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R16版本之后，5G NR技术在R17版本中继续增强。在RAN#86次会议上，3GPP通过了R17课题包，并且也决定了整个R17的工作周期为15个月。不巧的是，2020年初的新冠病毒的肆虐直接导致了2020年上半年3GPP面对面会议的取消。在RAN#87e次会议上，3GPP决定把R17的工作计划整体平移一个季度。之后又经过两次调整，最终R17工作计划如图1-1所示。
图1-1 R17工作计划
总的来说，R17的课题继续保持了对eMBB业务的技术改善，并且对R16已经引入的垂直行业相关的技术做了进一步的增强。与eMBB业务、垂直行业都相关的是网络覆盖范围的提高，包括非地面通信的标准化，使得蜂窝网络呈现出海、陆、空三维立体覆盖。R17也对5G NR在频谱、应用、广播通信机制和网络维护方面做了新的研究和探讨。图1-2所示是整个R17课题的分类示意图。
图1-2 R17课题的分类示意图
在R17 eMBB增强技术中，除了多SIM卡协调和RAN切片之外，其他的课题基本上是R16课题的延续或者扩展。例如，MIMO [28] 在减少控制信令和时延上，从中低速扩展到FR2的高速场景，并且假设UE有多个天线面板；在多点发送和多面板接收下波束管理和信道鲁棒性、可靠性的提升上，从PDSCH信道扩展到了PDCCH、PUSCH和PUCCH信道；增加了SRS的天线端口以增加SRS的覆盖和容量；在FDD频谱上，进一步探讨利用信道互易性来增强CSI的测量和上报机制，引入了统一的TCI状态管理机制等。在R16中，基于DCI的节电技术解决方案主要是用来避免无谓地唤醒UE，在R17中则考虑了更高速率业务的需求，寻求在UE已经被唤醒的前提下减少对PDCCH信道的监听。在RRC_IDLE和RRC_INACTIVE两个状态下设法减少对寻呼消息的监听和参考信号的系统开销 [29] 。在RRC_INACTIVE状态下，直接发送小数据包的想法主要也是为了避免或者减少UE进入RRC_CONNECTED状态所带来的信令和功耗的开销，这对穿戴设备尤其适用 [30] 。
一个UE有多个SIM卡在4G时代就已经比较流行了。两个SIM卡所对应的两个系统之间的冲突问题往往是由于UE有限的射频资源，如有限的射频链路和天线。4G LTE UE都是通过厂商的产品实现来减少或规避这个问题，也就是说没有标准化的方案，但是效果不理想。5G NR UE在射频资源上有所增加，一般认为比较典型的配置是2T4R。但是市场上中低端的智能手机或穿戴设备，也会采用相对比较低的配置，如1T2R，所以还是存在类似的问题。在R17中，采用标准化的方案可以尽可能减少两个系统之间的寻呼冲突，并且在UE决定离开当前系统（往往是5G NR）去响应另外一个系统（往往是4G LTE）寻呼时，减少对当前系统中正在进行的业务的影响，提高网络感知能力 [31] 。其中响应语音业务的寻呼是重点。
RAN切片课题的主要目的是使UE能够快速接入到一个支持UE想要发起的业务切片的小区，包括在小区选择和重选过程中匹配小区能够支持的切片和UE想要发起业务的切片，以及基于切片信息来发起随机接入过程。在发生移动性事件，如切换时，能够保证切片在源小区和目标小区之间不兼容的情况下保持业务的连续性。在RAN侧对切片这个概念做进一步的深耕也是5G网络技术的一种趋势 [32] 。
垂直行业相关的技术增强是R16的一个显著特点，并且在R17将有新的突破，包括引入紧凑型NR UE和高精度的室内定位。5G NR的三大应用场景都有各自的侧重点：eMBB想要的是高速率，mMTC要求的是广覆盖和多连接，而URLLC在可靠性和时延性能上追求极致。在一个终端上最多只能实现其中的两个维度，因为在同一个通信系统前提下，这3种需求实际上往往相互矛盾。但是也有一些终端需要兼顾这些需求，只是在支持程度上会大大下降，逻辑上这些紧凑型NR UE的需求可以参见图1-3。
图1-3 NR-Lite定位
在3GPP刚开始讨论的时候，这样的UE被称为“NR-Lite”，意思是“轻”终端。“轻”不仅体现在UE的体积和重量上（如其中典型的应用是工业传感器），也体现在硬件的配置和处理能力上，即与智能终端相比，具有更少的天线端口、更窄的工作带宽。在此基础上还要求超长的待机时间、更多的连接数，同时还需要保持类似的覆盖范围。在3GPP最终立项的时候，这个名字改成了“reduced capability NR devices”，中文称为紧凑型终端。在3GPP的讨论过程中，这样的终端也包括了智能穿戴设备，如智能手表，以及用于工业或者智慧城市的视频监控和跟踪设备。但是不包括已经基于LTE系统开发的NB-IoT和mMTC业务，这是为了避免对市场上已经成熟产品的影响，也是为了减少3GPP标准化的工作量 [33] 。
