La version 15, finalisée en juin 2018, a ouvert la voie à la commercialisation de la technologie 5G (NR). La R15 a jeté les bases des réseaux 5G grâce aux architectures Standalone (SA) et Non-Standalone (NSA), en introduisant un cœur de réseau virtualisé basé sur les services et de nouvelles technologies de couche physique pour améliorer la capacité, réduire la latence et améliorer la flexibilité. Au cours de cette période, les groupes de travail radio 3GPP RAN1-RAN5 ont apporté des contributions significatives à la normalisation de la technologie 5G (NR). Les travaux et les points techniques clés de chaque groupe sont les suivants :
I. RAN1 (Innovation de la couche physique) Les principaux domaines de travail comprennent les formes d'onde, les ensembles de paramètres, l'accès multiple, le MIMO et les signaux de référence :
1. Espacement des sous-porteuses et structure de trame flexibles ; Introduction d'un espacement des sous-porteuses évolutif :
Mise en œuvre : le traitement en bande de base ajuste dynamiquement la taille de la FFT et le préfixe cyclique en fonction des différents espacements des sous-porteuses.
Cas d'application : contrôle industriel à faible latence (30 kHz) et liaisons eMBB à ondes millimétriques à large bande (120 kHz).
2. MIMO massif et formation de faisceaux
Exemple : les réseaux gNB 64T64R forment des faisceaux dynamiques spécifiques à l'UE, améliorant l'efficacité spectrale dans les déploiements denses.
3. Duplexage et allocation de ressources basés sur l'OFDM
Mise en œuvre : le planificateur gNB préempte dynamiquement les transmissions en liaison descendante en cours pour prendre en charge les transmissions en rafale URLLC.
4. Signaux de référence et synchronisation：Introduction de nouveaux signaux SS/PBCH, CSI-RS, PTRS et SRS.
5. Évolution du codage de canal : Le codage LDPC est utilisé pour le canal de données, remplaçant le codage Turbo pour améliorer l'efficacité du débit eMBB.
Scénario d'application : signalisation de contrôle à haute fiabilité dans des environnements à débit de données variable.
II. RAN2 (Interface radio) Les protocoles MAC, RLC, PDCP et RRC définissent l'architecture de l'interface radio, la planification, l'état RRC, l'établissement de la liaison et l'optimisation de la signalisation.
1. Double connectivité (DC) introduit une architecture gNB maître-esclave, où l'UE peut distribuer le trafic entre LTE et NR (mode NSA).
Scénario d'application : amélioration du débit dans la phase de déploiement initiale de la 5G avant le cœur de réseau 5G pur (EN-DC basé sur EPC).
2. État RRC_INACTIVE : Introduit un nouvel état UE pour minimiser la surcharge de signalisation tout en maintenant une récupération à faible latence.
Mise en œuvre : l'UE stocke le contexte RRC pour permettre une connexion rapide pour le trafic intermittent (environ 10 millisecondes).
Scénario d'application : capteurs IoT avec des rafales de petites données périodiques.
3. Architecture basée sur le flux QoS : Le PDCP est reconstruit en ID de flux QoS, cohérent avec l'architecture 5GC.
Mise en œuvre : chaque session PDU achemine les flux QoS vers le DRB via le mappage SDAP.
Cas d'utilisation : flux vidéo avec adaptation dynamique du débit binaire.
4. Compression d'en-tête et sécurité : L'optimisation RoHCv2 et le cryptage amélioré sont adoptés pour réduire la surcharge du plan de contrôle.
5. Améliorations de la mobilité et du transfert : Une signalisation de transfert inter-RAT unifiée est définie entre les réseaux LTE-NR (NSA) et NR-NR (SA).
III. RAN3 (Interface NG et évolution de la double connectivité) les technologies incluent : les définitions d'interface F1, Xn et NG, la gestion gNB-CU/DU et l'interopérabilité.
1. Architecture gNB séparée (CU/DU) : Séparation logique entre les unités centralisées (CU) et les unités distribuées (DU).
Mise en œuvre : les interfaces F1-C (contrôle) et F1-U (utilisateur) adoptent une conception de transmission de liaison avant flexible.
Scénarios d'application : Cloud-RAN et interopérabilité multi-fournisseurs.
2. Interfaces NG et 5GC : Introduit les interfaces NG-C (plan de contrôle) et NG-U (plan utilisateur), remplaçant l'interface S1 en LTE. Prend en charge les fonctions de cœur de réseau 5G basées sur les services via AMF/SMF.
3. Architecture EN-DC : Définit la signalisation Xn et S1* pour l'interopérabilité entre eNB et gNB. Prend en charge le bon fonctionnement des points d'ancrage LTE dans les premières étapes du déploiement de la 5G.
4. Continuité de la session et découpage du réseau : Intègre un mécanisme de mobilité inter-tranche basé sur la QoS.
Exemple d'application : transfert transparent entre différentes tranches en fonction des exigences de latence (eMBB→URLLC).
IV. RAN4 (Radio et spectre) Définitions de bandes, Niveaux de puissance, agrégation de spectre et coexistence.
1. Nouvelles plages de fréquences (FR1 et FR2)
Mise en œuvre : la conception modulaire du frontal RF de l'appareil prend en charge le fonctionnement double bande à l'aide de chaînes d'amplificateurs à faible bruit (LNA) commutables.
2. Largeur de bande et agrégation de porteuses : Jusqu'à 400 MHz de largeur de bande de canal est définie en FR2. Les porteuses agrégées combinent NR et LTE pour les déploiements hybrides.
3. Puissance nominale et étalonnage EIRP : Des évaluations UE sont établies pour les appareils à ondes millimétriques ; des paramètres EVM et ACLR stricts sont introduits.
Cas d'application : stations de base à petites cellules et CPE utilisant le contrôle de faisceau pour la FWA 5G.
4. Coexistence et contrôle de transmission : Des masques de spectre sont définis pour assurer la coexistence entre plusieurs technologies d'accès radio (RAT). Prise en charge du partage du spectre NR avec LTE ou NR-U dans les bandes sans licence.
5. Performances RF et sensibilité de référence : Modélisation de sensibilité améliorée pour les stations de base à réseau MIMO massif. Introduction du contrôle de puissance basé sur le faisceau pour gérer la puissance isotrope rayonnée équivalente (PIRE) de chaque faisceau.
V. RAN5 (Tests d'équipement et conformité) : Conformité, signalisation et procédures de test des performances de l'UE.
1. Alignement des spécifications de test : Introduction de TS 38.521/38.533/38.141 pour les tests de conformité RF et de protocole des UE NR et des stations de base.
2. Cadre de test OTA (Over-The-Air) : Introduction d'un modèle de test de chambre anéchoïque d'équipement à ondes millimétriques, tenant compte du contrôle de faisceau et des diagrammes de rayonnement dynamiques.
Exemple : analyse des caractéristiques des smartphones 5G et vérification de la commutation de faisceau de réseau phasé.
3. Vérification de la signalisation de bout en bout : Vérification de l'interopérabilité des couches RRC/PDCP/PHY, ce qui est crucial pour l'intégration NSA précoce.
4. Évaluation des performances : Définition des indicateurs de performance clés (KPI) pour la latence, le débit et la sensibilité de référence dans un environnement de propagation réel.
La version 15 jette les bases de la première phase de la 5G, en définissant la couche physique NR, les nouveaux protocoles radio, l'architecture flexible et les aspects RF/cohérence. Elle prend en charge les principaux services 5G, notamment eMBB, URLLC et mMTC, fonctionnant sur une architecture unifiée tout en prenant simultanément en charge les modes NSA et SA.
