2018年6月に最終化されたRelease 15は、5G(NR)技術の商用化への道を開きました。R15は、Standalone(SA)およびNon-Standalone(NSA)アーキテクチャを通じて5Gネットワークの基盤を築き、サービスベースの仮想化コアネットワークと新しい物理層技術を導入して、容量の向上、遅延の削減、柔軟性の向上を図りました。この期間中、3GPP Radio Working GroupsであるRAN1-RAN5は、5G(NR)技術の標準化に大きく貢献しました。各グループの作業と主な技術ポイントは以下のとおりです。
I. RAN1(物理層イノベーション)主な作業領域には、波形、パラメータセット、マルチアクセス、MIMO、および参照信号が含まれます。
1. 柔軟なサブキャリア間隔とフレーム構造; スケーラブルなサブキャリア間隔の導入:
実装:ベースバンド処理は、異なるサブキャリア間隔に応じてFFTサイズとサイクリックプレフィックスを動的に調整します。
適用事例:低遅延産業制御(30kHz)および高帯域幅ミリ波eMBBリンク(120kHz)。
2. Mass MIMOとビームフォーミング
例:64T64R gNBアレイは、動的なUE固有のビームを形成し、高密度展開におけるスペクトル効率を向上させます。
3. OFDMベースのデュプレクシングとリソース割り当て
実装:gNBスケジューラは、URLLCバースト伝送をサポートするために、進行中のダウンリンク伝送を動的にプリエンプトします。
4. 参照信号と同期:新しい信号SS/PBCH、CSI-RS、PTRS、およびSRSの導入。
5. チャネルコーディングの進化: eMBBスループット効率を向上させるために、Turboコーディングの代わりにLDPCコーディングがデータチャネルに使用されます。
適用シナリオ:可変データレート環境における高信頼性制御シグナリング。
II. RAN2(無線インターフェース) MAC、RLC、PDCP、およびRRCプロトコルは、無線インターフェースアーキテクチャ、スケジューリング、RRC状態、ベアラ確立、およびシグナリング最適化を定義します。
1. デュアルコネクティビティ(DC) は、UEがLTEとNR間でトラフィックを分散できるマスタースレーブgNBアーキテクチャを導入します(NSAモード)。
適用シナリオ:純粋な5Gコアネットワーク(EPCベースのEN-DC)の前の初期5G展開フェーズでのスループットの向上。
2. RRC_INACTIVE状態: 低遅延回復を維持しながら、シグナリングオーバーヘッドを最小限に抑える新しいUE状態を導入します。
実装:UEはRRCコンテキストを保存して、断続的なトラフィック(約10ミリ秒)の高速接続を可能にします。
適用シナリオ:周期的な小データバーストを持つIoTセンサー。
3. QoSフローベースのアーキテクチャ: PDCPは、5GCアーキテクチャと整合性のあるQoSフローIDに再構築されます。
実装:各PDUセッションは、SDAPマッピングを介してQoSフローをDRBにルーティングします。
使用例:動的ビットレート適応を備えたビデオストリーム。
4. ヘッダー圧縮とセキュリティ: 制御プレーンオーバーヘッドを削減するために、RoHCv2の最適化と拡張暗号化が採用されています。
5. モビリティとハンドオーバーの強化: LTE-NR(NSA)およびNR-NR(SA)ネットワーク間の統一されたインターRATハンドオーバーシグナリングが定義されています。
III. RAN3(NGインターフェースとデュアルコネクティビティの進化) 技術には、F1、Xn、およびNGインターフェース定義、gNB-CU/DU管理、および相互運用性が含まれます。
1. gNB分離アーキテクチャ(CU/DU): 集中ユニット(CU)と分散ユニット(DU)間の論理的な分離。
実装:F1-C(制御)およびF1-U(ユーザー)インターフェースは、柔軟なフロントホール伝送設計を採用しています。
適用シナリオ:Cloud-RANおよびマルチベンダー相互運用性。
2. NGおよび5GCインターフェース: LTEのS1インターフェースを置き換えるNG-C(制御プレーン)およびNG-U(ユーザープレーン)インターフェースを導入します。AMF/SMFを介してサービスベースの5Gコアネットワーク機能をサポートします。
3. EN-DCアーキテクチャ: eNBとgNB間の相互運用性のためにXnおよびS1*シグナリングを定義します。5G展開の初期段階でのLTEアンカーポイントのスムーズな運用をサポートします。
4. セッション継続性とネットワークスライシング: QoSベースのインター-スライスモビリティメカニズムを統合します。
適用例:遅延要件(eMBB→URLLC)に基づいて、異なるスライス間のシームレスなハンドオーバー。
IV. RAN4(無線とスペクトル)帯域定義、電力レベル、スペクトル集約、および共存。
1. 新しい周波数帯域範囲(FR1およびFR2)
実装:デバイスのRFフロントエンドのモジュール設計は、切り替え可能な低ノイズアンプ(LNA)チェーンを使用したデュアルバンド動作をサポートします。
2. 帯域幅とキャリアアグリゲーション: FR2では最大400MHzのチャネル帯域幅が定義されています。集約されたキャリアは、ハイブリッド展開のためにNRとLTEを組み合わせます。
3. 電力定格とEIRPキャリブレーション: ミリ波デバイスのUE定格が確立されています。厳格なEVMおよびACLRパラメータが導入されています。
適用事例:5G FWA用のビーム制御を使用するスモールセル基地局とCPE。
4. 共存と送信制御: 複数の無線アクセス技術(RAT)間の共存を確保するために、スペクトルマスクが定義されています。ライセンス不要帯域でのLTEまたはNR-UとのNRスペクトルの共有をサポート。
5. RF性能と基準感度: 大規模MIMOアレイ基地局の感度モデリングの強化。各ビームの等価等方放射電力(EIRP)を管理するためのビームベースの電力制御の導入。
V. RAN5(機器試験と適合性): 適合性、シグナリング、およびUE性能試験手順。
1. 試験仕様のアライメント: NR UEおよび基地局のRFおよびプロトコル適合性試験のために、TS 38.521/38.533/38.141を導入。
2. OTA(Over-The-Air)試験フレームワーク: ビーム制御と動的放射パターンを考慮したミリ波機器無響室試験モデルの導入。
例:5Gスマートフォンの特性分析とフェーズドアレイビームスイッチング検証。
3. エンドツーエンドシグナリング検証: 初期NSA統合に不可欠なRRC/PDCP/PHYレイヤーの相互運用性の検証。
4. パフォーマンスベンチマーキング: 実際の伝搬環境における遅延、スループット、および基準感度の主要業績評価指標(KPI)の定義。
Release 15は、5Gの最初のフェーズの基盤を築き、NR物理層、新しい無線プロトコル、柔軟なアーキテクチャ、およびRF/コヒーレンスに関する側面を定義しています。eMBB、URLLC、mMTCなどの主要な5Gサービスをサポートし、NSAモードとSAモードの両方を同時にサポートする統一アーキテクチャで実行されます。