5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)梳理

按照以往一年半一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本、10 年一代標(biāo)準(zhǔn)的速度，預(yù)計(jì) Relcase 21 將會(huì)成為首個(gè) 6G 的標(biāo)準(zhǔn)版本，將在 2028 年左右推出。

蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)代際生命周期一般為 10 年，且在第 5 年左右都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)分水嶺，如 2.5G、3.5G 及 4.5G，且都 帶來(lái)了性能顯著增強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)管理效率顯著提升、能源消耗顯著下降等積極的方面。5G 也不會(huì)例外，5G-A 將會(huì)起到相同的 作用。如今，5G 發(fā)展已基本完成規(guī)模化建設(shè)，即將進(jìn)入下半場(chǎng)。5G-A 在 5G 性能提升、進(jìn)一步演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒍鄻踊?用例及場(chǎng)景支持三個(gè)大方向上推動(dòng) 5G 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，通過(guò)射頻部分的改進(jìn)和軟件升級(jí)、AI 賦能，來(lái)適應(yīng)對(duì)帶寬、頻效、 能效、時(shí)延、成本等有不同要求的行業(yè)應(yīng)用，加速經(jīng)濟(jì)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，同時(shí)為 6G 創(chuàng)新探路。

5G-A 有望在上 下行峰值上比現(xiàn)有 5G 網(wǎng)絡(luò)提升 10 倍、 連接密度提升 10 倍、 定位精度提升 10 倍、 能效提升 10 倍。可 以覆蓋更廣的應(yīng)用 場(chǎng) 景， 適 應(yīng) 新 技 術(shù) 對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的 需求，并且 5G-A 也 是邁向 6G 技術(shù)的關(guān) 鍵。

根據(jù) IMT-2020(5G) 推進(jìn)組發(fā)布《5G-Advanced 場(chǎng)景需求與關(guān)鍵技術(shù)白皮書(shū)》，5G-Advanced 的六大應(yīng)用場(chǎng)景分別 為沉浸實(shí)時(shí)、智能上行、工業(yè)互聯(lián)、通感一體、千億物聯(lián)以及天地一體。

目前，從產(chǎn)業(yè)上來(lái)看，芯片廠商、模組廠商、運(yùn)營(yíng)商等通信產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)都在為 5.5G 商用做準(zhǔn)備。在全產(chǎn)業(yè) 鏈的努力下，5.5G 產(chǎn)業(yè)鏈和商業(yè)場(chǎng)景正加速融合，共同把 5.5G 帶入現(xiàn)實(shí)。未來(lái)，存量和新增的頻譜都會(huì)走向 5.5G，5.5G 將會(huì)助力人聯(lián)產(chǎn)業(yè)從 2D 走向 3D、物聯(lián)產(chǎn)業(yè)覆蓋全場(chǎng)景、行業(yè)聯(lián)接走向核心制造環(huán)節(jié)，同時(shí)也帶來(lái)城市交通、低空經(jīng)濟(jì)的 新發(fā)展機(jī)遇。據(jù)公開(kāi)資料顯示，目前 5.5G 應(yīng)用示范區(qū)已經(jīng)在杭州落地，建成全球首個(gè) 5.5G 基站。這些 5.5G 基站無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)峰值速率超過(guò) 10Gbps，移動(dòng)狀態(tài)下速率超過(guò) 5Gbps，相比 5G 速度提升了十倍。 當(dāng)前，5G-A 技術(shù)產(chǎn)業(yè)能力在快速增強(qiáng)，具體表現(xiàn)為 5G RedCap 的規(guī)模商用正在加速、無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)（Passive IoT）正 加速成熟，此外業(yè)界也加速了對(duì) 5G-A 通信 - 感知一體化的探索。

（1）5G RedCap 商用進(jìn)程加速 。5G RedCap 及其演進(jìn)是 5G-A 中最重要的部分之一。其重點(diǎn)面向中速使用場(chǎng)景，通過(guò)功能裁剪實(shí)現(xiàn)成本與性能的平衡， 補(bǔ)齊 5G 中高速 / 中低速、大連接能力，使 5G 形成低、中、高分檔能力，對(duì)加速 5G 規(guī)模化商用有著重要意義。

