随着5G网络发展,to C业务和定制化to B业务的类型愈加丰富,并衍生出一系列新型基础业务应用,如无人/远程驾驶、配电自动化、8K视频传输、远程手术示教、机器视觉、远程控制、设备定位等,可用于智慧交通、智慧能源、智慧文旅、智慧医疗、智慧教育,以及工业互联网等垂直行业场景中。

然而不同垂直行业对网络的需求存在差异,且随着行业数字化转型升级,其对性能指标的要求日益提高。例如工业相机2D检测向机器视觉3D和AI检测发展,对上行速率需求由原来的100Mbit/s提高到1Gbit/s~5Gbit/s;远程操控向远程运动控制发展,对时延的要求由20ms缩短到5ms,可靠性需求由99.9%提升到99.999%;商场导航定位向空间定位资产管理发展,对高精度定位的要求由米级提高到厘米级。

着眼于5G的演进发展,3GPP从R16开始围绕垂直行业赋能,持续开展5G系统增强技术研究和标准化工作,实现基础网络能力的进一步增强,以此满足大上行、低时延、高可靠、高精度的定位等需求。3GPP在2021年4月正式将5G演进技术命名为5G-Advanced,并定义了5G-Advanced演进技术路径,预计在2023年或2024年将冻结首个演进标准。

5G-Advanced是5G到6G演进过程中的重要阶段

R16版本围绕“一个核心”(为垂直行业赋能)、聚焦“三大方向”(基础功能增强、新特性引入、垂直行业扩展)开展标准化工作,自2020年7月R16版本冻结以来,产业界积极跟进,目前在节能、干扰消除、高精度定位、非公共网络、高可靠低时延等功能方面逐步成熟。2022年3月下旬,R17版本完成第三阶段的功能性冻结。R17为5G系统的多项基础性技术带来更多增强特性,包括进一步增强的大规模MIMO、5G覆盖增强、终端节能、频谱扩展、RedCap、进一步增强的uRLLC等。目前产业界正积极评估,预计2023年下半年将有相关产品推出。R18标准化工作刚刚启动,产业界将在标准冻结后开展评估、开发等相关工作。

关于5G-Advanced与6G的关系,中国联通研究院无线技术研究中心总监李福昌表示,5G-Advanced是5G到6G演进过程中的重要阶段,具有承上启下的作用。

一方面,通过5G-Advanced的研究和标准化工作,可以拉动产业链共同实现5G功能的完善和能力的提升,可以更好地服务公共用户和垂直行业用户,释放5G的更大潜能。特别是针对5G初期商用过程中发现的问题,提出针对性的技术解决方案,可以持续提升用户感知,促进5G行业应用健康可持续发展。

另一方面,在5G-Advanced研究过程中沉淀的优秀技术,如果具备持久的生命力,可以推广到6G继续应用;同样,6G潜在技术如果具备在5G-Advanced应用的可能性,也可以提前在5G进行商用,进而实现5G和6G的代际协同发展。

推进5G-Advanced功能演进要循序渐进

关于5G-Advanced演进的节奏,李福昌认为,在推进5G-Advanced功能完善的过程中要做到循序渐进,优先实现业务需求迫切、有较大应用价值的新功能、新能力产业化;避免出现片面追求进度导致研发成本过大,进而影响行业发展的情况。目前来看,产业界可考虑优先推进的能力有以下两方面。

一是5G基础能力增强相关功能,包括网络切片、网络智能化功能、MIMO、UE节能、干扰抑制等能力的增强。

二是垂直行业应用场景急需的功能,着力点在5G专网通用能力建设上,如大上行、5G LAN、高精度定位、uRLLC等通用功能的标准化和产业化进程。

5G-Advanced技术应用需要运营商及设备、芯片、终端制造企业的支持,需要全产业链的共同努力。而5G-Advanced的成功商用,还需要结合用户和业务的需求及痛点,持续提升差异化的网络服务能力,以满足千行百业5G应用需求。具体措施建议如下。

