 GHz频段。FR2 频段的频率范围是 2425 ~ 526 GHz,通常被称为毫米波 (mmWave)。FR1 频段可使用的最大带宽是100MHz,FR2 频段可使用的最大带宽是 400 MHz。目前现网 5G 主要采用 30 kHz 子载波间隔,带宽是 100 MHz,实际配置根据 5G 场景确定。
(6)每 10 ms 下行资源占比:下行在整个无线帧中所占的比例。与帧结构、符号配比有关。
(7)TAC 跟踪区:有 AMF 分配,若干个小区组成一个 TAC,是寻呼的基本范围。
(8)小区标识:取值为 0 ~ 255,一个基站中的小区 ID 不重复,由集团统一规划。
数据配置:
1.全局参数:
“MCC”:移动国家码,全球唯一。中国为 460。
“MNC”:移动网络码。 各国内运营商唯一,如中国移动为 00。
“OMC 服务器地址”:服务器地址,根据实际的服务器地址填写。
“OMC 前缀长度”:按照网络规划填写。
“SNTP 服务器 IP 地址”:SNTP 服务器用来做时间同步,一般运营商省公司会有 SNTP 服务器。
“时区”:东八区。
站点配置参数:
“子网 ID”:根据规划填写。
“网元 ID”:根据规划填写,网元 ID 不能重复。
“基站名称”:基站名称不是必配的,可以人为规划。
“网元模型类型”:CUDU,唯一值。
“网元 IP 地址”:基站网元地址,该地址用于和网管通信。
3传输网络配置:
“网元 IP 地址”:根据规划填写。
“IP 前缀”:根据规划填写。
“IP 网关地址”:根据规划填写。
“IP层使用的VLAN标识”:用来隔离IP层,如果配置多个IP,那么VLAN也需要多个(比 如把网管 IP 和业务 IP 分开)。
“偶联号”:根据规划填写。
“SCTP 本端端口号 / 远端端口号”:全网常用的是 38412。
“本端地址 / 远端地址”:根据规划填写。本端地址是网元 IP 地址,远端地址是核心网
AMF 的 IP 地址。
“静态路由配置(目的 IP 地址)”:该地址是核心网 AMF 的 IP 地址。
“静态路由配置(静态路由前缀长度)”:根据规划填写。
“静态路由”:核心网远端 IP 地址和网关不是同一个网段时,需要配置成和远端地址同
一个网段,否则不通。
4小区配置:
“小区标识”:唯一小区标识,按规划填写。一般由集团统一规划。
“物理小区识别码”:PCI 取值范围为 0 ~ 1007。复用举例内不能重复出现,相邻小区 PCI mod 3 不相等。
“跟踪区码”:一个 AMF 内唯一,由核心网规划。
“频段指示”:指示小区所使用的频段。
“频点带宽”:指示小区带宽。
“切片业务类型”:根据场景配置。
“切片分区”:根据业务填写。
任务三:业务调测
当完成 5G 数据配置之后,如何判断 5G 数据配置是否正确,5G 基站是否能正常开通。这 就需要进行业务调测,测试业务能否正常运行,从而判断 5G 基站是否正常开通。
问题 1:什么是 eMBB ?主要用在什么场景?
答:eMBB 是增强型移动带宽。eMBB 主要是服务于消费互联网,如 AR/VR、高清视频直
播、8K 高清等。对网络的速率要求高,需要大带宽的支持。
问题 2:什么是 uRLLC ?主要用在什么场景?
答:uRLLC 是低时延高可靠通信。uRLLC 主要场景,如车联网、无人机、 工业控制,远程医疗等。对网络的低时延和可靠性的要求均高。
问题 3:什么是 mMTC ?主要用在什么场景?
答:大规模机器连接。mMTC主要是服务于物联网,如:智慧城市(水表,电表,气表,路灯,红绿灯),智能家居(烟感,灯,门锁,家电),智能农业等。
学生需要知道什么场景使用哪一种验证,很关键。
eMBB验证 *** 作:
uRLLC验证 *** 作:
5g
人工智能
大数据


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3GPP Release 15概述
3GPP成员定期会面以协作并创建蜂窝通信标准。目前,3GPP正在为5G定义标准。3GPP由各个具有特定关注范围的工作组组构成。图1显示了3GPP的基本组织结构。比如,对于底层研究,由RAN1定义的物理(PHY)层,由RAN2定义的MAC层,以及在某些情况下由RAN4定义的PHY层测试。
5G KPI和3GPP的时间表