5G RedCap 重點(diǎn)面向工業(yè)無(wú)線傳感器、可穿戴設(shè)備和視頻監(jiān)控等應(yīng)用場(chǎng)景，技術(shù)定位介于 5G 增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB） 與低功耗廣域（LPWA）技術(shù)之間。5G RedCap 能夠?qū)崿F(xiàn)高于 5G NB-IoT、LTE-M 等 LPWA 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率； 同時(shí)，其終端成本和功耗又遠(yuǎn)低于 5G eMBB，在使用 5G RedCap 后終端成本降幅最高可達(dá) 70%，在傳感器場(chǎng)景下電池續(xù) 航時(shí)長(zhǎng)高達(dá)兩年。

為降低成本和功耗，5G RedCap 在 Sub-6GHz 頻段將最大帶寬從 100MHz 收窄至 20MHz，帶寬降至 20%；接收天 線數(shù) / 通道數(shù)從典型的 4 天線減少為 2 天線或 1 天線接收，最小接收天線數(shù) / 通道數(shù)降至 1/4；最大調(diào)制階數(shù)從 256QAM 降至 64QAM，并支持半雙工模式等。此外，5G RedCap 終端還可以根據(jù)應(yīng)用需求，選擇支持 VoNR、小數(shù)據(jù)包傳輸、較 低時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)切片、定位等 5G 原生能力，通過(guò)定制化方案平衡性能與成本，滿足更多物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景需求。

根據(jù) Release 17，5G RedCap 主要裁剪了以下功能，從而將終端復(fù)雜度和成本下降 50% 至 65%。5G RedCap 對(duì) TDD 的頻段要求沒(méi)有變化，主要在 FDD 頻段 要求有所放松。在 FDD 頻段中，傳統(tǒng) NR 設(shè)備需要支持 FDD 頻 段內(nèi)的全雙工（Full duplex FDD，F(xiàn)D-FDD）工作模式，對(duì)于 5G RedCap 設(shè)備，F(xiàn)D-FDD 的支持是可選的，也可以采用半雙工（Half duplex FDD，HD-FDD）工作方式，以達(dá)到射頻前端省去雙工濾 波器的需要。但在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，主流的做法還是以 TDD 和 FD-FDD 為主。 當(dāng)前，5G RedCap 規(guī)模商用的進(jìn)程正在加速：

持續(xù)提升 5G 對(duì)垂直行業(yè)的支持能力需要降低輕量級(jí) UE 的復(fù)雜度，將 5G 應(yīng)用擴(kuò)展到對(duì)成本、能耗、數(shù)據(jù)速率等要求 更低的市場(chǎng)，并支持更豐富的物聯(lián)網(wǎng)終端類型。在滿足 5G 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新應(yīng)用場(chǎng)景需求的前提下，5G RedCap 通過(guò)簡(jiǎn)化 終端設(shè)計(jì)復(fù)雜度，簡(jiǎn)化 5G 系統(tǒng)配置和相應(yīng)的業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)降低 5G RedCap 終端芯片、模組的成本、降低終端功耗等目的。 終端設(shè)計(jì)復(fù)雜度與成本直接相關(guān)，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上降低 5G RedCap 復(fù)雜度，可直接降低終端設(shè)備的成本。產(chǎn)業(yè)界開(kāi)發(fā) 的 5G RedCap 產(chǎn)品正逐步完善，據(jù)悉 5G RedCap 芯片、模組、終端產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)基本做好準(zhǔn)備。商用規(guī)模也正在加速，將 優(yōu)先在智慧電力、智慧安防、智慧制造等各個(gè)場(chǎng)景開(kāi)始得到應(yīng)用。

（2）無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)加速成熟： 無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)需求旺盛：一方面，在多個(gè)行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐中，以電源供電的高速物聯(lián)、中速物聯(lián)和低速物聯(lián)有源感知 節(jié)點(diǎn)在大量場(chǎng)景部署時(shí)會(huì)受到明顯限制，包括能耗高（需要電池）、極端環(huán)境部署受限、終端成本進(jìn)一步下降的空間非常有限、 終端尺寸較大等，制約了運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)向著更廣闊場(chǎng)景的擴(kuò)展。另一方面，諸多廣泛應(yīng)用 RFID 的領(lǐng)域由于該技術(shù)存 在干擾大、通信距離受限、不支持連續(xù)組網(wǎng)、不支持定位等痛點(diǎn)，對(duì)于擺脫讀寫器、提升傳輸距離的新型無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) 充滿期待。5G-A 的無(wú)源物聯(lián)能力，首次將無(wú)源標(biāo)簽引入蜂窩網(wǎng)絡(luò)。據(jù)悉，經(jīng)過(guò)測(cè)試，無(wú)源物聯(lián)室外覆蓋已大幅度領(lǐng)先當(dāng) 前的 RFID，同時(shí)標(biāo)簽識(shí)別的準(zhǔn)確率可達(dá) 99%。該技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)盤點(diǎn)、物流、生產(chǎn)數(shù)字化以及各種消費(fèi)品領(lǐng)域，可帶來(lái)百億 級(jí)別的聯(lián)接空間。

