未来已来，5G-Advanced时代开启
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2022-06-12 11:11
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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。
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。
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》。
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。
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和千亿联接。
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）。
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”和“低碳高效”。
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无源物联网和时频统一全双工UDD。
█ 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
█ 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（点击文末阅读原文）。
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！
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