国际电信联盟(ITU)对5G提出了要求,这些要求至少于实现三个关键指标(KPI):

■增强型移动宽带(eMBB):峰值数据速率> 10 Gb / s

■大规模机器类型通信(MMTC):接入密度> 1 M / km2

■超可靠的低延迟通信(URLLC:)端到端延迟<1 ms。

下表是作为2020年5G最低要求的具体技术要求。
3GPP制定了自己的标准发布时间表,如图2所示,以确保4G和5G之间的版本以正常的节奏进行,并且按时发布标准。自最初发布时间表以来,第15版标准的时间表已经加快,但第16版计划在2020年与国际电联的要求保持一致。

5G NR 时间表

■2017年3月在RAN#75上达成了总体时间表

■该标准仍然在进一步完善中

■RAN#77采取了一些关键措施来确保该时间表得到满足
第15版于2018年6月的RAN全体会议上通过讨论。但是,仍有一些问题需要处理,解决方案需要最后确定。计划延迟

计划在2018年12月讨论NR-NR双连接(DC)。具体来说就是计划讨论确定DC选项4和7。图3显示了这两个选项的示意图。
第15版详细概述

为5G定义一套完整的新标准是一项艰巨的任务。3GPP已将5G标准分为两个版本:版本15(对应于NR阶段1)和版本16(对应于NR阶段2)。在NR阶段1中,LTE和NR之间存在共同的部分,例如两者都使用正交频分复用(OFDM)。

但是,表2中也总结了不同之处。
要真正实现NR的完整版本,必须部署大量新硬件。为了继续使用现有硬件,已经提出了分阶段方法。一个是非独立(NSA)部署版本,将使用LTE核心网络,另外一个是独立(SA)部署版本,该版本将使用NR核心网络并完全独立于LTE核心网络。

为了确保哪些设备可以相互通信,引入了一些新的术语:

■LTE eNB-可以连接到EPC或当前LTE核心网络的设备

■eLTE eNB-可以连接到EPC和NextGen核心的LTE eNB的演进

■gNB -5G NR等效于LTE eNB

■NextGen核心与gNB之间的NG接口

■核心网与RAN之间的NG2-控制平面接口(LTE中的S1-C)

■NG3-核心网与RAN之间的用户平面接口(LTE中的S1-U)

图4和图5中所示的3GPP TR 38804(草案v04)中的三个图示出了5G NR的各种部署方案。
图4在左图中示出了NR gNB的辅小区NSA *** 作连接到LTE EPC的设置。右图显示了添加NextGen核心的场景。eLTE eNB充当主设备。NR gNB处于NSA模式,具有用于eLTE eNB和NR gNB之间的数据流的定义路径,其中NextGen核作为主设备。图5显示了一个替代部署方案,其中包含分阶段演进以添加独立 *** 作。在制定此分阶段方法时,所有部署类型都可以同时运行。新部署的确切时间和阶段取决于各个网络提供商。

对于NSA *** 作,需要在LTE和NR之间存在用于双连接的协调频率规划。表3示出了各种LTE频带如何对应于所提出的NR频率范围。
NR的特定频带范围如上图,但频率仍未最后确定,特别是对于mmWave。从2018年5月举行的RAN4会议看,表4显示了讨论中的运营频段。值得注意的是,已经添加了频带n261,更有趣的是,已经删除了旧版本中定义为318 GHz-334 GHz

TDD的频带n259。该频段最初被称为研究频段,但CEPT于2017年11月将其从5G考虑频带中删除了。
对于其他频段,如,正在积极研究将2425 GHz-295 GHz用5G NR。作为技术报告38815的一部分,正在跟踪并积极更新。以下频率图表取自该报告,提供了一个很好的直观图,显示各国感兴趣的5G频段情况。
NR的子载波结构设计用于低于6 GHz频段和mmWave频段。这是通过创建通过将基本子载波间隔(SCS)缩放整数N而形成的多个数字来实现的,其中15 kHz是基本子载波间隔(SCS),N​​是2的整倍数。子载波结构频带选择,可能的SCS为15 kHz至480 kHz。
并非所有频段的的SCS选项都已经确定。对于6 GHz以下,仅使用15 kHz,30 kHz和60 kHz。高于6 GHz,还没有决定。候选SCS为60 kHz,120 kHz和240 kHz,而480 kHz被标为将来研究使用。将基于相位噪声模型,信道带宽,快速傅立叶变换(FFT)大小以及它们要支持的服务(eMBB,URLLC或mMTC)等来研究这些选项的可行性。这些SCS不适用于所有频段而是适用于某些公共或特定用途用数据信道。表5总结了这些组合。
子载波结构的某些部分是灵活的,如SCS,而其他部分是固定的。子帧持续时间固定为1ms,帧长度为10ms。给定15kHz 2n的子载波间隔,15kHz的每个符号长度(包括CP)等于SCS的相应2n个符号的总和。与其他OFDM符号相比,05m中的第一个OFDM符号比16Ts(假设15kHz和FFT大小为2,048)长。16 Ts用于第一个符号的CP。NR支持扩展CP。

