Release 15 ซึ่งแล้วเสร็จในเดือนมิถุนายน 2018 ได้ปูทางไปสู่การนำเทคโนโลยี 5G (NR) มาใช้ในเชิงพาณิชย์ R15 วางรากฐานสำหรับเครือข่าย 5G ผ่านสถาปัตยกรรม Standalone (SA) และ Non-Standalone (NSA) โดยแนะนำเครือข่ายหลักเสมือนจริงที่ใช้บริการและเทคโนโลยีเลเยอร์ทางกายภาพใหม่เพื่อเพิ่มความจุ ลดความหน่วง และปรับปรุงความยืดหยุ่น ในช่วงเวลานี้ กลุ่มทำงานด้านวิทยุ 3GPP RAN1-RAN5 ได้มีส่วนร่วมอย่างมากในการกำหนดมาตรฐานเทคโนโลยี 5G (NR) ผลงานและประเด็นทางเทคนิคที่สำคัญของแต่ละกลุ่มมีดังนี้:
I. RAN1 (นวัตกรรมเลเยอร์ทางกายภาพ) พื้นที่ทำงานหลัก ได้แก่ รูปคลื่น ชุดพารามิเตอร์ การเข้าถึงแบบหลายรายการ MIMO และสัญญาณอ้างอิง:
1. ระยะห่างของคลื่นพาหะย่อยและความถี่เฟรมที่ยืดหยุ่น; การแนะนำระยะห่างของคลื่นพาหะย่อยที่ปรับขนาดได้:
การใช้งาน: การประมวลผลเบสแบนด์จะปรับขนาด FFT และคำนำหน้าแบบวงกลมโดยพลวัตตามระยะห่างของคลื่นพาหะย่อยที่แตกต่างกัน
กรณีการใช้งาน: การควบคุมอุตสาหกรรมที่มีความหน่วงต่ำ (30kHz) และลิงก์ eMBB คลื่นมิลลิเมตรที่มีแบนด์วิดท์สูง (120kHz)
2. Mass MIMO และ Beam Forming
ตัวอย่าง: อาร์เรย์ gNB 64T64R สร้างบีมเฉพาะ UE แบบไดนามิก ปรับปรุงประสิทธิภาพสเปกตรัมในการใช้งานแบบหนาแน่น
3. การแบ่งคู่แบบ OFDM และการจัดสรรทรัพยากร
การใช้งาน: ตัวจัดตาราง gNB จะแย่งการส่งสัญญาณดาวน์ลิงก์ที่กำลังดำเนินการแบบไดนามิกเพื่อรองรับการส่งสัญญาณ URLLC แบบระเบิด
4. สัญญาณอ้างอิงและการซิงโครไนซ์：การแนะนำสัญญาณใหม่ SS/PBCH, CSI-RS, PTRS และ SRS
5. วิวัฒนาการการเข้ารหัสช่องสัญญาณ: การเข้ารหัส LDPC ใช้สำหรับช่องสัญญาณข้อมูล แทนที่การเข้ารหัส Turbo เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งข้อมูล eMBB
สถานการณ์การใช้งาน: การส่งสัญญาณควบคุมความน่าเชื่อถือสูงในสภาพแวดล้อมอัตราข้อมูลที่แปรผัน
II. RAN2 (ส่วนต่อประสานวิทยุ) โปรโตคอล MAC, RLC, PDCP และ RRC กำหนดสถาปัตยกรรมส่วนต่อประสานวิทยุ การจัดตาราง สถานะ RRC การสร้างผู้ให้บริการ และการเพิ่มประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ
1. การเชื่อมต่อแบบคู่ (DC) แนะนำสถาปัตยกรรม gNB แบบ master-slave ซึ่ง UE สามารถกระจายทราฟฟิกระหว่าง LTE และ NR (โหมด NSA)
สถานการณ์การใช้งาน: การปรับปรุงปริมาณงานในช่วงเริ่มต้นของการปรับใช้ 5G ก่อนเครือข่ายหลัก 5G บริสุทธิ์ (EN-DC ที่ใช้ EPC)