R16中基于NR定位参考信号的定位技术实际上已经成熟，可以满足室内3 m（80%概率）和室外10 m（80%概率）的定位精度，同时也引入了基于UE的定位方案，即UE可以根据网络的辅助信息来计算出最后的定位信息。但是R16的方案无论是在精度上（≤0.2 m）还是在时延上（≤100 ms）均无法满足工业上室内定位的需求。同时，商业上和定位需求相关的应用也要求低于1 m的定位精度。另外，在R17的定位课题中首次提出了定位的可靠性和完整性需求，简单地说，也就是要求定位系统一直可用。如果定位系统出现问题，还需要及时通知正在定位的UE，避免因为误信而导致事故。这个要求对于交通、电力或者是紧急呼叫所使用到的定位应用尤其重要。在技术上会侧重于增强R16中引入的定位参考信号、定位方法和相关的协议流程 [34] 。
当然，R17中和垂直行业相关的技术更多的是在R16基础上的增强。R16 URLLC在提高可靠性上的基本思路是除了增加PDCP PDU的重复支路之外（最多是4个），以“插队”的方式，即牺牲相对来说优先级较低的逻辑信道的发送或反馈，来达到提高优先级较高的逻辑信道可靠性的目的。这样的做法多少有些“简单粗暴”。R17尝试精细化R16的方案，最大程度地减少对优先级相对较低的逻辑信道的影响，如在UE内或UE间进行优先级处理时可以采用某种信道复用的方式，使得优先级相对较低的逻辑信道在冲突的时候不会被全部丢弃。另外，采用非授权频谱的NR也是一个比较大的突破。一般来说，非授权频谱会因为频谱共享的原因在通信可靠性和时延性能上无法和授权频谱相比。但是在工业场景里，在封闭的环境下，基本上可以做到频谱“独享”。在这样的前提下，可靠性和时延问题在一定程度上可以通过技术手段来克服，如采用FBE（Frame Based Equipment）的信道接入方式等 [35] 。
侧行链路通信技术在R16中最重要的应用场景是V2X，也就是车联网，UE的形式往往是车载式终端。在R17中，这种基于PC5接口的侧行链路通信技术除了车联网之外，也会拓展到公共安全应用和消费电子的应用上。在这些新的应用场景中，UE往往是手持终端，因此侧行链路技术在R17的重心落在了和节能相关的解决方案上，如在PC5接口引入DRX机制，在资源分配方面引入了UE之间协调机制和部分感知（Partial Sensing）的方式来减少UE对控制信道的监听 [36] 。和侧行链路通信技术直接相关的另外一个课题是基于PC5接口的中继，包括UE到网络的中继以及UE到UE的中继。两种中继方式对于公共安全应用来说都比较重要，而商业上的一些应用，如智能手表或手环通过智能手机连接到网络，则对终端到网络的中继方式最感兴趣。对于智能手表或手环来说，和智能手机之间的基于PC5接口的短距离通信几乎耗电为零，从而可以大大提高待机时间。在室内场景下，借助智能手机比较高的配置，穿戴设备可以流畅地和网络进行通信，侧行链路中继可以看作扩大网络覆盖的一种技术解决方案 [37] 。
对于覆盖问题，无论是eMBB业务还是垂直行业，R17都提供了相应的解决方案。NR覆盖增强主要是解决上行业务信道的覆盖问题。5G NR中最典型的全球性频谱是3.5 GHz（band n78、n79）。与用于LTE的频谱相比，3.5 GHz因为传播路损和建筑物穿透损耗大的原因，即使在波束赋形技术的辅助下，在市区的室内覆盖中也没有多少优势。在建筑物中心区域，5G NR的覆盖甚至比LTE还要差。目前全球范围内部署SA网络是5G NR的趋势，而且在中国一开始就会大规模部署。在这种情况下，覆盖就成了基于3.5 GHz SA网络的一个痛点。除了直接在3.5 GHz上下功夫外，借助低频段频谱，如1.8 GHz或者2.1 GHz FDD频谱，也可以有效解决上行的覆盖问题。在这个课题中，针对FR1频段，研究的主要对象是语音业务和中低速率的数据业务。虽然FR2的覆盖问题也会在这个课题中进行研究，但是FR2的覆盖已经有了一个比较好的解决方案，就是利用中继回传技术 [38] 。
上述的覆盖问题，无论是FR1还是FR2频段，针对的还是基于蜂窝的地面网络。非地面通信要解决的是广域覆盖。在R16中，非地面通信的研究对象是高轨卫星（即同步卫星）和低轨卫星。5G NR通信系统所面临的挑战主要是超长信号传输时延和比较大的频率偏差。需要注意的是，非地面通信除了要求UE具备GNSS定位能力之外，在发射功率上并没有提出额外的要求—还是采用第三类功率等级，即23 dBm。在R17对非地面通信标准化时，所采用的方案也可以扩展到高空气球和空对地通信。需要注意的是，在空对地通信中，飞机快速移动，类似于较为特殊的UE；而在卫星通信中，在空中部署的更像是基站的射频部分或者DU [39] 。R17在非地面通信上的另外一个扩展是把类似的解决方案移植到IoT领域，用于跟踪远洋油轮上货物的位置，并且进行简单的通信 [40] 。非地面通信逐渐进入市场并且开始产业化的重要原因是空间发射技术的成熟，使得发射小体积卫星的成本变得比较低。