在NR里,对于60kHz以下的子载波间隔,间隔被定义为7或14个OFDM符号,对于高于60kHz的子载波间隔,被定义为14个OFDM符号。时隙可以包含所有下行链路,所有上行链路或至少一个下行链路部分和至少一个上行链路部分。数据传输可以跨越多个间隔。图8示出了在频域和时域中使用混合数字学的时隙中的示例子载波结构。

[

NR调制和波形与LTE具有一些共性,但旨在具有更高的频谱效率。NR支持QPSK,16 QAM和256 QAM,具有与LTE相同的星座图。支持基于OFDM的波形。至少高达40 GHz,CP-OFDM波形支持Y的频谱利用率大于LTE的频谱利用率,其中对于LTE,Y = 90%。Y的定义为传输带宽配置/信道带宽 100%。例如,建议中仅对于上行链路的Y为98%。也支持基于DFT-S-OFDM的波形,但是它们仅限于单流传输。

基于CP-OFDM和DFT-S-OFDM的波形对于用户设备(UE)都是必须的选项的。

NR定义物理资源块(PRB),其中每个PRB的子载波的数量对于所有子载波结构是相同的。每个PRB的子载波数量是N = 12。下面是一个图表。

NR尚未确定的的部分是最大信道带宽。RAN1确定版本15中的最大信道带宽为400 MHz,但以下列出了进一步研究:

-子 6 GHz频带:MHz -200 MHz范围

-高6 GHz频带:MHz-1 GHz范围

]-通过载波聚合支持最大信道带宽的可能性

载波聚合允许使用大于最大信道带宽的频谱。这对mmWave特别有用,因为其有800 MHz和12 GHz宽的通道可供使用。表6显示了不同公司提出的各频带的最大信道带宽。

多输入多输出(MIMO)是NR的关键组成部分。gNB每极化具有两个TXRU,其连接到交叉极化Tx天线。gNB在每个天线极化上选择一个模拟波束用于下行链路数据传输(即,MIMO传输)。UE设备应该能够检测 在每个极化上的不同时间单元上扫描的多个Tx波束,然后选择一个被确定为 每个上的“最佳”波束的Tx波束。

NR中的同步由同步信号(SS)块,突发同步和突发同步集合定义。NR-PSS,NR-SSS和/或NR-PBCH信号在SS块内发送。一个或多个SS块组成SS突发同步。一个或多个SS突发同步进一步组成SS突发同步集合。从UE的角度来看,SS突发同步集合传输是周期性的。这个概念最好用肉眼描述。图11显示了SS突发同步的组成,图12显示了SS突发同步集合结构。

最后,为了完成版本15,已经确定了NR的信道编码,并且它与数据和LTE的控制信道编码不同。LTE使用turbo编码用于数据信道,而NR使用LDPC编码。对于下行链路控制信息(DCI)控制信道,LTE使用卷积编码,NR使用polar极化编码。这些编码技术是针对eMBB用例定义的。可能在将来的其他NR用例中可以使用不同的编码技术。

NR的信道编码技术应该支持信灵活的息块大小K和灵活码字大小。码字的速率适配需要做到的1比特粒度。NR的数据信道的信道编码技术需要同时支持增量冗余(IR)和追踪(C方式。对于使用重复/块编码的非常小的块长度,可能优选使用组合(CC)HARQ。