一是加强5G融合标准制定。为了更好地落实5G扬帆计划,要聚焦矿山、港口、石油化工等行业,基于R16/R17网络能力,推进5G行业融合标准研究与制定,引领行业发展。

二是面向R18围绕基础功能增强、组网覆盖扩展、垂直行业持续赋能等方面,产业相关方协同推进3GPP相关标准化工作。要充分发挥垂直行业积极性,深入了解行业需求,唱响标准制定过程中的“大合唱”。

三是加强新技术预研。针对更高频通信、通感融合、智能超表面、空天地网络融合等领域,加强技术储备,推动预研和原型验证,为5G-Advanced和6G技术演进储备技术。

面向5G-Advanced技术演进,中国联通在2021年3月完成并发布了弹性空口(CUBE-FLEX AIR)3.0技术白皮书,明确了“泛在”“弹性”“智能”“绿色”四大演进理念和“泛在连接”“弹性敏捷”“体验确定”“智能自治”“绿色至简”“云化开放”六大技术路线,制定了5G-Advanced技术演进路径。

同时,中国联通积极开展生态合作,与华为在“智构新视界”“智享大上行”“智慧超感知”三大方向合作研究,于2021年5月15日召开了5G-Advanced技术联合创新发布会;与中兴通讯在无线内生智能方向开展创新合作,于2021年6月10日共同发布全球首个无线智能编排网络商用试点。

在5G网络建设方面,中国联通践行国家5G战略部署,与中国电信创新合作,建成“覆盖好、体验优、TCO省”的高品质5G共建共享网络,为5G发展夯实了基础。借助200MHz频谱共享大带宽优势和多频段载波聚合能力,联通5G网络最高可实现2.7Gbit/s下载峰值速率,凸显共建共享的“技术红利”。

未来5G-Advanced的重点推进方向

李福昌表示,未来结合5G用户和业务的需求,还需要持续推进5G-Advanced技术演进,重点聚焦在5G上行能力提升、高精度定位技术、高可靠低时延技术等。

在5G上行能力提升方面,中国联通创新推出了“智享大上行”技术方案,通过灵活时隙、载波聚合、eMIMO增强、全频谱上下行解耦和TDD全上行等方面的技术增强,打造上行“千兆”网络能力。2021年7月,中国联通在大湾区富士康工厂落地“智享大上行”方案,在300MHz的带宽下,上行容量可达5Gbit/s,成功实现多路8K高清视频回传,满足行业大上行需求。后续将围绕上行载波聚合、TX上行选择发射功能、上行高功率终端等持续提升用户体验。

在高精度定位方面,中国联通不断推进3GPP R16定位增强技术创新应用,并联合各方推进R17/R18定位增强标准化,持续提升5G定位精度。中国联通与华为合作在宝马工厂开展5G定位试点与示范,实测90%的位置5G定位精度可达到2~3m,为叉车位置跟踪、自动化调度、电子围栏、监控车辆安全准入等业务提供定位服务。中国联通在美的工厂首次实现1m的定位精度,后续将重点打造高精度的通用能力,推动高精度定位的产业化进程。

在高可靠低时延技术方面,需循序渐进提升网络能力。uRLLC是5G三大主要应用场景之一,3GPP通过R15/R16/R17等演进版本,定义了uRLLC场景和关键性指标,对uRLLC关键技术开展研究。uRLLC应用场景主要有工业自动化、电力分发、智能工厂、自动驾驶、交通协同、AR/VR、远程医疗及云转播等。其中智能工厂、云转播等对时间确定性要求较高的场景,需要5G与TSN(Time-Sensitive Networking,时延敏感网络)融合部署。5G与TSN相结合,利用5G无线技术替代实体网线连接,解决传统工业互联网布线杂乱、维护难度大、设备灵活度低等问题,可满足高精度、低时延、高可靠性的时间敏感网络的需求。中国联通将依托标准化工作、国家重大课题项目和现网试点,与国内相关科研单位合作,持续推进高可靠低时延提供能力从20ms到8ms,再到4ms的逐步跃升。

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