Release 15, afgerond in juni 2018, effende de weg voor de commercialisering van 5G (NR)-technologie. R15 legde de basis voor 5G-netwerken via Standalone (SA) en Non-Standalone (NSA) architecturen, introduceerde een servicegebaseerd gevirtualiseerd core-netwerk en nieuwe fysieke laagtechnologieën om de capaciteit te vergroten, de latentie te verminderen en de flexibiliteit te verbeteren. Gedurende deze periode leverden 3GPP Radio Working Groups RAN1-RAN5 aanzienlijke bijdragen aan de standaardisatie van 5G (NR)-technologie. Het werk en de belangrijkste technische punten van elke groep zijn als volgt:
I. RAN1 (Innovatie Fysieke Laag) Belangrijke werkgebieden zijn onder meer golfvormen, parametersets, meervoudige toegang, MIMO en referentiesignalen:
1. Flexibele subcarrier-afstand en frame-structuur; Introductie van schaalbare subcarrier-afstand:
Implementatie: Baseband-verwerking past de FFT-grootte en cyclisch prefix dynamisch aan op basis van verschillende subcarrier-afstanden.
Toepassingsgevallen: Industriële besturing met lage latentie (30 kHz) en eMBB-verbindingen met hoge bandbreedte in millimetergolven (120 kHz).
2. Massale MIMO en Beam Forming
Voorbeeld: 64T64R gNB-arrays vormen dynamische UE-specifieke beams, waardoor de spectrale efficiëntie in dichte implementaties wordt verbeterd.
3. OFDM-gebaseerde duplexing en resource-toewijzing
Implementatie: De gNB-scheduler pre-emptief lopende downlink-transmissies om URLLC-burst-transmissies te ondersteunen.
4. Referentiesignalen en synchronisatie：Introductie van nieuwe signalen SS/PBCH, CSI-RS, PTRS en SRS.
5. Kanaalcoderingsevolutie: LDPC-codering wordt gebruikt voor het datakanaal, ter vervanging van Turbo-codering om de eMBB-doorvoerefficiëntie te verbeteren.
Toepassingsscenario: Zeer betrouwbare controlesignalering in omgevingen met variabele datasnelheid.
II. RAN2 (Radio-interface) MAC-, RLC-, PDCP- en RRC-protocollen definiëren de radio-interface-architectuur, planning, RRC-status, bearer-opbouw en signaleringsoptimalisatie.
1. Duale connectiviteit (DC) introduceert een master-slave gNB-architectuur, waarbij de UE verkeer kan verdelen tussen LTE en NR (NSA-modus).
Toepassingsscenario: Verbetering van de doorvoer in de vroege 5G-implementatiefase vóór het pure 5G-core-netwerk (EN-DC gebaseerd op EPC).
2. RRC_INACTIVE-status: Introduceert een nieuwe UE-status om de signaleringsoverhead te minimaliseren en tegelijkertijd een lage latentie-herstel te behouden.
Implementatie: De UE slaat de RRC-context op om een snelle verbinding mogelijk te maken voor intermitterend verkeer (ongeveer 10 milliseconden).
Toepassingsscenario: IoT-sensoren met periodieke kleine databursts.
3. QoS Flow-gebaseerde architectuur: PDCP wordt gereconstrueerd in QoS-flow-ID's, consistent met de 5GC-architectuur.
Implementatie: Elke PDU-sessie routeert QoS-flows naar de DRB via SDAP-mapping.
Gebruiksscenario: Videostreams met dynamische bitrates.
4. Headercompressie en beveiliging: RoHCv2-optimalisatie en verbeterde encryptie worden toegepast om de overhead van het controlepaneel te verminderen.
5. Verbeteringen voor mobiliteit en handover: Uniforme inter-RAT handover-signalering wordt gedefinieerd tussen LTE-NR (NSA) en NR-NR (SA)-netwerken.
III. RAN3 (NG-interface en duale connectiviteitsevolutie) technologieën omvatten: F1-, Xn- en NG-interfacedefinities, gNB-CU/DU-beheer en interoperabiliteit.