展望未来:R16的研究项目和趋势

第16版的工作已经开始,一些趋势正在出现。越来越多的垂直行业支持,如非地面网络(NTN),车辆应用(V2X),公共安全和工业物联网(IoT)。对于NTN,需要修改NR版本15以支持卫星通信,特别是在mmWave频段。对于V2X,提出了对旁路链接(PC5)以及接入网络(Uu)接口的动态支持的进一步研究。正在为V2X使用场景定义新的评估方法,包括车辆队列,高级驾驶以实现半自动或全自动驾驶以及远程驾驶。其他趋势和开放研究项目包括未经许可的接入(NR-U),增强型MIMO研究(特别是> 6 GHz),综合接入和回传(IAB),和非正交多址(NOMA)技术。随着第16版的工作继续进行,其他应用程序和研究项目肯定会出现。考虑到使第16版成功所需的工作量,2020年最终确定5G的目标雄心勃勃。但是,如果持第15版的速度,那么这可能是一个可实现的目标。

2022年新年伊始,工业互联网融资就开始捷报频传,工控安全、大数据、低代码、区块链等各领域百花齐放。据大东时代智库(TD)不完全统计, 2022年1月,工业互联网领域共发生14起融资事件 ,相较于2021年12月份的13起,虽然数量上没有明显增幅,但融资金额以及各领域融资事件均多于去年12月份。这也说明,虽然临近春节,但资本却在不停奋战、加速交割工业互联网大市场。

从投资轮次上看,A轮前后的依然最多(5宗),其次是C轮(3宗)、B轮(2宗)。从投资额度上看, 1月份工业互联网融资金额多为亿元级,其中,驻云 科技 获得2亿元D轮融资,成为融资金额最高的企业 。除此之外,融安网络、志翔 科技 、芯华章、优维 科技 等都宣布完成数亿元融资。为此,大东时代智库(TD)将带大家盘点2022年1月份工业互联网企业融资盛况。

图:2022年1月工业互联网领域融资概况

融安网络

融安网络成立于2018年,目前已发展成为国内专注工业控制系统网络安全和边缘计算技术创新的领军企业。公司主持和参与编制多项国家和行业地方标准规范,形成各类知识产权近百项,开发的四大类30款产品支持超30种工业协议和100种私有协议。客户涵盖工信部、国家电网、中国中车、中石油、宝武钢铁等国家重点行业知名企业,已在全国范围内搭建起强大销售网络。

据了解,融安网络高度重视核心技术的研发和创新,形成以华南为中心、辐射全国的市场营销与技术支持体系。此次融资后,融安网络将开启全国战略布局,依托大湾区的高 科技 和人才优势,以深圳为研发中心,重点深耕发展广西业务板块,合力打造“湾企入桂”示范项目,激活业务发展的新动能,赋能工业企业网络安全的数字化转型发展,助力“新基建"背景下关键信息基础设施高效发展和 健康 稳定运行。

志翔 科技

志翔 科技 自2016年起向工业大数据领域 探索 ,将能源电力行业作为切入点,在应用中不断打磨大数据技术平台,升级与完善产品技术和服务能力。短短几年间,完成在工业大数据领域技术、产品和垂直市场的初步积累,跻身行业新兴企业之列。

目前,志翔 科技 已建立起强大的大数据底层技术平台。平台兼备领先的行业know-how与大数据能力,已获百余项自主研发核心技术认证,在执行性能、描述工程效率、数据治理引擎效率等多项关键技术指标上形成领先优势。依托于该平台,志翔 科技 构建了包括面向用电侧、输配侧、发电侧的计量设备状态评价、新能源 汽车 充电桩状态评价等能源计量产品,光伏、充电桩等能效分析产品,以及碳监测、碳计量等在内的多元化工业大数据产品矩阵。

芯华章

基于新的行业需求,围绕着EDA20概念,芯华章以人工智能、云计算为基础,以融合化的验证系统为总体框架,对经典EDA软硬件架构以及算法做创新融合重构,以形成更全面、更高效、更易用的新一代验证系统。

2021年11月24日,芯华章发布统一底层框架的智V验证平台、以及基于智V验证平台四款的EDA产品——桦捷(HuaPro-P1)、穹鼎(GalaxSim-10)、穹景(GalaxPSS)、穹瀚(GalaxFV)。这也是契合芯华章提出的EDA20概念的产品落地,标志着国产EDA正式进入20时代!未来,芯华章将继续以用户的需求进化为核心,以技术创新为源动力,采用敏捷开发、持续集成等先进软件开发流程,不断打磨平台及产品,让芯片设计更简单、更普惠。

咏圣达

咏圣达是一家基于计算机视觉的工业安全AIOT解决方案提供商。据了解,咏圣达以“云边智慧赋能工业安全”为使命,以“减少每一起工业安全事故”为愿景,自主研发出“圣瞳”工业安全智能感知平台,在电力、铁路、化工、石油等高危工业生产场景形成标准化软件及硬件人工智能方案。

