5G-A无线融合新架构白皮书2024

5G-A无线融合新架构白皮书 2024年8月 发布单位：中国移动通信集团有限公司 前言 5G-A时代，伴随着全球数字化浪潮和国家政策的引导，催生出低空经济、新视听、智慧交通等新业态。这些业态的兴起对网络的敏锐感知能力、深度数据分析能力和高效决策能力提出更高要求，同时也对算力资源的灵活性和可扩展性提出新的挑战。为了满足这些需求，通信、感知、智能和算力等技术的融合创新变得至关重要。 无线架构是无线网络发展的核心，新技术的融合创新需要架构的持续演进来支撑。中国移动提出了5G-A无线融合新架构，这一架构旨在满足感知、算力和智能化新业务的需求，同时应对海量资产的兼容性、潜在业务的不确定性以及投资回报的挑战性所带来的难题。在无线接口、设备融合、网络构建等方面，中国移动率先在通感算智多领域、多场景进行应用实践，基于已规模部署的5G网络基础上平滑升级，提升网络性能，引领新兴业务发展。 本白皮书由中国移动与合作伙伴联合撰写，旨在为产业提供先进的经验和有价值的启示，为5G-A乃至6G的持续发展提供支持。 目录 1.5G-A无线架构演进驱动力1 1.1.政策指引1 1.2.业务驱动2 1.3.技术牵引6 2.5G-A无线架构演进面临挑战8 2.1.网络层面：海量资产需兼容8 2.2.业务层面：灵活多样不确定8 2.3.运营层面：投资回报挑战大9 3.5G-A无线融合新架构10 3.1.架构设计理念10 3.2.架构具体阐述11 4.5G-A无线融合新架构关键技术14 4.1.前向兼容的系统融合方案14 4.1.1.空口融合方案14 4.1.2.设备融合方案15 4.1.3.组网融合方案17 4.2.通专异构的资源动态共享方案19 4.2.2.通用融合方案20 4.3.自组自愈的弹性可伸缩组网方案21 4.2.1.专卡专用方案20 4.3.1.弹性可伸缩网络21 4.3.2.自组织网络22 4.3.3.自治愈网络23 5.5G-A无线融合新架构典型应用25 5.1.通感融合场景25 5.2.通智融合场景27 6.未来展望30 缩略语31 参考文献32 1.5G-A无线架构演进驱动力 无线架构是无线网络运营和发展的基石，其演进受政策的指引、业务的驱动和技术的牵引。随5G-A时代的到来，政策、业务需求和技术出现了显著的变化。通过基站架构变革，使无线网络遵循技术发展、顺应时代特征、响应市场需要，赋能千行百业发展。 1.1.政策指引 随着5G、云计算、大数据、人工智能等技术的快速发展，网络和算力等数字基础设施的加速建设，数字化正深刻改变着生产方式、商业模式和治理结构。在生产领域，数字化深入智能制造和工业互联网，提高了生产效率和产品质量，降低了运营成本。在商业领域，数字化催生了新的商业模式，如电子商务、在线服务等，拓宽了市场边界，提高了交易效率。在治理方面，数字化促进了政府决策的科学化、精准化，提升了公共服务的便捷性和响应速度。 数字经济作为全球经济发展的新引擎，正深刻影响着全球经济的各个领域。根据GSMA智库发布的《2023年全球移动经济发展》报告，移动技术和服务在2022年创造了全球GDP比重的5%，贡献了5.2万亿美元的经济附加值，并在更广泛的移动生态系统内提供了2800万个工作岗位。据全球数字经济白皮书（2023年）数据，2022年测算的51个国家的数字经济增加41.4万亿美元，同比增长7.4%，占GDP比重的46.1%。 作为数字经济的引领者，为推动5G、云计算、大数据、人工智能等技术的融合创新发展，国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》中提出，到2025年数字经济核心产业增加值占GDP比重达到10%的目标，并对数据要素市场体系、产业数字化转型、数字产业化水平、数字化公共服务和数字经济治理体系等方面提出了具体的发展目标。规划提出加快新一代信息技术的发展，包括5G、云计算、大数据、人工智能和物联网，以促进技术创新和产业升级。