2. สถานะ RRC_INACTIVE: แนะนำสถานะ UE ใหม่เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการส่งสัญญาณในขณะที่ยังคงรักษาการกู้คืนที่มีความหน่วงต่ำ
การใช้งาน: UE จะจัดเก็บบริบท RRC เพื่อเปิดใช้งานการเชื่อมต่อที่รวดเร็วสำหรับทราฟฟิกเป็นระยะๆ (ประมาณ 10 มิลลิวินาที)
สถานการณ์การใช้งาน: เซ็นเซอร์ IoT ที่มีการระเบิดข้อมูลขนาดเล็กเป็นระยะ
3. สถาปัตยกรรมตามโฟลว์ QoS: PDCP ถูกสร้างใหม่เป็น ID โฟลว์ QoS ซึ่งสอดคล้องกับสถาปัตยกรรม 5GC
การใช้งาน: แต่ละเซสชัน PDU จะกำหนดเส้นทางโฟลว์ QoS ไปยัง DRB ผ่านการแมป SDAP
กรณีการใช้งาน: สตรีมวิดีโอพร้อมการปรับอัตราบิตแบบไดนามิก
4. การบีบอัดส่วนหัวและความปลอดภัย: มีการนำการเพิ่มประสิทธิภาพ RoHCv2 และการเข้ารหัสที่ปรับปรุงแล้วมาใช้เพื่อลดค่าใช้จ่ายของระนาบควบคุม
5. การปรับปรุงการเคลื่อนที่และการส่งมอบ: มีการกำหนดการส่งสัญญาณการส่งมอบระหว่าง RAT ระหว่างเครือข่าย LTE-NR (NSA) และ NR-NR (SA) แบบรวม
III. RAN3 (วิวัฒนาการส่วนต่อประสาน NG และการเชื่อมต่อแบบคู่) เทคโนโลยี ได้แก่: คำจำกัดความส่วนต่อประสาน F1, Xn และ NG, การจัดการ gNB-CU/DU และการทำงานร่วมกัน
1. สถาปัตยกรรม gNB ที่แยกจากกัน (CU/DU): การแยกเชิงตรรกะระหว่างหน่วยรวมศูนย์ (CU) และหน่วยกระจาย (DU)
การใช้งาน: ส่วนต่อประสาน F1-C (ควบคุม) และ F1-U (ผู้ใช้) ใช้การออกแบบการส่งข้อมูล fronthaul ที่ยืดหยุ่น
สถานการณ์การใช้งาน: Cloud-RAN และการทำงานร่วมกันของผู้จำหน่ายหลายราย
2. ส่วนต่อประสาน NG และ 5GC: แนะนำส่วนต่อประสาน NG-C (ระนาบควบคุม) และ NG-U (ระนาบผู้ใช้) แทนที่ส่วนต่อประสาน S1 ใน LTE รองรับฟังก์ชันเครือข่ายหลัก 5G ที่ใช้บริการผ่าน AMF/SMF
3. สถาปัตยกรรม EN-DC: กำหนดการส่งสัญญาณ Xn และ S1* สำหรับการทำงานร่วมกันระหว่าง eNB และ gNB รองรับการทำงานที่ราบรื่นของจุดยึด LTE ในช่วงแรกของการปรับใช้ 5G
4. ความต่อเนื่องของเซสชันและการแบ่งส่วนเครือข่าย: รวมกลไกการเคลื่อนที่ระหว่างสไลซ์ตาม QoS
ตัวอย่างการใช้งาน: การส่งมอบที่ราบรื่นระหว่างสไลซ์ต่างๆ ตามข้อกำหนดด้านความหน่วง (eMBB→URLLC)
IV. RAN4 (วิทยุและสเปกตรัม) คำจำกัดความของแถบ, ระดับพลังงาน การรวมสเปกตรัม และการอยู่ร่วมกัน
1. ช่วงความถี่ใหม่ (FR1 และ FR2)
การใช้งาน: การออกแบบโมดูลาร์ของส่วนหน้า RF ของอุปกรณ์รองรับการทำงานแบบดูอัลแบนด์โดยใช้ห่วงโซ่เครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำ (LNA) ที่สลับได้
