未來已來，5G-Advanced時代開啟

就在不久前，2022年3月下旬，標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP通過線上討論的方式，順利完成了R17版本的功能性凍結(jié)。

R17是全球5G標(biāo)準(zhǔn)的第三個版本，也是5G標(biāo)準(zhǔn)第一階段的最后一個版本。它的凍結(jié)，意味著5G即將進(jìn)入了更具挑戰(zhàn)性的第二階段，也就是業(yè)界稱之為5.5G的5G-Advanced階段。

5G演進(jìn)路線圖

在5G第一階段，全球5G建設(shè)取得了令人歡欣鼓舞的成就。短短三年多的時間里，5G在世界范圍內(nèi)得到了廣泛商用，210多家運營商部署了5G網(wǎng)絡(luò)。

我們中國的5G建設(shè)，更是獨領(lǐng)風(fēng)騷。根據(jù)工信部最新的數(shù)據(jù)，國內(nèi)5G基站總數(shù)已經(jīng)超過160萬個，5G移動用戶數(shù)超過4.13億戶，遙遙領(lǐng)先于其它國家。

在5G toB方面，我們也進(jìn)展順利。目前，國內(nèi)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在建項目2400個，5G應(yīng)用案例超過2萬個。在礦山、電力、鋼鐵、港口等各個行業(yè)場景，涌現(xiàn)了大量的5G落地項目，引領(lǐng)著產(chǎn)業(yè)生態(tài)創(chuàng)新，推動著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

面對即將到來的5G-Advanced，我們不禁會想：它究竟會帶來什么？它將會彌補現(xiàn)有5G技術(shù)的哪些短板或不足？又會激發(fā)怎樣的技術(shù)創(chuàng)新和變革？

6月6日，值國內(nèi)5G牌照發(fā)放三周年之際，中國移動召開了“5G-Advanced雙鏈融合產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新成果發(fā)布會”。在會上，中國移動攜手華為等產(chǎn)業(yè)伙伴，共同發(fā)布了全球首批5G-Advanced端到端產(chǎn)業(yè)樣板及《5G-Advanced新能力與產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》。

這場發(fā)布會展現(xiàn)了中國移動和華為等通信行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)對5G-Advanced的深入了解和詮釋，展示了多項關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展，為我們勾勒出了5.5G的大致輪廓。

接下來，小棗君將詳細(xì)解讀一下，發(fā)布會上展示的各項5G-Advanced重要創(chuàng)新成果，以及背后的商業(yè)和技術(shù)趨勢。

█ 5G-Advanced的愿景和價值

5G-Advanced被正式確定為5G演進(jìn)的名稱，是在2021年4月。它被認(rèn)為是5G的升級版，承擔(dān)著5G和6G之間過渡和銜接的作用。

目前，在已有5G技術(shù)的推動下，整個社會正在加速數(shù)智化。新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革已經(jīng)發(fā)生，并逐步推進(jìn)。

百行千業(yè)的轉(zhuǎn)型和變革，對通信聯(lián)接能力提出了更高的要求。而現(xiàn)有的5G技術(shù)，并不能很好地滿足這些要求。

因此，業(yè)界提出了5G-Advanced，將其視為5G的增強(qiáng)，從架構(gòu)層面和技術(shù)層面進(jìn)行向前演進(jìn)，以滿足多樣化業(yè)務(wù)訴求，解決產(chǎn)業(yè)用戶痛點。

5G-Advanced所擔(dān)負(fù)的重任，是進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的潛力，創(chuàng)造更大的社會和經(jīng)濟(jì)價值。

5.5G的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)特征為泛在萬兆體驗和千億聯(lián)接。

在ITU定義的5G三大標(biāo)準(zhǔn)場景eMBB、mMTC、uRLLC基礎(chǔ)上，5G-Advanced進(jìn)行了深入的增強(qiáng)和擴(kuò)展，新增了三大新場景，即：UCBC（上行超寬帶）、RTBC（寬帶實時交互）和HCS（通信感知融合）。

進(jìn)行擴(kuò)展后，5.5G可以極大地豐富5G產(chǎn)業(yè)空間，更貼合數(shù)字經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的真實需求。

中國移動研究院副院長丁海煜在發(fā)布會上提到，5G-Advanced的發(fā)展方向一共有三個，分別是：“卓越網(wǎng)絡(luò)”、“智生智簡”和“低碳高效”。

在三大方向下，進(jìn)一步細(xì)化出了多項關(guān)鍵技術(shù)。通過這些關(guān)鍵技術(shù)，5G-Advanced將支持下行萬兆（10Gbps）峰值速率、上行千兆（1Gbps）峰值速率、毫秒級時延、低成本千億物聯(lián)，以及感知、高精定位等超越連接的能力。