推动数字经济与实体经济的深度融合，通过产业数字化转型，发展新业态和新模式，促进经济高质量发展。低空经济作为数字 实施方案（2024—2030年）》中提出，到2030年推动低空经济形成万亿级市场规 模的目标；推动低空经济与数字技术的深度融合，发展基于低空经济的新业态和新模 1 经济的重要组成部分，将开辟全新的商业机会和经济空间，《通用航空装备创新应用 式，这不仅推动经济高质量发展，也将提升中国在低空经济领域的国际影响力和竞争 力。 中国移动作为数字经济发展的排头兵，积极推动以5G-A新技术、新业务、算力网络、智能化为核心的新型基础设施建设，致力于构建“连接+算力+能力”的新型信息服务体系。这一战略将通过5G-A与智能化的深度融合，推动新质生产力的发展，为数字经济的高质量发展注入强劲动力。 1.2.业务驱动 随着低空经济、车联网等新场景的出现，用户对高质量业务体验的诉求和运营商对降本增效的迫切需求，在通信网络应该具备无线感知及智能化的能力，成为无线网络经营的新着力点，而算力为无线网络升级提供基础保障。 1.2.1.感知成为通信网络新能力 感知是通信系统新的服务能力，通过无线信号感知环境与物体，并将感知数据提供给应用服务，实现数字与物理世界的映射。这不仅提升社会经济效率，还促进社会的发展与安全。基于通信的感知服务目前涵盖低空、水域和道路场景，并向更多领域拓展。 图01感知应用场景丰富 1）低空场景 时处置非法入侵者，确保低空飞行安全。 面向低空的通感融合技术可解决现有城市低空管理方案精度低，部署难，审批慢的痛点，提供泛在连续的广域精准感知能力，为低空经济的规模发展保驾护航。 2 “低空经济”在2024年全国两会首次写入政府工作报告，提出到2030年中国低空经济将形成万亿级市场规模。随着低空经济的快速发展，无人驾驶航空器数量将呈爆发式增长，低空空域安全有序是壮大低空经济的必要前提，低空飞行器必须要“看得见、呼得着、管得住”。例如，在无人机快递中，低空管理网络必须跟踪管理无人机航线，确保飞行安全并及 2）水域场景 水域：航道管理、电子围栏、边防监测等场景中有广泛的船舶感知需求。国家“十四五”规划提出推进数字航道建设，低成本、易部署的广域感知能力可保障全国航道的安全有序运行。海上的能源、渔业等场景也有生产安全保障诉求，通过设立感知电子围栏，可以有效防止未授权船舶进入生产区域，保护围栏内的设施和船舶。 3）道路场景 汽车保有量持续提升，自动驾驶能力走向L2以上，对道路运行效率提出更高的要求。车辆的监控和管理设施天然分布在所有道路，提供感知车况，感知路况，结合通信能力提升道路效率。道路感知需要实现道路交通参与者的类型、速度、位置、航向角、轨迹等微观数据的感知，和违停、超速、压线、闯红灯、事故、施工、抛洒物等交通事件的感知，以及车流量、占有率、排队长度等交通流信息的检测功能。 1.2.2.算力成为通信网络新要素 算力作为新的社会生产资料，成为各行各业不可或缺的资源，通讯网络作为最广泛的存在，一方面发展新业务需要算力支持，另外一方面未来也可提供算力服务，作为云和端算力的有效补充。 1）新业务发展需要算力 通信技术的迅速发展推动了新业务需求的涌现，包括感知服务、定位功能和高可靠性业务的灵活切片等，这些业务均要求基站具备强大的算力支持。在感知业务中，基站不仅需要传输数据，还需对数据进行处理、消除噪声、提升精度，以满足上层应用的需求。此外，AI和机器学习类的广泛应用需要处理大量数据和进行模型训练，这对基站的计算能力提出了更高要求。 因此，为了满足新业务的发展需求，基站的算力必须得到显著提升，以确保能够高效、稳定地处理各种复杂计算任务。 2）低时延业务需要本地部署 在通信网络中，一些业务对时延要求极高，需要本地算力部署以满足其超低时延需求，并有效节约骨干网传输资源。这在网络性能和经济性上都是理想方案。以下是通过本地部署算力受益的典型业务： 工业自动化和智能制造：这些领域的M2M通信要求极低时延（小于10毫秒）， 并需稳定的网络条件以避免抖动，确保操作的精确性和安全性。