《電子技術(shù)應(yīng)用》
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從5G-A到6G:技術(shù)演進(jìn)路線圖開(kāi)啟

2024-02-06
來(lái)源:鈦媒體
關(guān)鍵詞: 5G-Advanced Release18 Release19

隨著3GPP Release 18版本即將凍結(jié),業(yè)界將2024年視為5G-Advanced商用元年。至此,5G進(jìn)程過(guò)半,Release 18落地的同時(shí),Release 19的研究工作也開(kāi)始啟動(dòng)。

5G建設(shè)已經(jīng)四年多時(shí)間,業(yè)界也有一些爭(zhēng)議:是不是投入與收益不成正比?為什么沒(méi)有殺手級(jí)應(yīng)用產(chǎn)生?5G到底值不值?與此同時(shí),也會(huì)有一些聲音擔(dān)心5G-A,會(huì)不會(huì)造成重復(fù)建設(shè)?是不是一個(gè)可有可無(wú)的過(guò)渡方案?

我們知道,每一次重大技術(shù)變革的背后,都有行業(yè)先行者們?cè)诜e極推動(dòng)。透過(guò)他們了解趨勢(shì),可以幫助企業(yè)更好地抓住新技術(shù)的紅利。引領(lǐng)5G,展望6G,也讓我們看到先行者們堅(jiān)持長(zhǎng)期創(chuàng)新的重要性。

如何正確理解5G-A:是演進(jìn),不是過(guò)渡

先來(lái)說(shuō)一說(shuō)當(dāng)下最熱的5G-A是什么。

從2G、3G、4G到5G,移動(dòng)通信技術(shù)過(guò)去曾按照大約每十年一個(gè)代際向前發(fā)展。2019年、2020年、2022年,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP先后凍結(jié)了Release 15、Release 16、Release 17版本,這三個(gè)版本覆蓋5G的前半程。接下來(lái)的Release 18、Release 19、Release 20是5G的下半程。2021年4月3GPP正式將5G演進(jìn)的名稱確定為5G-Advanced(5G-A)。從Release 19、Release 20也逐步與6G的初始研究相銜接,預(yù)計(jì)真正的6G標(biāo)準(zhǔn)會(huì)從2030年的Release 21開(kāi)始部署。

通俗理解,5G-A就是5.5G。有點(diǎn)類似3G時(shí)代的3G+,4G時(shí)代的LTE-Advance。當(dāng)前確實(shí)有一些擔(dān)心,有的認(rèn)5G-A 會(huì)不會(huì)僅是一個(gè)過(guò)渡方案、現(xiàn)實(shí)價(jià)值不大?也有擔(dān)心5G-A重復(fù)建設(shè)造成資源浪費(fèi)。

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“5G從Release 15開(kāi)始,Release 15是一個(gè)基礎(chǔ)的框架,Release 16針對(duì)行業(yè)做了優(yōu)化,Release 17進(jìn)一步讓5G技術(shù)在各個(gè)行業(yè)進(jìn)行擴(kuò)展?!睋?jù)高通公司技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)副總裁李儼介紹,當(dāng)前國(guó)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)多是建在Release 16和Release 17之間。隨著Release 18的落地將帶來(lái)MIMO、XR和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。

可見(jiàn),移動(dòng)通信網(wǎng)十年一代,并不意味著十年不進(jìn)化,隨著技術(shù)的演進(jìn),這張網(wǎng)既要做技術(shù)上的包容(5G eMBB、RedCap、NB-IoT等),也要做空間上的擴(kuò)展,還要做功能的延伸。所以,5G-A 不是可有可無(wú)的過(guò)渡技術(shù),從5G、5G-A到未來(lái)的6G,橫跨6個(gè)版本的Release,是移動(dòng)通信升級(jí)、迭代的必經(jīng)之路,也將隨之帶來(lái)更多創(chuàng)新的應(yīng)用,產(chǎn)生更大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。事實(shí)上,產(chǎn)業(yè)界對(duì)5G-A還是抱有很高的期待的,或?qū)㈤_(kāi)啟萬(wàn)億產(chǎn)業(yè)新藍(lán)海。

在5G啟動(dòng)之初,我們就有一個(gè)共識(shí):4G改變生活,5G改變社會(huì)。這句話的意思就是,4G對(duì)ToC端的影響更大,即消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)。而到5G時(shí)代不僅改變ToC的應(yīng)用,更大的價(jià)值是ToB端,對(duì)千行百業(yè)的影響,即產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

過(guò)去四年,5G行業(yè)應(yīng)用已融入67個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)大類,幫助大量企業(yè)實(shí)現(xiàn)了提質(zhì)、降本、增效,但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)原有的5G技術(shù)并不能完全滿足需求,特別是一些垂直行業(yè)落地時(shí)發(fā)現(xiàn)5G性能不足,存在很多場(chǎng)景盲區(qū),這也驅(qū)動(dòng)了5G-A的誕生。