R17在毫米波、XR、广播多播和网络智能化上也进行了大胆的探索。目前5G NR所涉及的频段分成两段：FR1（400 MHz~7.125 GHz）和FR2（24.25~52.6 GHz）。在R17刚开始标准化时，美国的一些公司和运营商提出对52.6~114.25 GHz频段从波形开始进行系统性的研究。在对全球各个区域的频谱管理条例进行整理和研究以后，逐步发现业界最感兴趣的是60 GHz附近的频段，即52.6~71 GHz。尤其是在不少国家，此频段附近的非授权频谱（参见表1-2）有产业化的可能。在2019年埃及举办的WARC19会议上，此频谱也被ITU-R正式定为蜂窝无线通信频谱。
表1-2 非授权频谱分布
基于这样的原因，3GPP最后决定只对这段频谱进行研究和标准化。为了减少标准化的工作量，大的原则是在原来5G NR的波形基础上对核心的几个物理层参数，如子载波间隔（SCS）和信道带宽等进行直接扩展。采用这种方式，基本上可以继承现有的物理层协议框架。另外，该频谱的毫米波波束的发送和接收更具有方向性，形成所谓的“铅笔波束”。在这样的前提下，信道接入的方式将不同于现有的LBE和FBE信道接入方式，在空间维度上具备更高的共存可能 [41] , [42] 。为了和原来的FR2频段进行区分，在标准规范中此频段称为FR2-2，而原来的FR2频段则称为FR2-1。
XR是一个笼统的术语，可以代表AR（增强现实）、VR（虚拟现实）、MR（混合现实）等。要达到视觉上以假乱真的效果，XR相关的应用要求通信系统在提供高流量的同时还要保证相当高的可靠性和比较低的时延。另外一种类似的应用是云游戏（Cloud Gaming）。XR和云游戏对5G NR系统来说既是挑战也是机遇。首先，在网络架构上，5G网络必须要增加边缘计算节点，也就是拉近云计算节点和终端之间的距离，否则时延的要求往往无法满足。其次，无论是头盔还是眼镜都对功耗有比较高的要求，这是因为一方面用户佩戴的时间会比较长，另一方面运算的负载比较高。如何降低功耗、增加待机时间和用户的舒适度都是值得探讨的领域。最后，XR和云游戏的业务需求看上去有点“既要马儿跑，又要马儿不吃草”，即使是5G NR这样的宽带通信系统也很难做到长时间给多个用户提供同时满足“高流量、低时延、高可靠”的业务。为了达到“好钢用在刀刃上”的效果，需要仔细研究XR和云游戏的业务模型，特别是数据包大小的分布范围以及在时域上的到达规律和相关的性能KPI，如时延和丢包率，从而使通信系统能够更好地适配。R17的XR课题的主要目的就是找到合适的评估方法来进行上述内容的研究 [43] 。
广播多播技术在3GPP标准中有悠久的历史，UMTS和LTE系统都进行过基于SFN的MBMS方案的标准化，在LTE系统中还引入了基于PDSCH的单小区广播技术（SC-PTM）。但是，真正在市场上得到广泛应用的广播多播技术可以说是凤毛麟角。而广播多播可以成为某些技术的有益补充，如在IoT和V2X技术中，通过广播的方式可以提高频谱效率。在视频点播应用中，可能会出现一个小区中的多个用户在点播相同视频内容的情况，在这样的前提下，把多个单播的线程合并成一个广播多播的线程就可以达到节省无线资源的目的。另外，与公共安全相关的广播明显要比单播更加高效。因为这样的原因，3GPP最后决定在R17中研究基于5G NR的一个简化版的广播多播方案。方案不要求采用传统的SFN方式来增加小区边缘覆盖；可以采用和单播混合组网的方式，并且会引入广播多播和单播之间的切换机制；当UE在RRC_CONNECTED状态时，单播和多播都会提供上行反馈来增加广播多播的可靠性 [44] 。
图1-4中，相同颜色的小区构成了广播多播同步覆盖区域。NR MBMS的同步覆盖区域介于LTE MBMS和LTE高功率高塔广播之间，在一个基站内部实现。
图1-4 NR MBMS、LTE MBMS和LTE高功率高塔广播的比较
对于网络维护的智能化，3GPP从LTE开始就在系统中引入了SON和MDT机制，利用UE提供的测量和统计信息来建模网络的运行状态。随着人工智能所要求的算力（硬件）和深度学习算法（软件）的逐渐成熟和普及，在网络维护中引入大数据收集和智能处理就水到渠成了。在此基础上，在3GPP通信系统的其他模块中也将逐渐引入人工智能 [45] - [46] 。