RIS标准化:现状和未来
产业动态 | 2022/10/17 18:56:03
IEEE智能与融合网络发布的一篇热门论文介绍了可编程智能表面(RIS)的标准化现状并展望了相关未来。
随着全球范围内对RIS的广泛研究投入,标准化工作也已经开始,主要是在区域层面。在中国这个最大的移动通信市场,RIS相关的标准化工作已经在两个不同的组织中启动,即未来移动通信论坛和中国通信标准化协会(CCSA)。在未来移动通信论坛中,研究把RIS集成到下一代无线网络中的方法的工作组(WG)于2020年12月成立。该工作组研究支持RIS走向商业化的用例和关键技术,并计划编写一份白皮书总结进一步推动RIS辅助无线系统的技术趋势。在第55次会议上,CCSA第五技术委员会第6工作组批准了一项关于建立RIS研究项目(SI)的提案。SI的目标是在2022年6月以技术报告作为主要交付成果。该SI的范围包括信道建模、信道估计和反馈、AI和RIS、RIS的波束赋型,以及RIS辅助网络的网络协议。2021年6月,关于RIS的新行业规范组(ISG)获得了欧洲电信标准协会(ETSI)的批准。在ISG RIS的第二次全体会议期间,3个新的工作项目获批,分别侧重于信道和系统建模、用例和部署场景以及对当前标准的影响。ISG将重点研究和生成信息报告(直到2023年),之后考虑相关规范。
区域标准化RIS的努力在全球标准制定组织中产生了一些影响。在2020年10月的国际电信联盟无线电通信局WP 5D 会议期间,各国提交了下一代无线技术的候选提案,这些提案将被考虑纳入IMT未来技术趋势报告。根据报告草案,RIS被描述为下一代网络物理层的关键组件。在3GPP中,中国设备厂商在2021年3月的会议期间向3GPP提交了第一份提案,此后越来越多的公司也表现出支持RIS成为5G-Advanced及未来网络的关键组成部分的兴趣,尤其是网络运营商。
在目前的现状下,预计未来的进展如图1所示。在区域标准制定组织中,RIS的标准化已经在进行中,如本节前面部分所述。对于未来的标准活动,RIS不太可能在ITU中建立为专门的焦点小组或WI,因为ITU主要关注监管、频谱和业务方面。然而,与RIS相关的信道建模可以在ITU进行研究。就3GPP而言,目前的重点是在Release 18之前启动5G的第二阶段,6G还没有正式的计划。根据过去的经验,每一代无线通信标准通常会持续十年,根据目前5G的标准化进展,估计第一个6G版本将在Release 20到Release 22之间。随着COVID-19大流行及其对全球经济和社会的深远影响,3GPP的未来时间表可能会推迟。要将RIS标准化为一项全新的技术,需要做一些准备工作,其中最重要的工作之一是信道建模。由于超材料的新颖结构,需要新的信道模型来模拟基站或UE的天线与RIS上的反射元件或区域之间的信道。
在3GPP中,有两种可能的方式来标准化RIS。一种是在Release 19中首先发起一个关于用例、部署场景和信道模型的SI,然后在相应的SI完成后发起一个WI。这将允许RIS被部署为5G网络的一个组件,从而有助于使这项技术和制造工艺成熟。在这种情况下,RIS将成为5G标准的一部分,并由此将自动继承到6G标准。另一种可能的方法是将RIS与6G的其他新功能一起标准化为6G标准的一部分。这意味着RIS的部署将推迟到2030年代,并且存在不确定性。由于RIS技术可以被视为通用且与频段无关,因此尽早对其进行标准化将使RIS有机会与其他技术相结合,从而为更绿色、更安全和更可靠的无线网络做出贡献。另一方面,还有一些具有挑战性的问题有待解决,需要一定的时间和精力。考虑到目前的研究现状和这项技术的成熟度,3GPP开始研究RIS的年份很可能是2023年。
当前的蜂窝和局域网旨在最大限度地提高频谱效率和能源效率,从而产生先进和复杂的物理层设计以及更高层的机制和信令。要研究和规范RIS,最好从简单的场景和实用的模型开始。例如,仅考虑固定RIS面板将避免移动性问题并有助于稳定网络拓扑。更重要的是,虽然载波聚合广泛应用于不同代的蜂窝网络,但单载波操作可以优先考虑和研究。标准化的一些关键方面还与将部署RIS的特定频段有关,例如信道建模和估计,将较低频段作为起点会更有效。
