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未来已来,5G-Advanced时代开启

作者:物联传媒
日期:2022-06-13 16:14:53
摘要:就在不久前,2022年3月下旬,标准组织3GPP通过线上讨论的方式,顺利完成了R17版本的功能性冻结。
关键词:5G-Advanced

就在不久前,2022年3月下旬,标准组织3GPP通过线上讨论的方式,顺利完成了R17版本的功能性冻结。

R17是全球5G标准的第三个版本,也是5G标准第一阶段的最后一个版本。它的冻结,意味着5G即将进入了更具挑战性的第二阶段,也就是业界称之为5.5G的5G-Advanced阶段。

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5G演进路线图

在5G第一阶段,全球5G建设取得了令人欢欣鼓舞的成就。短短三年多的时间里,5G在世界范围内得到了广泛商用,210多家运营商部署了5G网络。

我们中国的5G建设,更是独领风骚。根据工信部最新的数据,国内5G基站总数已经超过160万个,5G移动用户数超过4.13亿户,遥遥领先于其它国家。

在5G toB方面,我们也进展顺利。目前,国内“5G+工业互联网”在建项目2400个,5G应用案例超过2万个。在矿山、电力、钢铁、港口等各个行业场景,涌现了大量的5G落地项目,引领着产业生态创新,推动着行业数字化转型。

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面对即将到来的5G-Advanced,我们不禁会想:它究竟会带来什么?它将会弥补现有5G技术的哪些短板或不足?又会激发怎样的技术创新和变革?

6月6日,值国内5G牌照发放三周年之际,中国移动召开了“5G-Advanced双链融合产业创新成果发布会”。在会上,中国移动携手华为等产业伙伴,共同发布了全球首批5G-Advanced端到端产业样板及《5G-Advanced新能力与产业发展白皮书》。

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这场发布会展现了中国移动和华为等通信行业领先企业对5G-Advanced的深入了解和诠释,展示了多项关键技术的研究进展,为我们勾勒出了5.5G的大致轮廓。

接下来,小枣君将详细解读一下,发布会上展示的各项5G-Advanced重要创新成果,以及背后的商业和技术趋势。

5G-Advanced的愿景和价值

5G-Advanced被正式确定为5G演进的名称,是在2021年4月。它被认为是5G的升级版,承担着5G和6G之间过渡和衔接的作用。

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目前,在已有5G技术的推动下,整个社会正在加速数智化。新一轮科技革命和产业变革已经发生,并逐步推进。

百行千业的转型和变革,对通信联接能力提出了更高的要求。而现有的5G技术,并不能很好地满足这些要求。

因此,业界提出了5G-Advanced,将其视为5G的增强,从架构层面和技术层面进行向前演进,以满足多样化业务诉求,解决产业用户痛点。

5G-Advanced所担负的重任,是进一步提升网络的潜力,创造更大的社会和经济价值。

5.5G的关键网络特征为泛在万兆体验千亿联接

在ITU定义的5G三大标准场景eMBB、mMTC、uRLLC基础上,5G-Advanced进行了深入的增强和扩展,新增了三大新场景,即:UCBC(上行超宽带)、RTBC(宽带实时交互)和HCS(通信感知融合)。

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进行扩展后,5.5G可以极大地丰富5G产业空间,更贴合数字经济和产业数字化转型的真实需求。

中国移动研究院副院长丁海煜在发布会上提到,5G-Advanced的发展方向一共有三个,分别是:“卓越网络”“智生智简”“低碳高效”

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在三大方向下,进一步细化出了多项关键技术。通过这些关键技术,5G-Advanced将支持下行万兆(10Gbps)峰值速率、上行千兆(1Gbps)峰值速率、毫秒级时延、低成本千亿物联,以及感知、高精定位等超越连接的能力。

特别值得关注的,是本次发布会重点推出的5G-Advanced首批端到端四大产业样板成果,分别是:X-Layer跨层融通通信感知融合eIoT无源物联网时频统一全双工UDD

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四大产业样板成果

四大成果是前面提到的5G-Advanced关键技术中的核心,是今后网络能力发展的重点方向。

X-Layer跨层融通

首先,我们来看一下“X-Layer跨层融通”。

“X-Layer跨层融通”是一个专门为XR业务量身定制的技术,用于满足XR业务的百Mbps和5ms时延,以及未来元宇宙高达10Gbps的速率和毫秒级低时延的需求。

大家都知道,元宇宙在去年引起了世界范围的广泛关注,被视为新的技术风口。从本质上来说,元宇宙是虚拟世界和现实世界的深度融合。而元宇宙所基于的XR技术,是虚拟世界和现实世界之间的通道。

概括来说,“X-Layer跨层融通”通过应用层和网络层的跨层信息共享,进行双向业务调度,实现全局性能最优,帮助5G网络更好地支撑XR业务。

从具体技术角度来看,这个技术包括两个方面:

一,通过业务层感知网络状态信息,实现业务层对发包内容大小和编码码率的调整,以灵活适配网络的不同状态。

二,通过网络层感知业务信息,实现对“重要业务帧”的完整性保护,以及不同数据流的差异性调度,提供端到端的“业务帧级”QoS保障。

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目前,中国移动携手华为、咪咕共同完成了业界首个“X-Layer跨层融通”技术端网云业四位一体产业试验。测试结果显示,基于中移4.9GHz频段的100M带宽单扇区,可以同时支持20个XR终端系统,容量提升了5倍。

