5GA关键技术方向和产业进展

5G-A关键技术方向和产业进展 中国移动研究院 2023.06 5G 6G 5G-A 5G-Advanced技术地位：承前启后 承前：5G-A进一步提升了5G的网络能力，丰富了5G的应用场景 启后：5G-A将对一部分6G关键技术进行提前验证，为6G标准制定和技术落地积累重要经验 Rel-15 Rel-16 Rel-17 Rel-18 Rel-19 Rel-20 Rel-21 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 5G-A技术演进围绕3个原则 问题与需求 需求既兼顾商用痛点，又兼顾未来涌现的新需求 当下与未来 技术既兼顾已经部署技术继续挖掘潜在性能，也要兼顾新的技术趋势 网络与终端 既考虑网络与终端间的能力呼应，也考虑终端自主性能力扩展的诉求 卓越网络、智生智简、低碳高效三大方向引领5G可持续发展 需求引领：凝聚产业共识，发布《5G无线技术演进白皮书》，推动5G演进需求形成共识 技术引领：提出5G-A三大方向，引导R18立项，主导UDD、X-Layer、eIoT、通感一体等关键技术产业引领：联合发布5G-A业界首批产业样板，实现业内对5G-A关键技术可行性的首次验证 下行百Mbps上行百Mbps十万联接密度亚米定位精度 UDD（双工融合） 内生确定（ToB网业融合）X-Layer（ToC网业融合）通感一体（通信感知融合）空天地一体（星地融合） 5G+AI eIoT 智简行业网 网络节能 智能中继/协作反射节点 下行10Gbps上行1Gbps千亿物联超越联接 稳定时延十倍能效 3 5G-A双链融合行动计划构建5G繁荣生态 联合产业发布 《5G无线技术演进白皮书》业界首个关于5G演进的文献 2021年2月 联合举办5G-A创新产业峰会 2021年8/10月 发布《5G-A新能力与产业发展白皮书》发布5G-A业界首批产业样板 2022年6月 研究院联合北京移动发布 5G-A关自主创新研发测试平台 2023年5月 2021年8月 发布5G演进创新链和产业链双链融合行动计划 2021年12月 发布样机第一阶段成果业内对5G-A关键技术可行性的首次验证 2022年12月 联合产业发布 《5G-A双链融合行动计划年鉴》 卓越网络：UDD开创频谱应用新范式，打破TDD性能天花板 工业互联网是5G赋能行业的核心场景，现有TDD技术无法有效满足工业互联网低时延和大上行的共存需求 提出UDD技术并主导标准，通过双工技术融合实现TDD频谱上下行同时传输、零等待时延，满足工业互联场景需求 需求与价值 •工业互联场景存在低时延和大上行双重需求 •低时延：端到端10ms，部分业务4ms以内 •大上行：海量数据上传 •双工模式变革成为进一步拓展工业互联网应用的核 心攻关点之一 f D U U D t 挑战 •满足差异化业务的共存需求 •克服自干扰、交叉链路干扰问题 关键技术 双工技术的融合（Unifiedtime&frequencyDivisionDuplex），通过TDD频谱同时收发，在兼顾大速率的前提下实现0ms等待时延 多载波UDD •SUL补充上行 •双载波互补帧结构载波聚合 单载波UDD •基站同发同收自干扰消除 •基站间/终端间交叉链路干扰抑制 gNB1 gNB2 Inter-cellCLI SI Intra-cellCLIInter-cellCLI UE1UE2UE3 产业进展 技术标准： •牵头3GPPR16双载波互补TDD的标准制定工作，先于电信提出的超级时频折叠技术概念 •担任3GPPR18双工演进报告人，继续推动和主导R19WI立项及标准化工作 样机验证: •2021年12月发布2.6G+4.9G互补TDD样机，端到端 4ms@99.9999% •2022年5月发布50MHzSUL（2.3G）+100MHz （4.9G）TDD，广域场景实现千兆上行10倍能力提升，小区峰值首次突破3Gbps •2022年12月联合完成单载波UDD样机（4.9GHz100MHz）阶段验证，端到端4ms时延@99.999% ，上行吞吐量达到1.4Gbps 卓越网络：X-Layer跨层信息共享与协同，拓宽元宇宙之路 以XR为代表的元宇宙作为5GToC的主流特色业务，对5G网络容量挑战较大 提出X-layer云边端协同渲染及网络业务双向感知理念，实现系统容量大幅提升，助力元宇宙业务规模发展 需求与价值 •以XR为代表的“元宇宙”数字新空间开创了ToC的 巨大市场 •预计2025年，VR软件应用规模将达到350亿美元，活跃VR头显设备数量将达到7000万台 挑战 XR（百Mbps、5ms时延）及元宇宙（10Gbps、ms级低时延）需要大量无线资源保障，网络容量成为瓶颈 关键技术 通过业务、核心网和无线网的跨层信息共享和协同，实现全局性能最优 云边端协同渲染功能架构 •基站基于空口链路、小区拥塞和网元算力状态动态分割渲染任务 网络和业务双向感知 •业务感知网络状态：结合业务内容、码率自适应调整，适配网络的不同状态 •网络感知业务信息：业务帧的完整性保护传输，不同的数据流进行差异化调度，提供端到端的“业务帧级”QoS保障 产业进展 •牵头3GPPR18SA1/SA2XR及多媒体增强标准化，引领3GPPR18跨层融通技术创新和标准制定 •联合咪咕、业内合作伙伴开展一系列XR样机的研发和测试工作，打造首个XR业务跨层融通产业样板 系统能力： •4.9G100M7D3U •5倍网络容量提升， 支持20个XR终端 单用户性能： • • • 4K60fps 速率~40Mbps 帧时延10ms 关键技术 通过一体化空口信号和多样化感知设计，在通信的同时使能距离、速度、角度等感知 一体化感知信号设计 •通信和感知信号的灵活空口复用 多样化感知工作模式 •通过自发自收和节点间协作感知多种手段，匹配不同感知应用场景，提升感知精度 灵活化感知网络架构 •本地化、可独立部署、轻量化的网络架构，降低感知信号从发送到结果获取的时延 卓越网络：通信感知融合共享，催生一网多能新业态 感知是提升5G价值的重要手段，面向千行百业的广泛感知需求，通过通信和感知技术一体化设计构建低成本、亚米级精度、无缝泛在的通感一体网络，助力车联网和无人机监管 需求与价值 •车联网（道路监管、自动驾驶等)及无人机（监管、路径规划和避障）等场景存在实时通信和感知双重需求 •5G通过软硬件升级，实现低成本、高精度的全域感知，打造百亿级的经济和产业价值 挑战 •一体化空口和架构，使能一网多能 •感知精度提升，拓宽应用场景 产业进展 •3GPPSA1场景需求SI将于2023Q2结项，后续推动3GPPRAN和SA2R19立项 •高频(26GHz)原型样机测试验证：实现交通和无人机场景感知范围1000m，亚米级距离精度，0.2o角度精度，0.1km/h速度精度 •低频(4.9GHz)原型样机测试验证：实现无人机场景1400m感知范围，交通场景SINR好点亚米级距离精度，1o角度精度 卓越网络：空天地一体实现广域覆盖，使能全场景随需接入 空天地一体网络是拓展现有地面蜂窝网络服务范围、赋能陆海空天泛在连接的重要手段 针对传统卫星制式独立、移动卫星网络融合困难，开展面向手机直连的NTN技术研究，实现技术和产业高效融合 需求与价值 “天地一体”是国家空间信息基础设施重点演进方向 偏远覆盖 海面通信 一带一路 公众应急通信 低成本卫星物联 挑战 •卫星与地面网络在架构，协议、频率设备等方面缺乏融合设计 关键技术 通过星地网络的架构、协议、频率、设备融合，实现手机直连卫星 架构融合 •透明转发、基站上星 协议融合 •超远距离传输、超高速移动性增强 频率融合 •协同传输、动态频谱共享、同频干 扰规避 设备融合 •终端融合、网络设备融合 产业进展 