2. แบนด์วิดท์และการรวมผู้ให้บริการ: มีการกำหนดแบนด์วิดท์ช่องสัญญาณสูงสุด 400MHz ใน FR2 ผู้ให้บริการที่รวมกันจะรวม NR และ LTE สำหรับการปรับใช้แบบไฮบริด
3. พิกัดพลังงานและการสอบเทียบ EIRP: มีการกำหนดพิกัด UE สำหรับอุปกรณ์คลื่นมิลลิเมตร มีการแนะนำพารามิเตอร์ EVM และ ACLR ที่เข้มงวด
กรณีการใช้งาน: สถานีฐานเซลล์ขนาดเล็กและ CPE ที่ใช้การควบคุมบีมสำหรับ 5G FWA
4. การอยู่ร่วมกันและการควบคุมการส่งสัญญาณ: มีการกำหนดมาสก์สเปกตรัมเพื่อให้แน่ใจว่ามีการอยู่ร่วมกันระหว่างเทคโนโลยีการเข้าถึงวิทยุ (RAT) หลายรายการ รองรับการแชร์สเปกตรัม NR กับ LTE หรือ NR-U ในย่านความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาต
5. ประสิทธิภาพ RF และความไวอ้างอิง: การสร้างแบบจำลองความไวที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับสถานีฐานอาร์เรย์ MIMO จำนวนมาก การแนะนำการควบคุมพลังงานตามบีมเพื่อจัดการกำลังงานแผ่รังสีไอโซโทรปิกเทียบเท่า (EIRP) ของแต่ละบีม
V. RAN5 (การทดสอบอุปกรณ์และการปฏิบัติตามข้อกำหนด): การปฏิบัติตามข้อกำหนด การส่งสัญญาณ และขั้นตอนการทดสอบประสิทธิภาพ UE
1. การจัดตำแหน่งข้อกำหนดการทดสอบ: การแนะนำ TS 38.521/38.533/38.141 สำหรับการทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด RF และโปรโตคอลของ NR UE และสถานีฐาน
2. กรอบการทดสอบ OTA (Over-The-Air): การแนะนำแบบจำลองการทดสอบห้องปลอดเสียงสะท้อนของอุปกรณ์คลื่นมิลลิเมตร โดยพิจารณาการควบคุมบีมและรูปแบบการแผ่รังสีแบบไดนามิก
ตัวอย่าง: การวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของสมาร์ทโฟน 5G และการตรวจสอบการสลับบีมอาร์เรย์แบบเฟส
3. การตรวจสอบการส่งสัญญาณแบบ End-to-End: การตรวจสอบการทำงานร่วมกันของเลเยอร์ RRC/PDCP/PHY ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการรวม NSA ในช่วงแรก
4. การวัดประสิทธิภาพ: การกำหนดตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก (KPI) สำหรับความหน่วง ปริมาณงาน และความไวอ้างอิงในสภาพแวดล้อมการแพร่กระจายในโลกแห่งความเป็นจริง
Release 15 วางรากฐานสำหรับระยะแรกของ 5G โดยกำหนดเลเยอร์ทางกายภาพ NR โปรโตคอลวิทยุใหม่ สถาปัตยกรรมที่ยืดหยุ่น และด้าน RF/ความสอดคล้องกัน รองรับบริการ 5G ที่สำคัญ รวมถึง eMBB, URLLC และ mMTC ซึ่งทำงานบนสถาปัตยกรรมแบบรวมศูนย์ในขณะเดียวกันก็รองรับโหมด NSA และ SA