1. gNB gescheiden architectuur (CU/DU): Logische scheiding tussen gecentraliseerde eenheden (CU) en gedistribueerde eenheden (DU).
Implementatie: De F1-C (controle) en F1-U (gebruiker) interfaces nemen een flexibel fronthaul-transmissieontwerp aan.
Toepassingsscenario's: Cloud-RAN en interoperabiliteit van meerdere leveranciers.
2. NG- en 5GC-interfaces: Introduceert NG-C (controlepaneel) en NG-U (gebruikersvlak) interfaces, ter vervanging van de S1-interface in LTE. Ondersteunt servicegebaseerde 5G-core-netwerkfuncties via AMF/SMF.
3. EN-DC-architectuur: Definieert Xn- en S1*-signalering voor interoperabiliteit tussen eNB en gNB. Ondersteunt een soepele werking van LTE-ankerpunten in de vroege stadia van 5G-implementatie.
4. Sessiecontinuïteit en netwerkslicing: Integreert een QoS-gebaseerd inter-slice-mobiliteitsmechanisme.
Toepassingsvoorbeeld: Naadloze handover tussen verschillende slices op basis van latentievereisten (eMBB→URLLC).
IV. RAN4 (Radio en Spectrum) Banddefinities, Vermogensniveaus, Spectrumaggregatie en Coëxistentie.
1. Nieuwe frequentiebandbereiken (FR1 en FR2)
Implementatie: Modulair ontwerp van de RF-front-end van het apparaat ondersteunt dual-band-werking met behulp van schakelbare low-noise amplifier (LNA)-ketens.
2. Bandbreedte en carrieraggregatie: Tot 400 MHz kanaalbandbreedte is gedefinieerd in FR2. Geaggregeerde carriers combineren NR en LTE voor hybride implementaties.
3. Vermogensclassificatie en EIRP-kalibratie: UE-classificaties zijn vastgesteld voor millimetergolfapparaten; er worden strenge EVM- en ACLR-parameters geïntroduceerd.
Toepassingsgeval: Kleine celbasisstations en CPE's die beam control gebruiken voor 5G FWA.
4. Coëxistentie en transmissiecontrole: Spectrummaskers zijn gedefinieerd om coëxistentie tussen meerdere radio-toegangstechnologieën (RAT's) te garanderen. Ondersteuning voor het delen van NR-spectrum met LTE of NR-U in niet-gelicentieerde banden.
5. RF-prestaties en referentiesensitiviteit: Verbeterde gevoeligheidsmodellering voor massale MIMO-array-basisstations. Introductie van beam-gebaseerde vermogensregeling om het equivalente isotrope uitgestraalde vermogen (EIRP) van elke beam te beheren.
V. RAN5 (Apparatuurtesten en conformiteit): Conformiteit, signalering en UE-prestatietesten.
1. Uitlijning testspecificatie: Introductie van TS 38.521/38.533/38.141 voor RF- en protocolconformiteitstests van NR UE's en basisstations.
2. OTA (Over-The-Air) testframework: Introductie van een millimetergolfapparatuur-echovrije kamertestmodel, rekening houdend met beam control en dynamische stralingspatronen.
Voorbeeld: 5G-smartphone-karakteristieke analyse en verificatie van fase-array-beam-switching.
3. End-to-end signaleringsverificatie: Verificatie van de interoperabiliteit van de RRC/PDCP/PHY-lagen, wat cruciaal is voor vroege NSA-integratie.
4. Prestatiebenchmarking: Definiëren van key performance indicators (KPI's) voor latentie, doorvoer en referentiesensitiviteit in een real-world propagatie-omgeving.
Release 15 legt de basis voor de eerste fase van 5G, waarbij de NR-fysieke laag, nieuwe radioprotocollen, flexibele architectuur en RF/coherentieaspecten worden gedefinieerd. Het ondersteunt belangrijke 5G-diensten, waaronder eMBB, URLLC en mMTC, die op een uniforme architectuur draaien en tegelijkertijd zowel NSA- als SA-modi ondersteunen.