拓展支持豐富的行業(yè)應(yīng)用，免電池、免維護(hù)、易部署的無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)制造、物流、能源、醫(yī)療、畜牧、倉(cāng)儲(chǔ)、交通、 家居等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，成為千億級(jí)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接場(chǎng)景的主要來(lái)源。相比傳統(tǒng)技術(shù)，無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)以相同的成本， 提供上行通信能力以及 10 倍覆蓋能力，提升 10-30% 生產(chǎn)效率。已在倉(cāng)儲(chǔ)、制造、物流、消費(fèi)等價(jià)值場(chǎng)景如海爾制造工廠， 開(kāi)展實(shí)際部署。 無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)全產(chǎn)業(yè)鏈正在加速，終端 Tag 樣機(jī)已經(jīng)就緒，頻譜、產(chǎn)品形態(tài)及商業(yè)模式正在加速定義。目前，5G-A 無(wú) 源芯片技術(shù)和終端產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟，隨著無(wú)源終端的量產(chǎn)與商用推進(jìn)，勢(shì)必將釋放更多商用場(chǎng)景。

（3）通 - 感一體加速探索 ：從諸多行業(yè)于感知方面存在的痛點(diǎn)看，移動(dòng)通信和感知兩者通過(guò)站點(diǎn)融合、設(shè)備融合、頻譜融合和空口融合建立技術(shù) 優(yōu)勢(shì)，將在諸多行業(yè)產(chǎn)生明確的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)利益。感知服務(wù)將是實(shí)現(xiàn) 5G-A 智能網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、擴(kuò)展行業(yè)應(yīng)用的一個(gè)重要 支撐能力。 比如，精準(zhǔn)感知是實(shí)現(xiàn)智慧交通的基礎(chǔ)，目前以視覺(jué)為主的道路感知系統(tǒng)受限于光線、3D 感知精度、障礙物遮擋等， 存在較大的監(jiān)控盲區(qū)，而實(shí)現(xiàn)全路段感知覆蓋將導(dǎo)致基建成本大幅增加，所以還存在很大的提升空間。據(jù)了解華為 5G-A 通信感知一體基站已實(shí)現(xiàn)超出業(yè)界兩倍的感知距離，降低了路網(wǎng)部署成本。目前車路云協(xié)同已實(shí)現(xiàn)多種交通場(chǎng)景，例如擁 堵識(shí)別、鬼探頭、路障識(shí)別等，提升了通行體驗(yàn)和效率。

此外，車載感知系統(tǒng)同樣受到探測(cè)距離、周邊車輛遮擋等限制，且感知器件性能受成本約束。而依托移動(dòng)通信與感知 的融合，輔助自動(dòng)駕駛的效率大幅提升。這意味著業(yè)界在不斷探索對(duì) 5G-A 通 - 感一體于交通領(lǐng)域的商業(yè)場(chǎng)景的擴(kuò)展。而 除了交通領(lǐng)域，5G-A 通 - 感一體商業(yè)場(chǎng)景的探索廣泛涉及低空通 - 感、智慧海洋等多樣需求，應(yīng)用潛力無(wú)限，為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) 運(yùn)營(yíng)商開(kāi)啟新商業(yè)。 5G-A 利用高頻大帶寬的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)外界物體的反射波來(lái)檢測(cè)各種各樣移動(dòng)的物體。當(dāng)前，華為已經(jīng)聯(lián)合業(yè)界在上海、 北京、深圳等地分別作了針對(duì)地面交通和低空無(wú)人機(jī)的測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)高精度的車輛、行人和空中無(wú)人機(jī)的識(shí)別。該技術(shù) 可以提供道路態(tài)勢(shì)感知信息，在發(fā)電站、化工廠、機(jī)場(chǎng)等低空區(qū)域提供安防能力，助力打造新型智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施。