“六位一體”，中國聯通推進5G-A從標準邁向商用
http://www.debgrams.com 2024-04-17 13:37 來源：通信世界網
隨著全球5G網絡大規模商用，我國目前在移動通信領域已經實現了“5G領跑”，截至今年2月份，我國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移動電話用戶達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行業虛擬專網超2.9萬個。隨著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，運營商需要通過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）成為產業界的關注熱點。
2021年4月，3GPP將5G下一階段演進技術標準的名稱定為“5G-Advanced”，并計劃從Rel-18開始進行標準化，即3GPP Rel-18及其后續版本定義的技術為5G-A。5G-A首版技術標準Rel-18于2021年12月正式立項，預計2024年上半年凍結，2024年將成為5G-A標準成熟的元年。雖然5G-A有標準上的嚴格定義，但在產業界通常很難區別各個標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）推進組發布的《5G-Advanced場景需求與關鍵技術白皮書》中，明確提出了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產業推進，形成了全方位的業務應用示范，推動5G-A技術從標準走向商用。
構建端到端QoE保障技術，確保沉浸實時業務體驗
在沉浸實時場景5G-A主要面向XR（擴展現實）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，實現XR業務的移動化，推進XR業務在to C領域從室內的家庭娛樂（影視、直播、游戲）逐步走向室外車載XR娛樂、AR（增強現實）導航等；在to B領域推動教育、培訓等應用，逐步走向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牽頭多項國際標準，從Rel-17的NR QoE（體驗質量）到Rel-18的端到端QoE增強，通過支持新業務類型和場景，提供更靈活的QoE上報機制，以適應不斷變化的業務需求，增強網絡適應性；同時定義了多維度的QoE指標，包括AR/MR網絡傳輸質量以及與終端、內容、業務相關的沉浸感和臨場感指標，全面優化XR業務，提升用戶體驗滿意度。
在MWC 2024上，中國聯通展示了攜手中央電視臺完成的裸眼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，實現上行千兆/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網絡都是面向公眾服務，5G除了公眾服務之外還需要滿足千行百業的差異化需求。隨著行業應用的不斷深化，其業務模型也與to C業務有著顯著差異，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，運營商亟需推進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，實現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用戶1.5Gbit/s的峰值速率，實現多路夏普8K攝像機超高清視頻實時直播。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，中國聯通在國內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，牽頭國內標準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，實現了下行萬兆的網絡能力。在2024年2月，中國聯通發布了全國首個大規模5G-A組網示范，實現了北京市中心金融街等三個重點場景的連片覆蓋，5G-A用戶下行峰值速率達到10Gbit/s，連續性體驗超過5Gbit/s。
創新超高可靠低時延技術，深入工業生產環節
工業互聯網是5G行業應用的重要場景，當前5G正推動工業互聯網應用從輔助生產環節到核心生產環節升級，同時需要超高可靠超低時延的網絡性能作為生產環節應用的技術保障。在工業控制領域，PLC（可編程序邏輯控制器）南向控制（工島PLC到設備之間的通信）是對網絡的實時性、確定性要求相對較高的場景，也是無線替代有線網絡實現柔性生產最具挑戰的場景之一。PLC南向無線化需要解決網絡超低時延和超高可靠性、工業協議適配性、終端設備5G化等巨大挑戰，因此攻克工業控制領域PLC南向柔性化是5G-A技術能力增強的重大標志性成果。
面向工業互聯網PLC南向柔性產線業務需求和技術挑戰，中國聯通提出并推進了5G-A超高可靠低時延技術，打造并發布了全國首條“5G-A低時延柔性產線”。在網絡方面，通過與TDD技術互補實現空口發送“零等待”，同時引入了XSO（跨層調度協同）技術，實現5G-A通信協議與工業網絡協議的跨層交互和業務協同。在終端方面，推出了嵌入5G-A uRLLC（超高可靠低時延通信）特性工業模組的現場工業設備，實現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汽車柔性產線，實現了端到端4ms低時延和99.999%穩定性的超高可靠性能指標。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現規模復制，對云化PLC、滾邊線等核心生產流程進行持續探索，助力5G工廠走深向實。
推動通感一體化創新演進，實現一網多用
通信與感知業務長期以來并行發展且衍生出了各自的技術體系，但隨著通信系統頻段的不斷提升，通信網絡在無線感知性能上不斷接近甚至在某些場景超越了雷達感知，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，有著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、速度和位置等狀態參數，進而主動完成對目標的測距、測速、測角、成像，從而實現目標監測、目標跟蹤和目標識別等感知業務能力。5G-A通感一體技術可以通過通感一體基站實現通信與感知的“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等標準組織牽頭多項研究內容，推進研發了通感一體原型設備，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范，有力地推進了通感一體技術的發展。
在泛在低空經濟領域，中國聯通分別在深圳沙河產業生態園和南京民用無人駕駛航空試驗區開展業務示范，通過5G-A通感一體基站對低空感知數據的挖掘，與飛手培訓學校聯合探索對學員訓練飛行軌跡的評估，提升了教培效率，孵化出新業態。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，覆蓋嘉定兩條道路近5km區段，多站協同感知時延達到微秒級。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范，實現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，也是實現5G千億連接的關鍵技術。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，將帶寬最大降至20MHz，Rel-18版本的eRedCap更進一步將帶寬降至5MHz，同時實現了設備電池可使用1~2周的低能耗。中國聯通大力推進RedCap產業生態發展，牽頭多項國際和行業標準，率先開展規模組網試驗，打造了工業互聯、視頻監控、車聯網三大行業標桿；同時中國聯通開展RedCap終端和模組國產化研發，打造了中國聯通雁飛5G RedCap產品矩陣，發布并啟動“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號激發標簽電能，并通過反向散射等方式將信息傳送到基站，實現從零售盤點到高價值生產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、廣適用、綠色低碳等優勢，可以支持自動化盤點和傳感數據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現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，實現了鋼卷出入庫、倉儲等全流程的透明化管理，解決了質押動產保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臺，對物流倉中重點監管的免稅貨物實現端到端的物流追蹤。
推進星地融合組網，拓展網絡覆蓋范圍
地面蜂窩網絡經過長期演進，已經完成絕大部分區域的覆蓋，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現完全覆蓋。因此，隨著5G-A/6G網絡演進，空天地一體化成為重要的技術方向。星地協同方案主要將衛星的泛在覆蓋能力與地面蜂窩網配合，形成“以天補地”的立體覆蓋方案，主要包括兩種架構：一種是終端直連衛星通信，該模式終端可集成至用戶手機，具有較強的靈活性；另一種是終端經過Relay（中繼）節點轉接至衛星實現通信，該模式利用Relay節點解決部分場景中用戶與衛星無法直接通信的問題。
中國聯通攜手產業鏈合作伙伴，持續推進星地融合業務創新發展，共同探索資源調度管理、業務體驗保障、可持續運營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，聯合產業各方力量，持續推動NTN（非地面網絡）標準完善和產業成熟。
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，共同完成了運營商主導的首個NR NTN（5G寬帶非地面網絡）低軌衛星在軌試驗，實現了NR NTN終端直連在軌衛星業務的端到端全流程貫通，數據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移動網絡水平。該試驗驗證了3GPP NTN基本通信協議、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，涵蓋了消費互聯網、工業互聯網、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技術與產業的成熟，未來中國聯通將持續加強與合作伙伴的協作，發揮技術與應用“雙輪驅動”的能效，以應用帶動技術演進和標準成熟，提升5G-A業務服務能力。
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