3GPPNTN正成为产业主流之一 •主流移动产业积极支持3GPPNTN •传统卫星通信产业开始支持 高轨IOTNTN：2023年有望成为商用元年 •2022年完成全球首个运营商5GNTN技术外场验证，正开展面向商用组网的二期试验 低轨NRNTN：技术、产业快速成熟 •开展端到端技术验证，推进产业成熟 智生智简：5G+AI构建自智网络新形态，赋能高价值业务 AI为通信系统复杂问题解决打开了“一扇窗”，针对千行百业需求导致的网络部署和运维复杂、基于传统通信理论难以建模和求解等需求，设计5G+AI自智网络，提升5G网络的自动化、智能化 需求与价值 •差异化的5G需求、多样化的部署场景及频段、灵活的组网方式，为5G网络提供最优体验带来极大挑战 •AI技术基于海量数据进行模型训练、推理和持续迭代，实现最优决策，提升5G网络的自动化、智能化 挑战 •基于AI的智能网络功能架构设计 •高质量的数据采集、特征提取 •强大的算力支撑与通信+AI算法设计 关键技术 设计支持AI数据采集、模型训练与推导、性能反馈等功能架构，探索典型用例解决方案，搭建5G与AI融合从理论到应用的桥梁 智能网络架构 •提出“三层四维”分层分布式智能架构，为业务域和管理域注智赋能 智能接入网 •基于AI的负载均衡、网络节能、移动性管理 智能空口 •基于AI的波束管理、CSI反馈、定位 产业进展 •中国移动作为3GPPRAN+AI的报告人，主导R17SI和R18标准化工作 •围绕三类重点业务（大上行业务、小数据业务、云手机）和两个关键网元（智能寻呼、基于 SPI计费）开展测试验证 智能寻呼 基于SPI的计费 （节省60-70%寻呼信令量）（UPF性能提升32%） •基于AIVAE算法的i-Detection异常检测用于监测5G无线网络异常，实现正确率88%，减少工单漏派率21% •基于图像识别和语义识别的慧眼智能干扰识别，用于无线干扰类型排查，实现正确率覆 盖场景双90%，识别效率1100小区/s 智生智简：eIoT蜂窝与无源物联相结合，开启千亿连接新空间 无源物联网市场空间巨大，针对传统RFID通信距离短、无法组网和定位等问题，开展蜂窝无源物联网的核心 技术攻关及国际标准制定，面向仓储、物流、零售等场景，打造低成本、零功耗的万物连接能力 需求与价值 •RFID在零售、工业、物流等行业市场巨大；预计到2030 年，RFID市场将达到356亿美元 •蜂窝无源物联网可克服传统RFID通信距离短、无法组网导致的人工成本高、无法定位等缺陷 挑战 •提升通信距离•支持米级精度定位 •降低功耗与成本•局域/广域组网 关键技术 新型无源物联网（extendedIOT）通过使能基站天线的标签激励和反馈接收能力，实现无源标签的局域/广域组网和定位 组网式架构 •分离式系统，降低自干扰和互干扰，可实现局域组网部署 •接收灵敏度提升，实现百米级反向通信 蜂窝式架构 •结合蜂窝技术、低功耗协议、端到端架构，支持广域组网 •环境采能、超低功耗通信、温湿度感知，标签能力升级 •自干扰消除与联合干扰抑制技术 产业进展 •中国移动担任3GPP研究报告TR38.848主编，继续推进R19SI立项 •组网式：研发组网式无源物联系统，实现大中型室内场景的规模组网和连续覆盖，已在中国移动信息港、广州明珞、佛山顺威等落地试点，实现对大中型仓储、工厂、楼宇内的资产、物料及人员的管理 •蜂窝式：借助网络基础设施构建“全程全网”覆盖；结合标识服务，实现资产全生命周期管理；联合产业开展eIoT蜂窝无源样机研发，通信距离相比RFID提升10倍，超过200米 需求与价值 •践行国家双碳战略，实现可持续5G部署 •节省运营开支，降本增效 •ITU要求未来十年内移动通信网络碳排降低45% ICT各领域碳排降低目标 100 80 60 40 20 0 202020252030 数据中心移动网络固定网络 挑战 •5G需求多