特別值得關(guān)注的，是本次發(fā)布會重點推出的5G-Advanced首批端到端四大產(chǎn)業(yè)樣板成果，分別是：X-Layer跨層融通、通信感知融合、eIoT無源物聯(lián)網(wǎng)和時頻統(tǒng)一全雙工UDD。

█ 四大產(chǎn)業(yè)樣板成果

四大成果是前面提到的5G-Advanced關(guān)鍵技術(shù)中的核心，是今后網(wǎng)絡(luò)能力發(fā)展的重點方向。

X-Layer跨層融通

首先，我們來看一下“X-Layer跨層融通”。

“X-Layer跨層融通”是一個專門為XR業(yè)務(wù)量身定制的技術(shù)，用于滿足XR業(yè)務(wù)的百Mbps和5ms時延，以及未來元宇宙高達(dá)10Gbps的速率和毫秒級低時延的需求。

大家都知道，元宇宙在去年引起了世界范圍的廣泛關(guān)注，被視為新的技術(shù)風(fēng)口。從本質(zhì)上來說，元宇宙是虛擬世界和現(xiàn)實世界的深度融合。而元宇宙所基于的XR技術(shù)，是虛擬世界和現(xiàn)實世界之間的通道。

概括來說，“X-Layer跨層融通”通過應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層的跨層信息共享，進(jìn)行雙向業(yè)務(wù)調(diào)度，實現(xiàn)全局性能最優(yōu)，幫助5G網(wǎng)絡(luò)更好地支撐XR業(yè)務(wù)。

從具體技術(shù)角度來看，這個技術(shù)包括兩個方面：

一，通過業(yè)務(wù)層感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，實現(xiàn)業(yè)務(wù)層對發(fā)包內(nèi)容大小和編碼碼率的調(diào)整，以靈活適配網(wǎng)絡(luò)的不同狀態(tài)。

二，通過網(wǎng)絡(luò)層感知業(yè)務(wù)信息，實現(xiàn)對“重要業(yè)務(wù)幀”的完整性保護(hù)，以及不同數(shù)據(jù)流的差異性調(diào)度，提供端到端的“業(yè)務(wù)幀級”QoS保障。

目前，中國移動攜手華為、咪咕共同完成了業(yè)界首個“X-Layer跨層融通”技術(shù)端網(wǎng)云業(yè)四位一體產(chǎn)業(yè)試驗。測試結(jié)果顯示，基于中移4.9GHz頻段的100M帶寬單扇區(qū)，可以同時支持20個XR終端系統(tǒng)，容量提升了5倍。

通信感知融合

“通信感知融合”，簡稱“通感融合”，是一個主要面向車聯(lián)網(wǎng)（C2X）業(yè)務(wù)的技術(shù)創(chuàng)新。

車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)這幾年發(fā)展迅速、成果豐碩，是5G的重點行業(yè)落地方向。它擁有百億級的經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)價值，是一個巨大的潛在市場。

車聯(lián)網(wǎng)在道路監(jiān)管、自動駕駛、高清地圖構(gòu)建等領(lǐng)域，存在通信和感知的雙重需求，不僅需要保持車輛數(shù)據(jù)流的暢通，還要對車輛空間位置進(jìn)行精準(zhǔn)掌握。

相比普通雷達(dá)，5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力更強(qiáng)，天線陣列規(guī)模大，在構(gòu)建低成本、高精度、無縫泛在的通信感知一體化網(wǎng)絡(luò)方面，具有天然優(yōu)勢。

5G-Advanced的通感融合共生，在技術(shù)上包括三個方向的創(chuàng)新：

首先是一體化空口和硬件設(shè)計。通過利用5G現(xiàn)有波形，進(jìn)行一體化感知信號設(shè)計，在相同的頻譜資源上，同時使能通信和感知功能，實現(xiàn)通信和感知在空口和硬件上的共享。

其次，是利用蜂窩通信節(jié)點間的協(xié)作優(yōu)勢。在普通雷達(dá)自發(fā)自收感知模式外，提供新的協(xié)作式感知模式，從而超越普通雷達(dá)的感知性能，提供接近全域覆蓋的感知服務(wù)。

最后是設(shè)計本地化?？瑟毩⒉渴?，輕量化的靈活敏捷感知架構(gòu)，降低感知時延，滿足車聯(lián)網(wǎng)低時延的感知需求。

中國移動與華為攜手打造了通感融合的樣板，通過部署通感一體化的基站，實現(xiàn)了車輛軌跡的實時跟蹤。在滿足亞米級精度的要求下，感知距離首次突破了800米。在探測距離分辨率等方面，通感融合技術(shù)相比普通的雷達(dá)性能提升3~5倍，具備了連續(xù)無縫感知的獨特優(yōu)勢。