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通信感知融合

“通信感知融合”,简称“通感融合”,是一个主要面向车联网(C2X)业务的技术创新。

车联网业务这几年发展迅速、成果丰硕,是5G的重点行业落地方向。它拥有百亿级的经济和产业价值,是一个巨大的潜在市场。

车联网在道路监管、自动驾驶、高清地图构建等领域,存在通信和感知的双重需求,不仅需要保持车辆数据流的畅通,还要对车辆空间位置进行精准掌握。

相比普通雷达,5G网络的覆盖能力更强,天线阵列规模大,在构建低成本、高精度、无缝泛在的通信感知一体化网络方面,具有天然优势。

5G-Advanced的通感融合共生,在技术上包括三个方向的创新:

首先是一体化空口和硬件设计。通过利用5G现有波形,进行一体化感知信号设计,在相同的频谱资源上,同时使能通信和感知功能,实现通信和感知在空口和硬件上的共享。

其次,是利用蜂窝通信节点间的协作优势。在普通雷达自发自收感知模式外,提供新的协作式感知模式,从而超越普通雷达的感知性能,提供接近全域覆盖的感知服务。

最后是设计本地化。可独立部署,轻量化的灵活敏捷感知架构,降低感知时延,满足车联网低时延的感知需求。

中国移动与华为携手打造了通感融合的样板,通过部署通感一体化的基站,实现了车辆轨迹的实时跟踪。在满足亚米级精度的要求下,感知距离首次突破了800米。在探测距离分辨率等方面,通感融合技术相比普通的雷达性能提升3~5倍,具备了连续无缝感知的独特优势。

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UDD时频统一全双工

UDD时频统一全双工的主要目标,是为了改进5G的上行通信能力,满足图像采集、视频回传等上行高带宽业务的需求,也为了更好地满足工业控制所需的1毫秒以内极致时延和99.9999%的极高可靠性需求。

UDD时频统一全双工技术,包括双载波UDD(D-UDD)和单载波UDD(S-UDD)两种。双载波UDD技术又分为SUL补充上行和互补帧结构两种方式。

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S-UDD(单载波子带全双工),通过自干扰消除、子带间干扰抑制等关键技术,满足1ms以内的极致时延需求;上下行带宽的灵活调整,有效匹配大上行或大下行的速率要求。

基于SUL补充上行的双载波UDD,可以有效提升上行速率和覆盖。基于互补帧结构的双载波UDD,通过跨载波灵活HARQ反馈和重传合并,可以实现极致时延。

UDD时频统一全双工技术,具备了极高的灵活度,打破了TDD的性能天花板,既可以应对极致时延和极高可靠的需求,又同时提升了上行覆盖,刷新了频谱利用效率的极限。

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中国移动是3GPP R18双工研究项目的报告人,目前已完成两种双载波UDD技术的实验,正在牵头具有更高技术难度的单载波UDD研究。

去年12月份的实验中,基于互补帧结构的双载波UDD可实现端到端小于4毫秒的时延和6个9的可靠性。

本次发布的基于SUL补充上行的双载波UDD,通过50M SUL加100M的TDD,在业界首次实现了突破3Gbps的小区上行峰值速率,提升了10倍。

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eIoT蜂窝物联

前面提到的三个创新成果,都是“卓越网络”方向的。接下来这个创新成果,“eIoT蜂窝物联技术”,属于“智生智简”方向。

极低成本、极低功耗的的无源物联网技术,是目前物联网产业发展的新兴重点。在零售、工业、电力、农林畜牧、物流等垂直行业,有大量的身份识别和传感信息传输等应用需求。这些需求,都需要基于无源物联网技术进行满足。

无源物联网,将物联网的规模提升了一个数量级,从百亿级提升到千亿级。

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然而,传统的无源物联网技术,例如RFID,在定位精度、覆盖距离上存在很大的瓶颈,通信距离不到10米,且无法实现标签位置跟踪。

于是,中国移动联合产业界共同推出了一种新型无源物联技术,也就是蜂窝物联eIoT技术

这项技术通过站间资源协同和联合调度优化,集中式收发和分布式激励等技术,提升了通信的距离。它还通过与5G定位技术相结合,支持亚米级定位精度。通过新型端到端的网络架构,实现广域标签定位和传感信息采集。

简而言之,蜂窝物联eiot技术成功构建了一张覆盖广、成本低、定位准的新型无源物联网络。

在中国移动eIoT蜂窝物联技术第一阶段的样机试验中,覆盖距离突破200米。相比于传统RFID技术,覆盖率提升了20多倍。

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结语

本次发布会上介绍的5G-Advanced创新关键技术还有很多。限于篇幅,不再一一介绍。大家感兴趣的话,可以下载白皮书进行深入研读。

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按3GPP的后续工作计划,R18版本将在2023年底冻结第三阶段。因此,5G-Advanced最早将在2024年开始商用部署。

不远的将来,5G-Advanced将在5G已经奠定好的商业基础上,将进一步推动产业的创新升级,夯实数字经济底座,推动国家和社会数字化转型的滚滚浪潮。

5.5G时代,怎样的精彩在等待着我们?让我们拭目以待!