Die nächste Stufe von 5G New Radio

Diese Neuerungen kommen mit Release 16

5. Juli 2021, 7:00 Uhr | Von Javier Campos

Im vergangenen Jahr wurde Release 16 der 5G-NR-Spezifikationen abgeschlossen. Mit ihm geht die 3GPP vor allem auf den Bedarf der Industrie ein und führt 5G über die Grenzen als reine Mobilfunktechnik hinaus. Ein Überblick der Neuerungen aus der Perspektive der Bitübertragungsschicht.

Die ersten kommerziellen 5G New Radio (NR)-Implementierungen werden allmählich auf der ganzen Welt verfügbar. Sie basieren auf dem Release 15, der ersten Version der 5G-NR-Spezifikation. Die Entwicklung liegt in der Hand des 3GPP-Konsortiums, das in unterschiedlichen Arbeitsgruppen verschiedene Aspekte der Spezifikation erarbeitet. Die RAN1-Arbeitsgruppe, in der auch der Autor dieses Artikels Mitglied ist, diskutiert die Aspekte der Bitübertragungsschicht.

Zeitplan der Spezifikationsarbeit

Die Spezifikation der 5G-NR-Bitübertragungsschicht wurde über einen Zeitraum von rund zwei Jahren – von 2016 bis 2018 – als Teil von Release 15 entwickelt. Hier wurden alle Aspekte eingeführt, die 5G NR definieren:

Anfänglicher Schwerpunkt auf den Anwendungsfällen eMBB (Enhanced Mobile Broadband) und URLLC (Ultra Reliable and Low Latency Communications)
Carrier-Aggregation
Kompatibilität mit 4G-LTE
Flexible Numerologie
Spezifikation von zwei verschiedenen Frequenzbereichen: FR1 (450 MHz – 7,125 GHz) und FR2 (24,25 GHz – 52,6 GHz)
Flexible Bandbreite
Mini Slots
Flexible Slot-Struktur
Unterstützung für Beamforming
Massive MIMO

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Ein Merkmal von 5G ist die schnelle Weiterentwicklung des Standards (Bild 1). Das erregt in der Branche viel Aufmerksamkeit und führt außerdem dazu, dass ständig neue Anwendungsfälle und Anforderungen berücksichtigt werden.

Mit Release 16 reagiert das 3GPP-Konsortium auf industrielle Anforderungen und integriert neue Funktionen, Verbesserungen und neue Anwendungen. Mit Release 16 wird die Bitübertragungsschicht von 5G NR durch die folgenden Neuerungen erweitert, die in den kommenden Abschnitten näher ausgeführt werden:

Neue Anwendungen werden auf der Bitübertragungsschicht unterstützt: Industrielles IoT, Ortung von Endgeräten, Integrated Access und Backhaul sowie V2X.
Neue Frequenzen: Nutzung von unlizenzierten Bändern im FR1-Frequenzbereich (450 MHz – 71,25 GHz).
Erweiterungen/Verbesserungen: Sie beziehen sich auf die Netzkapazität oder die Netzeffizienz und decken eine breite Palette von Spezifikationsmerkmalen der Bitübertragungsschicht ab. Dazu gehören MIMO, duale Konnektivität, Mobilität, Energieeffizienz, Cross-Link-Interferenzen und weitere.

Diese Erweiterungen erfordern eine Weiterentwicklung der 5G-NR-Bitübertragungsschicht, und der Betrieb in unlizenzierten Frequenzbändern bringt regulatorische Anforderungen mit sich, die ebenfalls auf der Ebene der Bitübertragungsschicht berücksichtigt werden müssen. Daher enthalten die von der RAN1-Gruppe erstellten Spezifikationen der Bitübertragungsschicht aus Release 16 nicht nur diese Aspekte, sondern auch alle Funktionen aus Release 15, die bereits Teil der Spezifikation der 5G-NR-Bitübertragungsschicht sind.

Die Arbeiten am Release 17 haben bereits begonnen und werden voraussichtlich bis Ende 2021 andauern. Ziel ist es, die Forderungen der Industrie nach höherer Effizienz, Zugang zu mehr Frequenzspektrum (Unterstützung bis 71 GHz), höherem Datendurchsatz, geringeren Latenzen und neuen Arten von Diensten (Satellitenkommunikation) zu unterstützen.