随着全球范围内对RIS的广泛研究投入,标准化工作也已经开始,主要是在区域层面。在中国这个最大的移动通信市场,RIS相关的标准化工作已经在两个不同的组织中启动,即未来移动通信论坛和中国通信标准化协会(CCSA)。在未来移动通信论坛中,研究把RIS集成到下一代无线网络中的方法的工作组(WG)于2020年12月成立。该工作组研究支持RIS走向商业化的用例和关键技术,并计划编写一份白皮书总结进一步推动RIS辅助无线系统的技术趋势。在第55次会议上,CCSA第五技术委员会第6工作组批准了一项关于建立RIS研究项目(SI)的提案。SI的目标是在2022年6月以技术报告作为主要交付成果。该SI的范围包括信道建模、信道估计和反馈、AI和RIS、RIS的波束赋型,以及RIS辅助网络的网络协议。2021年6月,关于RIS的新行业规范组(ISG)获得了欧洲电信标准协会(ETSI)的批准。在ISG RIS的第二次全体会议期间,3个新的工作项目获批,分别侧重于信道和系统建模、用例和部署场景以及对当前标准的影响。ISG将重点研究和生成信息报告(直到2023年),之后考虑相关规范。
区域标准化RIS的努力在全球标准制定组织中产生了一些影响。在2020年10月的国际电信联盟无线电通信局WP 5D 会议期间,各国提交了下一代无线技术的候选提案,这些提案将被考虑纳入IMT未来技术趋势报告。根据报告草案,RIS被描述为下一代网络物理层的关键组件。在3GPP中,中国设备厂商在2021年3月的会议期间向3GPP提交了第一份提案,此后越来越多的公司也表现出支持RIS成为5G-Advanced及未来网络的关键组成部分的兴趣,尤其是网络运营商。
在目前的现状下,预计未来的进展如图1所示。在区域标准制定组织中,RIS的标准化已经在进行中,如本节前面部分所述。对于未来的标准活动,RIS不太可能在ITU中建立为专门的焦点小组或WI,因为ITU主要关注监管、频谱和业务方面。然而,与RIS相关的信道建模可以在ITU进行研究。就3GPP而言,目前的重点是在Release 18之前启动5G的第二阶段,6G还没有正式的计划。根据过去的经验,每一代无线通信标准通常会持续十年,根据目前5G的标准化进展,估计第一个6G版本将在Release 20到Release 22之间。随着COVID-19大流行及其对全球经济和社会的深远影响,3GPP的未来时间表可能会推迟。要将RIS标准化为一项全新的技术,需要做一些准备工作,其中最重要的工作之一是信道建模。由于超材料的新颖结构,需要新的信道模型来模拟基站或UE的天线与RIS上的反射元件或区域之间的信道。
在3GPP中,有两种可能的方式来标准化RIS。一种是在Release 19中首先发起一个关于用例、部署场景和信道模型的SI,然后在相应的SI完成后发起一个WI。这将允许RIS被部署为5G网络的一个组件,从而有助于使这项技术和制造工艺成熟。在这种情况下,RIS将成为5G标准的一部分,并由此将自动继承到6G标准。另一种可能的方法是将RIS与6G的其他新功能一起标准化为6G标准的一部分。这意味着RIS的部署将推迟到2030年代,并且存在不确定性。由于RIS技术可以被视为通用且与频段无关,因此尽早对其进行标准化将使RIS有机会与其他技术相结合,从而为更绿色、更安全和更可靠的无线网络做出贡献。另一方面,还有一些具有挑战性的问题有待解决,需要一定的时间和精力。考虑到目前的研究现状和这项技术的成熟度,3GPP开始研究RIS的年份很可能是2023年。
当前的蜂窝和局域网旨在最大限度地提高频谱效率和能源效率,从而产生先进和复杂的物理层设计以及更高层的机制和信令。要研究和规范RIS,最好从简单的场景和实用的模型开始。例如,仅考虑固定RIS面板将避免移动性问题并有助于稳定网络拓扑。更重要的是,虽然载波聚合广泛应用于不同代的蜂窝网络,但单载波操作可以优先考虑和研究。标准化的一些关键方面还与将部署RIS的特定频段有关,例如信道建模和估计,将较低频段作为起点会更有效。