5G-A最直觀的變化就是速度和時(shí)延。相對(duì)于5G,5G-A在兩方面都有較大提升。

除此之外,5G-A還帶來(lái)通感一體、無(wú)源物聯(lián)、內(nèi)生智能等革命性技術(shù),可支持裸眼3D、車聯(lián)網(wǎng)、低空經(jīng)濟(jì)、萬(wàn)物智聯(lián)、高端制造等新應(yīng)用場(chǎng)景,為產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)新動(dòng)能。

事實(shí)上,2023年紛紛落地的手機(jī)衛(wèi)星通信,正在轟轟烈烈進(jìn)行著的智能駕駛,在市場(chǎng)上掀起又一輪XR熱潮的蘋果Vision Pro,一個(gè)個(gè)智能化的黑燈工廠,背后都有著5G-A的支撐。

面向6G,Release 19的路線圖

2024年是5G-A商用元年,預(yù)計(jì)6G商用要到2030年,5G-A是在為6G鋪路、探路,也是在為6G打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5G作為新一代信息通信技術(shù)的代表,已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力量,也是社會(huì)向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的底座。對(duì)于每一個(gè)想借助先進(jìn)技術(shù)完成轉(zhuǎn)型升級(jí)的企業(yè),都有必要了解5G路線圖,以期更好的抓住技術(shù)升級(jí)的紅利。

如果說(shuō)2024年通信行業(yè)的一件大事是Release 18版本即將凍結(jié),那么更重要的則是Release 19的啟動(dòng)。因?yàn)闆](méi)有一個(gè)人不關(guān)心未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)的走向。去年12月,3GPP開(kāi)會(huì)討論了Release 19的研究工作,通過(guò)了16個(gè)與RAN有關(guān)的項(xiàng)目。

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如上圖,Release 19大致在幾個(gè)方向上向前推進(jìn):

一是持續(xù)系統(tǒng)增強(qiáng)。本質(zhì)就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)維度的能力持續(xù)升級(jí)。

用戶對(duì)于5G的需求,最核心的一點(diǎn)就是極致速度。通過(guò)開(kāi)發(fā)MIMO做并行傳輸還有很大的發(fā)展空間。

現(xiàn)在5G的速率越來(lái)越快,應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多,需要保證大家看視頻、打視頻電話時(shí)的體驗(yàn)是連續(xù)的,就要不斷提升移動(dòng)性,讓用戶在不同場(chǎng)景中察覺(jué)不到信號(hào)有中斷。

現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以覆蓋80%-90%,但是在特殊空間比如酒店的包間、沒(méi)有窗戶的衛(wèi)生間、大型場(chǎng)館等等,需要去開(kāi)發(fā)一些新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和新的設(shè)備去解決覆蓋的問(wèn)題,即在拓?fù)浞矫嬉鉀Q網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋問(wèn)題。

即使是固定的地點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)的需求也不是一成不變的。未來(lái)通過(guò)一些技術(shù)手段,讓網(wǎng)絡(luò)和終端里的一些功能自動(dòng)配合,發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題,然后采取一系列端到端的手段,從技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)部署方法、優(yōu)化等層面來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò),這就是自組織網(wǎng)絡(luò)或是最小化路測(cè)。

二是案例的多樣化。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新,盡可能將5G推廣到更多的應(yīng)用領(lǐng)域,加速場(chǎng)景落地。

元宇宙和XR曾被視為5G的殺手級(jí)應(yīng)用,但是到今天發(fā)展還是很緩慢。最近蘋果的Vision Pro發(fā)布,行業(yè)又迎來(lái)新一輪發(fā)展機(jī)遇,在Release 19階段會(huì)繼續(xù)優(yōu)化、增強(qiáng)。

衛(wèi)星直連通信,無(wú)論是在個(gè)人用戶還是企業(yè)用戶中,都有很強(qiáng)的應(yīng)用場(chǎng)景,這兩年SpaceX非?;?,所以衛(wèi)星通信也是Release 19階段的一個(gè)發(fā)展方向。

特別值得一提的是Ambient IoT(無(wú)源物聯(lián)網(wǎng))。當(dāng)下所有的設(shè)備都需要配備電池才能實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的連接,這是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的一大瓶頸。自然界中本身是有能源的,通過(guò)一些技術(shù)將這些能量收集起來(lái)再向外界發(fā)射信號(hào),一是不再需要電池,二是可以把設(shè)備做到足夠小。在懂懂的理解中,這有點(diǎn)像RFID(射頻標(biāo)簽)在3GPP生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用,這一技術(shù)對(duì)于未來(lái)實(shí)現(xiàn)低功耗、低成本的物聯(lián)網(wǎng)有巨大的推動(dòng)作用。

三是拓展全新功能領(lǐng)域。5G-A是向6G演進(jìn)的過(guò)程,Release 19將展開(kāi)一些前瞻性的研究。

雙工演進(jìn)之前就已經(jīng)有了,但是網(wǎng)絡(luò)如果固定被分配上行、下行業(yè)務(wù)量的話,缺少靈活性。舉一個(gè)例子,5G時(shí)代視頻業(yè)務(wù)會(huì)快速興起,這是符合業(yè)界預(yù)判的,但是直播火成這樣,在幾年前大家是想不到的。如果一個(gè)地區(qū)網(wǎng)紅直播業(yè)務(wù)盛行,那么上行業(yè)務(wù)量被分配到的頻譜資源可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在Release 19中引入了全雙工的概念,未來(lái)可以更加靈活地在單一頻譜中包含上行和下行,大家可以同時(shí)去發(fā)送和接收。道理很簡(jiǎn)單,但這背后需要大量的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)來(lái)支撐這項(xiàng)技術(shù)。

