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“六位一體”,中國聯通推進5G-A從标準邁向商用

作者:通信世界

通信世界網消息(CWW)随着全球5G網絡大規模商用,大陸目前在移動通信領域已經實作了“5G領跑”,截至今年2月份,大陸已經建成全球規模最大的5G網絡,基站數量達到350.9萬個,5G行動電話使用者達8.51億戶,5G行業應用已融入97個國民經濟大類中的71個,應用案例超9.4萬個,5G行業虛拟專網超2.9萬個。随着5G網絡的不斷成熟完善和5G應用的不斷深化,各行各業對5G的需求也日益增長,營運商需要通過5G技術的不斷增強來滿足日益增長的業務發展需求。在此背景下,5G-Advanced(以下簡稱5G-A)成為産業界的關注熱點。

2021年4月,3GPP将5G下一階段演進技術标準的名稱定為“5G-Advanced”,并計劃從Rel-18開始進行标準化,即3GPP Rel-18及其後續版本定義的技術為5G-A。5G-A首版技術标準Rel-18于2021年12月正式立項,預計2024年上半年當機,2024年将成為5G-A标準成熟的元年。雖然5G-A有标準上的嚴格定義,但在産業界通常很難差別各個标準版本中的技術特性,而是通過業務場景的能力增強來表征5G-A的技術增強。2022年11月,IMT-2020(5G)推進組釋出的《5G-Advanced場景需求與關鍵技術白皮書》中,明确提出了5G-A六大應用場景,包括沉浸實時、智能上行、工業互聯、通感一體、千億物聯和天地一體。

中國聯通圍繞5G-A六大應用場景,采用“六位一體”推進思路,積極開展技術研究與産業推進,形成了全方位的業務應用示範,推動5G-A技術從标準走向商用。

建構端到端QoE保障技術,確定沉浸實時業務體驗

在沉浸實時場景5G-A主要面向XR(擴充現實)等新業務提供端到端業務保障能力增強,旨在提升沉浸式業務體驗,實作XR業務的移動化,推進XR業務在to C領域從室内的家庭娛樂(影視、直播、遊戲)逐漸走向室外車載XR娛樂、AR(增強現實)導航等;在to B領域推動教育、教育訓練等應用,逐漸走向XR全息會議與協作。

為了提升XR業務端到端保障能力,中國聯通在3GPP牽頭多項國際标準,從Rel-17的NR QoE(體驗品質)到Rel-18的端到端QoE增強,通過支援新業務類型和場景,提供更靈活的QoE上報機制,以适應不斷變化的業務需求,增強網絡适應性;同時定義了多元度的QoE名額,包括AR/MR網絡傳輸品質以及與終端、内容、業務相關的沉浸感和臨場感名額,全面優化XR業務,提升使用者體驗滿意度。

在MWC 2024上,中國聯通展示了攜手中央電視台完成的裸眼3D、超高清淺壓縮、8K大上行直播、XR分離渲染等業務,其中雙方聯合打造的“全球首個5G-A超高清淺壓縮編碼實時制作系統”,在實時制播過程中創造了全球首例最高上行碼率的連續穩定制播紀錄。

推進超寬帶增強,實作上行千兆/下行萬兆網絡能力

移動寬帶能力是5 G最基礎的業務能力,但不同于2G/3G/4G網絡都是面向公衆服務,5G除了公衆服務之外還需要滿足千行百業的差異化需求。随着行業應用的不斷深化,其業務模型也與to C業務有着顯著差異,to B場景對上行速率和容量的需求要遠遠大于下行,《5G應用“揚帆”行動計劃(2021-2023年)》中9大垂直行業中8個存在大上行需求,上行業務需求向千兆方向演進,營運商亟需推進5G-A智能上行場景的增強。

針對5G向大上行演進,中國聯通創新了“智享大上行”技術方案,從時域、頻域、空域等方面進行全面增強,實作5G上行能力躍升。目前,中國聯通在深圳富士康園區夏普8K超高清落地的“智享大上行”解決方案,創造了業界最高的上行單使用者1.5Gbit/s的峰值速率,實作多路夏普8K錄影機超高清視訊實時直播。經過測試,該方案在3.5GHz頻段300MHz帶寬的網絡條件下,達到上行5Gbit/s的速率。此外,中國聯通在國内率先開展毫米波技術研究與方案創新,提出200MHz大帶寬、大上行幀結構、毫米波專網及混合組網方案等系列成果,牽頭國内标準9項,成功推動26GHz毫米波頻段、DSUUU幀結構功能、200MHz單載波成為行業“必選項”。