“圣瞳”工业安全智能感知平台基于计算机视觉,结合边缘计算、云计算、大数据、物联网等技术,通过标准化的软硬件对工业高危作业现场进行智能感知,通过摄像头、UWB定位、气体检测仪、温湿度传感器等收集现场数据,结合人工智能算法,对人员、设备、环境进行感知。使用户各级管理部门随时掌握现场安全情况,约束现场违规行为,减少事故风险。

优维 科技

优维 科技 创立于2015年,创始团队和高管均来自原腾讯技术专家,是国内新锐的一站式DevOps及运维解决方案服务商,从总部深圳开发拓荒,至今已经在北京、上海、广州、武汉、成都、合肥等多地设立了城市分公司和事业中心,有超过15个重点行业的300多家头部企业已就近获益,为企业提供全面的IT及运维管理解决方案。实现服务能力就近接入,目前优维业务覆盖华南、华中、华北、华东、西部等区域。

据悉,EasyOps是优维 科技 自研的自动化、数据化、智能化DevOps及运维平台,在能力上可以覆盖CMDB、自动化运维、数据化运维、IT服务管理、CI/CD、低代码以及近300多个场景化微应用等。2021年,优维发布了新一代超融合持续观测解决方案“HyperInsight”,不同于国内主流厂商的私有化部署模式,这是一款以混合云部署模式交付的新一代监控产品,HyperInsight的出现,能进一步提升产品面向客户的服务和交付能力。

驻云 科技

驻云 科技 成立于2013年,以阿里云为基座,主要为企业提供云计算架构咨询、实施、运维的技术服务。当有客户提出需求时,驻云的架构师会根据客户云下系统的相关架构、配置、代码及业务进行调研之后做出一套完整的解决方案,在不影响业务的情况下进行云上部署。在云端迁移完成之后,驻云还会根据用户的业务增长对架构进行持续优化。

驻云 科技 的观测云产品,可以统一满足企业在云、云原生、应用及业务上的监测需求,拥有200+技术栈支持、不限数据源,以实际业务场景进行监测数据,实现对数据的实时采集、监控、查看和分析,以及“问题现场还原”。

闪电仓

闪电仓成立于2016年,是一家致力于使用机器人与数字驱动自动化仓配解决方案的 科技 型企业,主要向中小微电商卖家提供仓配一体化服务及供应链金融服务。同时,通过其独立开发面向未来的智能算法系统,采用全球领先的智能设备,帮助企业提供从设计规划咨询、智能设备集成、代运营管理的一站式服务。团队方面,闪电仓创始人刘龙曾外派日本学习六西格玛及精益生产管理、自动化工程,拥有16年世界500强物流/供应链管理及自动化仓库经验。

据悉,其主要业务是基于“库存算法系统+智能调度系统+精益运营产”的数字智慧共享仓。具体来说,库存算法系统目的在于提升高频订单和数百万SKU级别库存管理能力;智能调度系统可以将重复和程序化的劳动由系统驱动机器人来完成,实现了减少用工人员、提升订单效率并大幅度降低成本;精益运营生产则开创了碎片化工作方法,使缺乏职业能力的人灵活就业,用最少的人完成最高的订单量。

鹰厂长

成立于2019年的鹰厂长是一家智能制造SaaS领域的、集开发与运营为一体的高 科技 企业,致力于为国内中小制造企业提供用得起、用得好的先进生产管理系统,打造数字工厂、智慧工厂。鹰厂长的目标客群是全国100万家年产值在1000万以上的离散制造企业,想要通过一套自研的数字工厂SaaS系统帮助工厂逐步实现数字化改造,提升效率、降低成本,转型升级智能制造。

对此,鹰厂长自研了数字工厂系统,融合了ERP(企业资源计划系统)、MES(制造执行系统)、DAS(数据采集系统)、TPM(设备管理系统)、Kanban(看板系统)、QMS (质量管理系统)、WMS(仓储管理系统)、PLM(产品生命周期管理系统)等功能。企业只需要导入鹰厂长这一套系统,就获得了这些系统的能力,极大降低企业在数字化转型方面的试错风险和成本。

