5G-Advanced演进综述

发布时间:2024-01-24 作者:中兴通讯首席科学家 向际鹰

        我国5G商用已取得重大阶段性成就,数字经济发展底座不断夯实。移动通信技术大约以10年为一代,随着3GPP Release 18即将在2024年3月底冻结(发布),标志着5G演进正式步入后半程,开启5G增强即5G-Advanced阶段。

        5G-Advanced是从5G演进到6G的必经之路,它将进一步挖掘5G网络潜力,推动ToC、ToB、ToX的发展,适应更多垂直行业的应用场景,激发新一轮创新浪潮。无缝万兆、千亿物联、确定能力、全域通感、空天地一体、泛在智能六大场景拓展和技术能力是5G-Advanced的核心内容。

        标准层面,5G-Advanced需要经历R18、R19和R20三个版本开发周期,直至6G时代。实现层面,各种5G-Advanced增强技术会分阶段地进行商用部署。其中一部分与频段、实现相关性的技术,可望早于标准先期应用,另一部分技术将在标准增强后加速应用,还有一部分属于待研究和孵化的中长期技术。  

        下面简要介绍5G-Advanced中一些典型的技术和应用场景。

        - 毫米波:作为支撑无缝万兆的最核心技术方向之一,毫米波已具备规模化应用能力。毫米波的主要挑战在于,高频信号覆盖增强、超大带宽处理、多波束控制、高低频融合组网等,近几年对上述技术已经有了比较好的应对和储备。

        - 通感融合:通感融合技术在通信基站上叠加感知,实现“低/慢/小”目标物感知与应用能力,实现无线网络的边界拓展。由于不依赖于目标物主动产生信号,网络侧和目标物无需交互,因此该技术得到快速推进。后续在标准化协议方面也会做一些增强,以便协调好网络做感知处理时对通信资源的影响,从而提升通信与感知融合后的无线空口资源利用率。

        - 确定性能力:5G赋能垂直行业离不开确定性保障能力,基于现有标准技术框架,增强算力后的5G基站能够满足大部分工业应用要求,提供4ms@99.999%低时延高可靠、µs级抖动的极致确定性能力。

        - 内生AI,泛在智能:5G-Advanced阶段首次引入空口智能、网络智能标准化。我们认为无线网络的内生智能是面向未来演进最重要的方向之一,是5G-Advanced新阶段不可或缺的核心能力。通过智能感知业务特性需求、提供精准保障,激发流量提升,和智能节能、智能运维一样,都是泛在智能的价值应用。

        - RedCap:RedCap实现轻量级与低成本5G连接,更好地支持ToB业务,实现海量终端业务的快速部署。

        - IoT-NTN:R17版本针对IoT-NTN有了一个基础版本,虽然R18及之后版本仍然有一些增强技术,但并不影响IoT-NTN加速应用,可早期部署。高轨卫星相对地面位置固定,频偏变化较小,移动性管理可简化,信道稳定,非常有利于IoT-NTN技术应用。中兴通讯已与终端伙伴合作开展了一系列技术试验,充分验证了手机采用IoT-NTN技术直连卫星通信的端到端应用能力。

        - 多天线增强:为进一步提升MIMO容量,协议将DMRS(demodulation reference signal)正交端口数提升到24,终端天线端口能力提升到8个,这些技术有助于5G-Advanced 128通道基站性能得到充分释放。

        - 多载波增强:多载波增强是提升单个终端峰值速率最直接的技术。随着载波数量增加,载波资源池化、上下行解耦等技术有望得到应用。

        - 5G XR:XR业务有大带宽、低延迟要求,如何在5G网络中得到有效保障一直比较有挑战。5G-Advanced在XR业务感知与识别、QoS管理、容量增强、终端节能等方面进行了系统性的增强。近来XR终端向轻便化持续提升,结合5G毫米波网络技术的快速成熟,5G XR有望成为5G-Advanced阶段最重要的流量增长引擎。

        - 子带双工技术:“全双工”技术在工程上面临组网干扰的巨大挑战。“子带全双工”是在全双工基础上,考虑工程限制的一个折衷。它在载波内作上下行子带划分,并通过射频、基带多段处理消除自干扰,实现同时收发;对终端而言仍为TDD,但从整网看,不同终端有不同TDD帧结构,灵活性大幅提升,延迟降低。子带全双工可以为不同用户“按需”提供5G服务,满足运营商不同场景的部署需求。

        - 动态协同RIS:对RIS智能超表面的研究可以说已经进入到深水区。RIS信道获取困难且规模过大,其精细空分导致成本功耗大幅上升,而采用静态或准静态方式,又不可避免地面临增益与受益面积之间的矛盾。RIS和基站间的动态协同技术可较好地解决这一矛盾,能够推动RIS真正步入实用化。

        - 无源物联网:无源物联网终端不用连接电源,通过自身内部的接收电路接收基站发出的信号,产生电能,并在上行发送基站需要的信息。无源物联网在无人监测、物流追溯等领域有广阔的应用前景。

        作为5G到6G承上启下的关键阶段,5G-Advanced肩负着行业跨界融合,催生新应用、新业务的重任,是信息技术融合发展、爆发式突破的关键期。在此过程中,对新技术的认知还将不断演进,随着探索的深入,5G-Advanced技术、产品、解决方案将加快成熟,为6G网络打下坚实基础。