在大下行演進方面,中國聯通持續推進高中低頻協同組網和載波聚合技術,實作了下行萬兆的網絡能力。在2024年2月,中國聯通釋出了全國首個大規模5G-A組網示範,實作了北京市中心金融街等三個重點場景的連片覆寫,5G-A使用者下行峰值速率達到10Gbit/s,連續性體驗超過5Gbit/s。

創新超高可靠低延遲時間技術,深入工業生産環節

工業網際網路是5G行業應用的重要場景,目前5G正推動工業網際網路應用從輔助生産環節到核心生産環節更新,同時需要超高可靠超低延遲時間的網絡性能作為生産環節應用的技術保障。在工業控制領域,PLC(可程式設計式邏輯控制器)南向控制(工島PLC到裝置之間的通信)是對網絡的實時性、确定性要求相對較高的場景,也是無線替代有線網絡實作柔性生産最具挑戰的場景之一。PLC南向無線化需要解決網絡超低延遲時間和超高可靠性、工業協定适配性、終端裝置5G化等巨大挑戰,是以攻克工業控制領域PLC南向柔性化是5G-A技術能力增強的重大标志性成果。

面向工業網際網路PLC南向柔性産線業務需求和技術挑戰,中國聯通提出并推進了5G-A超高可靠低延遲時間技術,打造并釋出了全國首條“5G-A低延遲時間柔性産線”。在網絡方面,通過與TDD技術互補實作空口發送“零等待”,同時引入了XSO(跨層排程協同)技術,實作5G-A通信協定與工業網絡協定的跨層互動和業務協同。在終端方面,推出了嵌入5G-A uRLLC(超高可靠低延遲時間通信)特性工業模組的現場工業裝置,實作5G-A Inside以降低跳轉時延。通過系列技術創新,中國聯通攜手長城精工自動化技術有限公司打造了全國首個工業領域5G-A uRLLC汽車柔性産線,實作了端到端4ms低延遲時間和99.999%穩定性的超高可靠性能名額。目前,中國聯通5G-A uRLLC技術方案在重慶長安、浙江巨石等多個項目中實作規模複制,對雲化PLC、滾邊線等核心生産流程進行持續探索,助力5G工廠走深向實。

推動通感一體化創新演進,實作一網多用

通信與感覺業務長期以來并行發展且衍生出了各自的技術體系,但随着通信系統頻段的不斷提升,通信網絡在無線感覺性能上不斷接近甚至在某些場景超越了雷達感覺,通感一體化成為5G-A演進的重要方向,也是6G六大典型場景之一,有着巨大的市場發展空間。

5G-A通感—體技術基于電磁波反射原理,利用回波時間差、多普勒效應及反射波波束解析,計算出運動物體的距離、速度和位置等狀态參數,進而主動完成對目标的測距、測速、測角、成像,進而實作目标監測、目标跟蹤和目辨別别等感覺業務能力。5G-A通感一體技術可以通過通感一體基站實作通信與感覺的“一網多用”,相比獨立組網方式成本大幅降低。中國聯通高度重視通感一體化演進,在IMT-2020和IMT-2030等标準組織牽頭多項研究内容,推進研發了通感一體原型裝置,業界中率先在低空經濟、車聯網、智慧礦山等領域開展了多場景的業務示範,有力地推進了通感一體技術的發展。

在泛在低空經濟領域,中國聯通分别在深圳沙河産業生态園和南京民用無人駕駛航空試驗區開展業務示範,通過5G-A通感一體基站對低空感覺資料的挖掘,與飛手教育訓練學校聯合探索對學員訓練飛行軌迹的評估,提升了教培效率,孵化出新業态。在智慧車聯領域,中國聯通率先在上海嘉定汽車城建成全球首個5G-A通感一體車聯網連片組網試驗區,覆寫嘉定兩條道路近5km區段,多站協同感覺時延達到微秒級。在智慧礦山領域,中國聯通自主研發5G-A通感一體基站,攜手鄂爾多斯騰遠煤礦開展了露天礦場景示範,實作毫米級礦山邊坡形變測量。

