移動(dòng)通信演進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力由1G/2G/3G/4G時(shí)代較為簡(jiǎn)單且統(tǒng)一的單一速率需求，經(jīng)由5G三個(gè)場(chǎng)景的過(guò)渡，最終轉(zhuǎn)化為以場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)作為基本演進(jìn)范式。場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)跳出了單一需求維度，是一系列限制條件下多種需求的綜合表達(dá)，這將推動(dòng)以知識(shí)、智能、決策為核心的系統(tǒng)演進(jìn)方式。

中國(guó)工程院院士張平在一次公開(kāi)演講中提出，移動(dòng)通信演進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力由1G/2G/3G/4G時(shí)代較為簡(jiǎn)單且統(tǒng)一的單一速率需求，經(jīng)由5G三個(gè)場(chǎng)景的過(guò)渡，最終轉(zhuǎn)化為以場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)作為基本演進(jìn)范式。場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)跳出了單一需求維度，是一系列限制條件下多種需求的綜合表達(dá)，這將推動(dòng)以知識(shí)、智能、決策為核心的系統(tǒng)演進(jìn)方式。

隨著5G商用的深入，業(yè)界不斷提出新的需求，相應(yīng)地5G的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也需要持續(xù)演進(jìn)，使5G標(biāo)準(zhǔn)更加適應(yīng)市場(chǎng)實(shí)際情況。在演進(jìn)過(guò)程中，除了對(duì)此前定義的場(chǎng)景支持技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)外，新的場(chǎng)景不斷引入也是一個(gè)方向，包括各垂直行業(yè)也有很多交叉場(chǎng)景、低配版場(chǎng)景等方面的需求，標(biāo)準(zhǔn)的完善正是支撐移動(dòng)通信業(yè)務(wù)能力擴(kuò)展和市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大的重要因素。

交叉場(chǎng)景：5G不僅僅是三個(gè)背道而馳的場(chǎng)景，還要魚(yú)和熊掌兼得

以場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)作為基本演進(jìn)范式，一個(gè)方向就是多場(chǎng)景交叉的情況。近日，在2020全球移動(dòng)寬帶論壇上，華為常務(wù)董事汪濤在其主題演講中提出了5.5G的概念，在eMBB、uRLLC和mMTC三大場(chǎng)景基礎(chǔ)上，增強(qiáng)和擴(kuò)展上行超寬帶UCBC、實(shí)時(shí)寬帶交互RTBC和感知定位HCS等新場(chǎng)景，提升個(gè)人實(shí)時(shí)交互體驗(yàn)，增強(qiáng)蜂窩物聯(lián)能力。

在華為看來(lái)，擴(kuò)展應(yīng)對(duì)的是日益增長(zhǎng)的新應(yīng)用訴求，5G定義的三大場(chǎng)景已經(jīng)無(wú)法支撐更多樣性的物聯(lián)場(chǎng)景需求。一些應(yīng)用既需要海量連接，又需要上行大帶寬，因此需要在eMBB和mMTC之間增加一個(gè)場(chǎng)景，命名為UCBC，聚焦上行能力的構(gòu)建；還有一類應(yīng)用，既需要超寬帶，也需要低時(shí)延和高可靠，需要在eMBB和URLLC之間增加一個(gè)場(chǎng)景，命名為RTBC，聚焦寬帶實(shí)時(shí)交互的能力構(gòu)建；最后一類場(chǎng)景是泛能力集，比如車聯(lián)網(wǎng)中的車路協(xié)同，既需要通信能力，又需要感知能力，因此提出新增HCS場(chǎng)景，聚焦通信和感知融合的能力構(gòu)建。

可以看出，5.5G提出的新場(chǎng)景面對(duì)的主要是兼顧原有eMBB、uRLLC和mMTC三大場(chǎng)景的交叉場(chǎng)景，對(duì)于業(yè)界提出了新的挑戰(zhàn)。因?yàn)閑MBB、uRLLC和mMTC本身每一類場(chǎng)景都面對(duì)一些極端的、較為苛刻的情況設(shè)置相關(guān)指標(biāo)，指導(dǎo)業(yè)界向著這些KPI來(lái)努力，而5.5G提出的新場(chǎng)景需要業(yè)界原有場(chǎng)景兩兩組合，同時(shí)滿足嚴(yán)苛的KPI，魚(yú)和熊掌兼得的要求挑戰(zhàn)更大。

