1.2.3 5G标准化与发展趋势

5G相关标准主要由ITU-R和3GPP协同制定和发布。ITU-R是ITU分属的无线电通信部门，它的职责是确保卫星业务等所有无线通信业务合理、平等、有效及经济地使用无线频谱，不受频率范围限制地开展研究。它是专门负责制定无线电通信相关国际标准的组织。ITU-R自身不制定详细的技术规范，它通过和各个区域性或国际性标准化组织（例如3GPP）合作制定满足IMT技术要求的标准。3GPP由来自北美、欧洲和亚洲的7个标准化组织在1998年联合成立，成员分别包括欧洲的ETSI、美国的ATIS、日本的TTC和ARIB、韩国的TTA、印度的TSDSI和中国的CCSA。3GPP制定的标准规范以Release-X作为版本进行管理，平均一到两年会完成一个大版本的制定。

ITU在2015年9月发布了ITU-R M.2083《IMT愿景-2020年及之后IMT未来发展的框架和总体目标》建议书[6]，该建议书论述了潜在用户和应用发展趋势、流量增长、技术发展趋势和频谱作用，并且界定了2020年及之后IMT的未来发展框架和总体目标。2015年10月，ITU-R正式确定了5G的法定名称是“IMT-2020”。ITU-R还根据该建议书和之前其他的研究成果继续为IMT-2020系统定义需求、设计评估方法，这项工作于2017年年中完成。在2017年10月举行了关于IMT-2020的研讨会之后，IMT-2020正式开始接收候选建议。各国和国际组织可以向ITU提交候选技术。ITU-R在2018年开始对候选技术进行评估。2020年7月，ITU-R国际移动通信工作组（WP5D）在第35次会议上确定3GPP系标准成为被ITU认可的5G标准。2021年2月，ITU正式发布了5G NR国际标准《IMT-2020空口的详细规范》。

3GPP在2016年3月RAN#71次全会开启了5G NR的标准化工作。从上述时间点开始到2017年年初，3GPP依托于5G NR Rel-14研究项目（SI），主要开展5G系统框架和关键技术的研究。2017年年初，3GPP新成立了5G NR工作项目（WI），在该工作项目下继续开展5G第1阶段标准化的研究工作，于2017年年底完成了Rel-15非独立组网（NSA）的标准化工作，于2018年年中完成了Rel-15独立组网（SA）的标准化工作。2019年3月完成支持LTE-NR及NR-NR双连接的标准化工作。至此，3GPP完成了5G第1阶段的主要工作，并发布了5G Rel-15标准。5G Rel-15只针对eMBB场景进行了标准化，构建了NR的系统框架，并且规范了一些基本关键技术，包括波形、信道编码、信道与信号、功率控制、接入和传输过程等。

5G第2阶段的主要工作，即Rel-16的标准化从2018年中后期开始，它是5G NR的第1个演进版本。2019年年底RAN1工作基本完成，随后3GPP发布了5G Rel-16标准。5G Rel-16标准除了在NR引入非授权频谱接入（位于FR1频段）特性外，还支持URLLC场景，并且涵盖了MIMO增强、节能、两步RACH、车联网、大气波导干扰/跨链路干扰管理、接入回传一体化（IAB）和定位等特性。2020年7月，3GPP宣布5G标准的第二版规范Rel-16冻结。

5G第3阶段包括Rel-17及之后演进版本，目前已将支持的频段从52.6GHz以下拓展到52.6～71GHz，该频段不仅包括授权频谱，还包括非授权频谱，可利用的频谱资源更多、带宽更大。Rel-17是对5G NR的进一步演进，除了进一步增强eMBB场景（如MIMO、节能、接入回传一体化等）外，还对URLLC、IIoT及其他垂直行业进行了标准化，包括高频非授权频谱通信、IIoT/URLLC、非地面网络（NTN）、定位增强、多播广播、车联网/直连链路及轻量级RedCap终端。3GPP原计划从2020年年初第一次工作组（WG）会议开始在RAN1讨论Rel-17相关议题[7,8]，但是由于疫情影响，3GPP取消了面对面的线下会议，改成通过邮件和电话讨论的线上电子会议，并且对Rel-17的讨论进行了延期。2021年12月，3GPP在RAN1的Rel-17标准化工作基本完成，2022年6月3GPP冻结了5G标准的第三版规范Rel-17（ASN.1）。从2022年下半年开始，3GPP各个子组逐步恢复线下会议。

图1-6展示了ITU和3GPP关于5G研究和标准化的主要历程。

3GPP在2021年4月27日的第46次PCG（项目合作组）在线会议上正式将5G演进的名称确定为5G-Advanced（5G-A）。5G-A将大幅提升eMBB性能，普及扩展现实（XR）等沉浸式新业务，满足行业大规模数字化，并最终实现万物智联的5G愿景。5G-A将为5G面向2025年后的发展定义新的目标和新的能力，通过全面演进和增强，使5G产生更大的社会价值和经济价值。

5G-A从5G标准的第3个演进版本Rel-18开始。Rel-18众多课题在2021年12月的RAN#94次全会上立项成功[9]，除了在MIMO、节能、定位、覆盖增强、直连链路通信、非地面网络和轻量级RedCap终端等方向继续演进和增强外，还会将5G标准化进一步延伸到人工智能/机器学习、全双工、扩展现实（包括虚拟现实、增强现实和混合现实）、无人机、智能中继等课题中。Rel-18标准化从2022年第二季度开始，预计将持续18个月。Rel-18初步研究计划如图1-7所示[10]。

我们可以基于5G NR已经完成的前3个版本（Rel-15、Rel-16、Rel-17）来展望未来5G-A和6G标准化的发展趋势。

首先，从3G、4G到5G,3GPP对MIMO技术的研究和标准化几乎从未中断。基于超大规模MIMO天线技术仍将是未来5G-A和6G标准化的重点之一，3GPP仍将不断深耕；除此之外，3GPP对IIoT和垂直行业的标准化会更加关注，包括窄带物联、车联网、机器类通信及URLLC相关业务等；作为传统蜂窝网络的补充，非地面网络、无人机、海洋通信、智能中继/智能反射表面将进一步丰富未来网络的异构性，充分实现无缝覆盖和深度覆盖；通信和感知的一体化、人工智能（AI）与无线通信的深度融合将在业务和技术两个层面驱使3GPP标准由5G向6G演进；另外，面向5G-A和6G,3GPP标准化的目标频段会越来越高，从Rel-15、Rel-16最高支持52.6GHz，到Rel-17最高支持71GHz。可以预料，未来5G-A和6G支持的频段势必要高于71GHz，甚至超过100GHz，乃至触及太赫兹和可见光频段；同时，在更高频段采用非授权频谱或共享频谱接入仍将是蜂窝网络的重要接入方式之一；由于5G支持的频段越来越高，3GPP对于高频段的移动性、覆盖和功耗等也会越来越关注，这些方面也将是3GPP未来标准化的重点方向。