推進RedCap和無源物聯技術,打造千億物聯空間

移動物聯是5G-A的重要場景,也是實作5G千億連接配接的關鍵技術。5G-A移動物聯主要包括RedCap(輕量化)和無源物聯網兩大技術,其中RedCap主要滿足中高速物聯業務需求,無源物聯滿足超低速物聯業務需求。

RedCap技術通過帶寬剪裁、收發天線數量減少、調制階數降低和終端節能等關鍵技術,将帶寬最大降至20MHz,Rel-18版本的eRedCap更進一步将帶寬降至5MHz,同時實作了裝置電池可使用1~2周的低能耗。中國聯通大力推進RedCap産業生态發展,牽頭多項國際和行業标準,率先開展規模組網試驗,打造了工業互聯、視訊監控、車聯網三大行業标杆;同時中國聯通開展RedCap終端和模組國産化研發,打造了中國聯通雁飛5G RedCap産品矩陣,釋出并啟動“5G RedCap百城商用行動”,推進RedCap規模化商用。

無源物聯技術基于移動信号激發标簽電能,并通過反向散射等方式将資訊傳送到基站,實作從零售盤點到高價值生産要素流動再到廣域物流跟蹤的5G服務能力。5G-A無源物聯具有低成本、免維護、廣适用、綠色低碳等優勢,可以支援自動化盤點和傳感資料采集上報等數字化管理。中國聯通攜手寶武歐冶金服在鋼卷抵押倉率先實作5G-A無源物聯應用試點落地,推出基于無源物聯技術的物料數字化管理系統,實作了鋼卷出入庫、倉儲等全流程的透明化管理,解決了質押動産儲存和流動監管的難題。此外,中國聯通還攜手海南自貿港,通過5G-A無源物聯技術和海關倉儲應用平台,對物流倉中重點監管的免稅貨物實作端到端的物流追蹤。

推進星地融合組網,拓展網絡覆寫範圍

地面蜂窩網絡經過長期演進,已經完成絕大部分區域的覆寫,但受限于能力和成本,在海洋、島嶼以及陸地偏遠地區等場景仍未實作完全覆寫。是以,随着5G-A/6G網絡演進,空天地一體化成為重要的技術方向。星地協同方案主要将衛星的泛在覆寫能力與地面蜂窩網配合,形成“以天補地”的立體覆寫方案,主要包括兩種架構:一種是終端直連衛星通信,該模式終端可內建至使用者手機,具有較強的靈活性;另一種是終端經過Relay(中繼)節點轉接至衛星實作通信,該模式利用Relay節點解決部分場景中使用者與衛星無法直接通信的問題。

中國聯通攜手産業鍊合作夥伴,持續推進星地融合業務創新發展,共同探索資源排程管理、業務體驗保障、可持續營運發展以及高性能融合通信等低軌衛星與地面通信融合關鍵技術,聯合産業各方力量,持續推動NTN(非地面網絡)标準完善和産業成熟。

2024年2月4日,中國聯通研究院攜手中興通訊、銀河航天、是德科技,會同中國聯通北京分公司,共同完成了營運商主導的首個NR NTN(5G寬帶非地面網絡)低軌衛星在軌試驗,實作了NR NTN終端直連在軌衛星業務的端到端全流程貫通,資料業務上行峰值速率可達3.6Mbit/s,下行峰值速率可達11Mbit/s,可類比地面4G移動網絡水準。該試驗驗證了3GPP NTN基本通信協定、業務流程以及透明轉發模式的網絡架構,證明了天地一體融合通信技術的可行性和可靠性。

綜上所述,5G-A并不是單一的技術特性,而是一個包含新能力、新場景和新頻譜等多方面技術特性的技術集,涵蓋了消費網際網路、工業網際網路、移動物聯網以及通感融合等多種業務場景。中國聯通通過“六位一體”協同推進,極大地促進了5G-A技術與産業的成熟,未來中國聯通将持續加強與合作夥伴的協作,發揮技術與應用“雙輪驅動”的能效,以應用帶動技術演進和标準成熟,提升5G-A業務服務能力。

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