本地算力部署可实现 实时监控和控制，满足高可靠性和时延要求，从而提高生产效率。 云手机和云游戏：为了确保无卡顿、高质量的用户体验，这些应用需保证时延小于20毫秒和至少5Mbps至25Mbps的稳定传输速率。本地算力的部署能显著减少网络传输时间，提升服务质量。 虚拟现实（VR）和增强现实（AR）：这些应用需快速渲染和响应用户动作，时延要求在20毫秒以内，以避免用户眩晕和不适。同时，高达200Mbps的传输需求若通过云处理，会浪费大量骨干网资源。本地算力能降低延迟，提供流畅的交互体验，并优化经济性。 本地算力显著降低了业务处理时延，满足创新业务的实时性、可靠性和效率要求，成为通信网络发展的重要趋势，支持更多对低时延有严格需求的业务。 3）端云边协同需要本地算力 在AI迅速发展的时代，端云边协同架构成为应对多样化连接主体和交互需求的关键。它提升了数据处理效率，并增强了系统灵活性和可扩展性，其中本地算力是重中之重。 首先，确保稳定的低时延。与AI助手或智能体的交互需快速响应，这对网络的确定性要求极高。中国的网络实测数据显示，轻载时RAN到服务器的时延为20毫秒至60毫秒，但在高峰时可达2900毫秒，对交互类业务非常不利。减少终端到服务器的传输跳数，尤其是在RAN附近部署AI推理服务，是降低时延的有效策略。 其次，算力下沉到边缘。端云边架构要求处理多样化和实时性的数据，这使本地算力变得不可或缺。将算力接近网络边缘数据，不仅降低数据传输延迟，还提高了处理效率，允许本地进行初步数据分析和决策，减轻云端负担。 此外，随着连接主体和内容的增加，数据安全性和隐私保护愈发重要。本地算力可在数据外传前进行加密和匿名化处理，加强数据安全。对于终端，由于体积、电池和散热能力限制，算力常受限。在高推理算力需求下，借助边缘算力而非云端是理想选择，因为后者在时延和带宽方面有更多限制。 1）差异化业务体验需要智能化保障 1.2.3.智能化成为通信网络新特征 随着直播、游戏、视频会议等新型移动互联网应用的蓬勃发展，用户规模持续扩大，高端用户比例逐步提升，用户对高质量体验的需求日益迫切。然而，传统的基站 无法感知业务，不能满足普通用户和VIP用户的差异化体验诉求，需要引入新的智能化技术进行精细化和差异化的业务处理和体验保障。面向未来，5G-A业务会有更高的网络诉求，如XR业务需要10毫秒级低时延、大上行带宽工业视觉回传需要大上行需求、核心生产控制的4毫秒@99.999%的高可靠等差异化需求。 在基站中引入智能化能力后，网络具备了实时感知、建模预测和多维决策的能力。网络能够实时感知并判断体验状态、网络资源及业务形态，进一步综合分析，实现动态调控，从而按需触发并精准适配体验保障策略。例如：在短视频业务中，可以加速首帧缓存，降低首帧时延，提升视频码率，从而提高观看清晰度；在直播业务中，保障上传速率并提供稳定的上传缓存，以减少直播卡顿；在游戏和视频观看等业务中，能够预测关键帧的发送时间，提前进行资源编排，提升观看体验。 2）绿色低碳网络需要智能化节能 伴随着网络性能的持续提升，能耗也在不断增长。当前ITU要求，在2030年，ICT产业碳排放需要降低45%以上。同时国家发布《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求，推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》，提出碳达峰碳中和目标，对5G-A提出具体的能效改进要求。 但当前无法兼顾节能和高QoS高优先级业务，核心矛盾在于节能深度、节能时机与业务的精确匹配。通过智能化能力，识别出对体验敏感的业务，基于识别结果，动态调整业务优先级，基于用户行为预测、网络负载预测等智能技术，进行时空频功域综合编排，实现体验和节能双优。 3）高自治网络需要智能化运维 当前无线各功能域相对独立，运维管理需要人工参与，导致效率低且成本高。引