艾灵网络

成立于2019年的艾灵网络是国内领先的5G边缘云服务提供商,专注5G网络及移动边缘计算平台研发,提供从终端、基站到云端平台服务的一体化5G+MEC产品线。与行业伙伴共同打造完整的5G边缘云商业生态平台。其希望通过自研核心技术深度链接产业资源,推动B端客户尤其是严苛的工业领域客户快速稳定的部署和实践5G及AIoT,引进企业和云计算全新边缘服务模式,降低客户使用5G和边缘计算技术的门槛。

目前,艾灵网络已向多家行业头部企业提供了基于场景的5G和边缘智能应用方案,覆盖建材、煤矿、3C、 汽车 制造、电力等行业领域,拥有硬件组件、算法、垂直应用、行业解决方案商等产业链合作伙伴数十家。

熵评 科技

同时,熵评 科技 由三位毕业于中国科大电子工程系的同班同学联合创立,其他核心管理团队成员拥有诸如MIT、帝国理工、清华等知名高校学历背景以及华为、惠普、京东、爱立信等知名企业的工作经验。

Prophecy

Prophecyio是一家SaaS低代码数据工程平台提供商,拥有基于混合云的云原生数据工程产品,可为用户提供数据中心、数据采集迁移等服务。据悉,低代码数据工程平台Prophecy,其用户体验的核心是它的低代码环境,它允许数据工程师和分析师在可视化界面和构建工作流的代码编辑器之间无缝切换。这个界面可以方便且快速地创建Apache Spark代码,然后通过它的Airflow服务执行它。

同时,Prophecyio是基于Spark&Kubernetes构建的Cloud Native Data Engineering产品。通过开放运行时和混合云部署帮助企业实现数据工程现代化。自动将现有ETL工作流迁移到Apache Spark并在Cloud Native基础架构上提供完整堆栈数据工程产品来实现此目的。正是这种在代码和可视化界面来回切换以及任何一方的改变都能立即反映到另一方的能力,使得企业对其爱不释手。

舜云 科技

舜云 科技 成立于2019年6月,是一家专注先进流体多物理场数值仿真软件开发的企业,目前已向市场推广的三款关键产品包括:粒子法流体多物理场数值计算软件shonDy,热管理数值仿真软件shonTA,以及2021年10月新推出的通用计算流体力学(CFD)软件shonFlow,广泛应用于 汽车 、海洋和能源工程等领域。

新推出的通用CFD软件shonFlow,核心算法自主可控,具备高效稳定的计算效率以及大规模的计算能力。目前,推出的第一版shonFlow,适用于不可压缩流体、旋转机械、流固共轭传热等问题。虽然shonFlow相比国外对标的竞争产品还仍然只是一棵小树苗,但是国产CFD有非常强的后发优势,在产品底层架构方面可以全新设计,算法可以跟踪国际最新研究成果。该产品目前已经在PCB热管理、核燃料组件流场分析、整车流场分析、电机冷却油路的流量分配等工程场景应用。

零数 科技

成立于2016年的零数 科技 是一家具备区块链底层技术及深度应用场景的国家高新技术企业。公司旨在通过区块链及隐私计算技术,打造数据价值流通基础设施,确保数据在多主体间可信有序流通和安全高效应用,服务于 汽车 、金融、政务、双碳等领域深度数字化。

目前,零数 科技 基于区块链和隐私计算等技术,打造了数据共享和资产流通基础设施,在交通能源、普惠金融、智慧政务、绿色双碳等领域实现大规模商业落地,同时,在产业数字化和金融数字化基础上,通过运营数据流通的闭环服务生态,有效实现产融结合。未来,零数 科技 将继续发挥自身优势,通过底层技术突破与产品化创新,推动新技术、新模式的率先应用,在深耕普惠金融服务的同时,助力实体经济高质量发展。

敏桥 科技

敏桥 科技 致力于融合创新 科技 ,以云原生工业软件助推中国制造业自主研发,提升企业产品创新能力和运营效率。2020年公司推出了核心PCP产品,目前已为包括国内头部主机厂、零部件企业、新能源车企、智能驾驶等跨行业的多个客户提供产品服务。

敏桥 科技 核心产品 PCP配备了 PLM(产品生命周期管理)+CAD 全栈 SaaS 工具的数字化研发平台,能够支持 汽车 、航天等高端制造业实现高效数字化转型,并提升研发工程师的协同效率。同时也具备 MBSE(基于模型的系统工程)的特点,将系统设计工作通过数字化设计手段实现,从而实现可视化、高效追溯、高效协同的优异功能。


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