UDD時頻統(tǒng)一全雙工

UDD時頻統(tǒng)一全雙工的主要目標(biāo)，是為了改進(jìn)5G的上行通信能力，滿足圖像采集、視頻回傳等上行高帶寬業(yè)務(wù)的需求，也為了更好地滿足工業(yè)控制所需的1毫秒以內(nèi)極致時延和99.9999%的極高可靠性需求。

UDD時頻統(tǒng)一全雙工技術(shù)，包括雙載波UDD（D-UDD）和單載波UDD（S-UDD）兩種。雙載波UDD技術(shù)又分為SUL補充上行和互補幀結(jié)構(gòu)兩種方式。

S-UDD（單載波子帶全雙工），通過自干擾消除、子帶間干擾抑制等關(guān)鍵技術(shù)，滿足1ms以內(nèi)的極致時延需求；上下行帶寬的靈活調(diào)整，有效匹配大上行或大下行的速率要求。

基于SUL補充上行的雙載波UDD，可以有效提升上行速率和覆蓋?；诨パa幀結(jié)構(gòu)的雙載波UDD，通過跨載波靈活HARQ反饋和重傳合并，可以實現(xiàn)極致時延。

UDD時頻統(tǒng)一全雙工技術(shù)，具備了極高的靈活度，打破了TDD的性能天花板，既可以應(yīng)對極致時延和極高可靠的需求，又同時提升了上行覆蓋，刷新了頻譜利用效率的極限。

中國移動是3GPP R18雙工研究項目的報告人，目前已完成兩種雙載波UDD技術(shù)的實驗，正在牽頭具有更高技術(shù)難度的單載波UDD研究。

去年12月份的實驗中，基于互補幀結(jié)構(gòu)的雙載波UDD可實現(xiàn)端到端小于4毫秒的時延和6個9的可靠性。

本次發(fā)布的基于SUL補充上行的雙載波UDD，通過50M SUL加100M的TDD，在業(yè)界首次實現(xiàn)了突破3Gbps的小區(qū)上行峰值速率，提升了10倍。

eIoT蜂窩物聯(lián)

前面提到的三個創(chuàng)新成果，都是“卓越網(wǎng)絡(luò)”方向的。接下來這個創(chuàng)新成果，“eIoT蜂窩物聯(lián)技術(shù)”，屬于“智生智簡”方向。

極低成本、極低功耗的的無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是目前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新興重點。在零售、工業(yè)、電力、農(nóng)林畜牧、物流等垂直行業(yè)，有大量的身份識別和傳感信息傳輸?shù)葢?yīng)用需求。這些需求，都需要基于無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行滿足。

無源物聯(lián)網(wǎng)，將物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模提升了一個數(shù)量級，從百億級提升到千億級。

然而，傳統(tǒng)的無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，例如RFID，在定位精度、覆蓋距離上存在很大的瓶頸，通信距離不到10米，且無法實現(xiàn)標(biāo)簽位置跟蹤。

于是，中國移動聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界共同推出了一種新型無源物聯(lián)技術(shù)，也就是蜂窩物聯(lián)eIoT技術(shù)。

這項技術(shù)通過站間資源協(xié)同和聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化，集中式收發(fā)和分布式激勵等技術(shù)，提升了通信的距離。它還通過與5G定位技術(shù)相結(jié)合，支持亞米級定位精度。通過新型端到端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)廣域標(biāo)簽定位和傳感信息采集。

簡而言之，蜂窩物聯(lián)eiot技術(shù)成功構(gòu)建了一張覆蓋廣、成本低、定位準(zhǔn)的新型無源物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

在中國移動eIoT蜂窩物聯(lián)技術(shù)第一階段的樣機(jī)試驗中，覆蓋距離突破200米。相比于傳統(tǒng)RFID技術(shù)，覆蓋率提升了20多倍。

█ 結(jié)語

本次發(fā)布會上介紹的5G-Advanced創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)還有很多。限于篇幅，不再一一介紹。大家感興趣的話，可以下載白皮書進(jìn)行深入研讀（點擊文末閱讀原文）。

按3GPP的后續(xù)工作計劃，R18版本將在2023年底凍結(jié)第三階段。因此，5G-Advanced最早將在2024年開始商用部署。

不遠(yuǎn)的將來，5G-Advanced將在5G已經(jīng)奠定好的商業(yè)基礎(chǔ)上，將進(jìn)一步推動產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新升級，夯實數(shù)字經(jīng)濟(jì)底座，推動國家和社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的滾滾浪潮。

5.5G時代，怎樣的精彩在等待著我們？讓我們拭目以待！

本文轉(zhuǎn)載自“?鮮棗課堂”，原標(biāo)題《未來已來，5G-Advanced時代開啟》。

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