當(dāng)然，這些新的場(chǎng)景并非為了秀能力，而是在產(chǎn)業(yè)需求背景下提出的。例如，在企業(yè)生產(chǎn)制造的一些場(chǎng)景下，有限的空間中有大量的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，而且這些設(shè)備需要高帶寬上傳數(shù)據(jù)，此時(shí)就需要上行超寬帶（UCBC）相關(guān)技術(shù)支持；又如，在一些XR全息應(yīng)用場(chǎng)景中，要達(dá)到身臨其境的沉浸式體驗(yàn)，需要在給定的低時(shí)延下進(jìn)一步提升帶寬，形成實(shí)體與虛擬無(wú)縫交互，此時(shí)就需要寬帶實(shí)時(shí)交互（RTBC）相關(guān)技術(shù)。

低配場(chǎng)景：并非所有5G應(yīng)用都要達(dá)到極致指標(biāo)

場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)演進(jìn)，另一個(gè)方向是原有對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行分級(jí)，在已有的高KPI要求基礎(chǔ)上分出低KPI要求的場(chǎng)景，形成“低配版”5G。未來(lái)大量場(chǎng)景可能并不需要達(dá)到10Gbps以上帶寬、毫秒級(jí)時(shí)延和100萬(wàn)/平米的連接密度這些極致的要求，未來(lái)5G的演進(jìn)需要考慮到一些“低配版”場(chǎng)景的需求。

實(shí)際上，3GPP已經(jīng)考慮到了這一場(chǎng)景的需求，因此在對(duì)R17立項(xiàng)中，考慮到了對(duì)降低NR設(shè)備復(fù)雜度的方向，并明確列入R17的計(jì)劃中。設(shè)備復(fù)雜度的降低，使5G能夠覆蓋廣闊的低端場(chǎng)景。

3GPP在推進(jìn)5G規(guī)范中也在不斷引入新的場(chǎng)景，例如早在2018年，3GPP關(guān)于“IMT-2020自我評(píng)估”的研究中，就已經(jīng)確認(rèn)NB-IoT和LTE-M滿足IMT-2020對(duì)mMTC的要求，可以被認(rèn)證為5G技術(shù)。在uRLLC的支持方面，uRLLC這一特性實(shí)際上早在R15版本中就已引入，分別在LTE和NR中定義，而NR uRLLC在R16中實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步增強(qiáng)，并包含在對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究項(xiàng)目中，R16還引入了對(duì)時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)（TSN）與5G的融合。

5G的一個(gè)重要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)場(chǎng)景互聯(lián)互通，在工業(yè)環(huán)境中場(chǎng)景非常復(fù)雜，就傳感器來(lái)說(shuō)，包括壓力傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、加速度計(jì)等。希望將這些傳感器和致動(dòng)器連接到5G無(wú)線電接入和核心網(wǎng)絡(luò)。3GPP的多個(gè)技術(shù)研究和規(guī)范中都描述過(guò)大規(guī)模工業(yè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（IWSN）的用例和需求，這類用例中不僅包括要求較高的uRLLC服務(wù)，還包括設(shè)備外形和尺寸較小的相對(duì)低端服務(wù)，這類服務(wù)需要完全無(wú)線形態(tài)實(shí)現(xiàn)無(wú)人維護(hù)，電池壽命能達(dá)到幾年的程度。綜合來(lái)看，這些用例的要求高于LPWAN（如NB-IoT），但低于uRLCC和eMBB。在智慧城市領(lǐng)域，一些用例也有類似的需求，比如一些監(jiān)控場(chǎng)景。在可穿戴設(shè)備場(chǎng)景，包括智能手表、智能手環(huán)、健康類設(shè)備和醫(yī)療監(jiān)測(cè)相關(guān)設(shè)備一般都需要較小的尺寸，需要在滿足通信需求的前提下縮小終端尺寸。

諸如此類場(chǎng)景，在此前5G標(biāo)準(zhǔn)中并未考慮，因此提出了新的課題，對(duì)于各類用例都有一些明確要求。

其中，通用性要求包括：

設(shè)備復(fù)雜性：與R15和R16定義的eMBB和uRLLC高要求設(shè)備相比，新設(shè)備類型的主要要求是降低設(shè)備成本和復(fù)雜性，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景尤其明顯

設(shè)備尺寸：大多數(shù)用例都有此要求，新的標(biāo)準(zhǔn)要允許設(shè)備設(shè)計(jì)具有緊湊的外形

部署：系統(tǒng)應(yīng)支持在FR1/FR2所有頻段上實(shí)現(xiàn)FDD和TDD的功能部署

具體應(yīng)用場(chǎng)景的要求包括：

工業(yè)無(wú)線傳感網(wǎng)：3GPP TR 22.832和TS 22.104規(guī)范文檔中對(duì)參考用例和要求進(jìn)行描述，包括通信服務(wù)可靠性為99.99%，端到端時(shí)延小于100毫秒，參考帶寬速率小于2 Mbps，并且設(shè)備大部分是靜止的，電池至少能用幾年。當(dāng)然，對(duì)于安全類相關(guān)傳感器，延遲要求達(dá)到5-10毫秒。

智慧城市視頻監(jiān)控：正如3GPP TR 22.804中所述，一些性價(jià)比較高的視頻場(chǎng)景要求的帶寬為2-4Mbps，時(shí)延小于500毫秒，可靠性在99%-99.9%之間；高一級(jí)的視頻則需要7.5-25 Mbps的帶寬。當(dāng)然，此類場(chǎng)景的業(yè)務(wù)模式以上行傳輸為主。

可穿戴設(shè)備：智能可穿戴應(yīng)用的參考帶寬為下行5-50Mbps，上行為2-5Mbps，峰值速率下行最高150Mbps、上行最高50Mbps，設(shè)備的電池應(yīng)能使用數(shù)天（最多1-2周）。

根據(jù)3GPP文檔的定義，針對(duì)這些場(chǎng)景的研究方向是：

減少終端接收和發(fā)射天線；

減少終端帶寬；

FDD半雙工；

減少終端處理時(shí)間和終端處理復(fù)雜度

當(dāng)然，3GPP也明確，針對(duì)這些場(chǎng)景的定義和研究工作不會(huì)覆蓋低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)的用例，但最低的速率和帶寬也應(yīng)該高于LTE Cat.1 bis相應(yīng)指標(biāo)?？傮w來(lái)說(shuō)，低配版5G將大幅度降低接入成本，使5G能夠覆蓋的場(chǎng)景大大擴(kuò)展。

回顧歷史，4G時(shí)代就開(kāi)啟了場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的研究

基于場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)，實(shí)際上在4G時(shí)代就有端倪。2015年10月，3GPP在其PCG第35次會(huì)議上正式確定LTE-Advanced Pro的命名，即4.5G在標(biāo)準(zhǔn)上的正式命名。LTE-Advanced Pro除了進(jìn)一步提升移動(dòng)寬帶能力外，也針對(duì)多個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行擴(kuò)展，向著垂直行業(yè)延伸。

具體來(lái)說(shuō)，首先是面向大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供解決方案。從R10開(kāi)始，3GPP啟動(dòng)面向物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)化，LTE-Advanced Pro在面向大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面主要包含兩條技術(shù)路線：窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT和增強(qiáng)機(jī)器類型通信eMTC，相信物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的同行沒(méi)對(duì)這兩個(gè)技術(shù)并不陌生，尤其是NB-IoT，目前已形成超過(guò)1億的連接，演進(jìn)成為5G mMTC的重要組成部分。

基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)（LTE-V）是LTE-Advanced Pro的重要發(fā)展方向。彼時(shí)，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以IEEE 802.11p路線為主，但這一路線存在一定技術(shù)缺陷，難以完全滿足V2X應(yīng)用需求，為L(zhǎng)TE-V留下了市場(chǎng)空間。在信通院看來(lái)，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展包含兩個(gè)階段，第一階段為行駛安全，提升交通效率；第二階段為自動(dòng)駕駛，兩個(gè)階段相比，第一階段對(duì)車輛之間廣播通信的容量有較高要求，第二階段對(duì)時(shí)延和可靠性有很高要求。LTE-Advanced Pro正是面向第一階段開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作，包含車車通信、車-基站/設(shè)施通信。

因此，可以說(shuō)LTE-Advanced Pro面向垂直行業(yè)應(yīng)用深度優(yōu)化，在滿足垂直行業(yè)應(yīng)用需求的同時(shí)，也希望依托蜂窩移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，打破長(zhǎng)期存在的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)碎片化局面，為行業(yè)用戶提供全球標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)解決方案。

另外一個(gè)明顯體現(xiàn)基于場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)是LTE終端的分級(jí)。根據(jù)市場(chǎng)需求，3GPP制定了關(guān)于UE Category（用戶終端等級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，UE category是一系列的在上行/下行中可變的無(wú)線性能參數(shù)的集合，包含了很多的無(wú)線特性，其中最重要的一個(gè)就是用戶設(shè)備支持的速率。各種“UE Category”和支持速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表中所示：

可以看出，3GPP R8定義了Cat.1，開(kāi)始對(duì)終端分類進(jìn)行定義，為業(yè)界推出低配版4G提供支持。今年物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)熱門的Cat.1，正是有了對(duì)終端等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，才支撐了低成本產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展。

未來(lái)，移動(dòng)通信發(fā)展依賴場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，體現(xiàn)出了通信業(yè)與產(chǎn)業(yè)實(shí)際需求的充分融合。

責(zé)任編輯：gt