6G時(shí)代,中高頻段可能會(huì)成為業(yè)界的主要的工作頻段,在Release 19中會(huì)開(kāi)始針對(duì)中高頻段的使用做一些研究。

通信感知一體化也是一個(gè)重要的方向,現(xiàn)在無(wú)人機(jī)限飛的監(jiān)測(cè)已經(jīng)用到通信感知技術(shù),隨著技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā),未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)更多,比如將來(lái)開(kāi)放低空經(jīng)濟(jì),這會(huì)是高效的監(jiān)測(cè)方法,再比如在人無(wú)法到達(dá)的地方可以進(jìn)行生命體的監(jiān)測(cè)。

四是面向6G的基礎(chǔ)性研究。

我們正在處于從數(shù)字社會(huì)向智能社會(huì)升級(jí)的過(guò)程中,2023年生成式大模型的火爆是AI的轉(zhuǎn)折點(diǎn),AI將是6G的重要應(yīng)用方向,是無(wú)線通信必不可少的研究領(lǐng)域。Release 18中的研究包括了信道反饋、波束管理和精準(zhǔn)定位等。在Release 19中,深入研究信道反饋,尤其是如何利用生成式概念優(yōu)化信道反饋。

隨著數(shù)字化進(jìn)程加深,整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的能耗占比也在不斷升高,所以節(jié)能是6G的一大主題。在之前的Release 17、Release 18中進(jìn)行了一些嘗試,但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,在進(jìn)入6G時(shí)代時(shí)還需要重新從系統(tǒng)架構(gòu)角度出發(fā)去設(shè)計(jì)優(yōu)化節(jié)能,這是一個(gè)全新的并且重大的課題。

除此之外,Release 19中還在嘗試用更少的功耗讓終端時(shí)刻監(jiān)測(cè)到網(wǎng)絡(luò)活動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)低功耗喚醒終端。

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5G的產(chǎn)業(yè)周期大約是10年,前部分是與4G的銜接,后部分是與6G的迭代。當(dāng)下正處于5G的中期,2024年5G-A開(kāi)始商用落地,不僅要更好的實(shí)現(xiàn)5G的目標(biāo),也要開(kāi)始對(duì)于6G的愿景規(guī)劃。

行業(yè)需要長(zhǎng)期主義的積淀

5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之上。這些年我們經(jīng)常看到一些新聞報(bào)道,某些企業(yè)在5G技術(shù)上的貢獻(xiàn)、專利數(shù)的排名等等信息,包括運(yùn)營(yíng)商、核心部件廠商、終端廠商在內(nèi)的數(shù)百家企業(yè)進(jìn)入到3GPP生態(tài)中來(lái),一起為網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)貢獻(xiàn)技術(shù)。生態(tài)越來(lái)越繁榮,意味著更好的技術(shù)、更豐富的應(yīng)用,用戶是直接受益者。相信隨著5G-A、6G進(jìn)化,生態(tài)的繁榮度還會(huì)不斷增加。

同時(shí),在一個(gè)繁榮的生態(tài)中,每個(gè)參與者對(duì)生態(tài)的貢獻(xiàn)和影響力并不一樣。在通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)化中,高通一直扮演著一個(gè)非常重要的產(chǎn)業(yè)角色。過(guò)去二三十年,高通聚焦于蜂窩通信技術(shù),在2G、3G、4G和5G中都發(fā)揮了核心作用,并且正在引領(lǐng)通向6G之路??梢哉f(shuō),高通是生態(tài)中不可或缺的參與者。

為什么高通可以以領(lǐng)軍企業(yè)的角色引領(lǐng)著5G的方向?我們從三個(gè)維度來(lái)看高通在技術(shù)上的領(lǐng)導(dǎo)力。

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首先,高通在許多基礎(chǔ)性的技術(shù)創(chuàng)新上做出了重要貢獻(xiàn)。

我們常見(jiàn)到一些關(guān)于專利數(shù)的排名,盡管數(shù)量也很重要,但是數(shù)量不等于質(zhì)量,更不等于影響力。如果將5G技術(shù)比喻成一棵大樹(shù):樹(shù)干是基礎(chǔ)性創(chuàng)新,沒(méi)有這些基本要素,5G根本無(wú)法工作;樹(shù)枝是重要?jiǎng)?chuàng)新,是5G新用例的擴(kuò)展方向;而樹(shù)葉則是用途更聚焦的眾多應(yīng)用,更細(xì)微、更具體,但對(duì)整體系統(tǒng)的影響較小。換個(gè)說(shuō)法,樹(shù)干決定生長(zhǎng)、樹(shù)枝引領(lǐng)方向,樹(shù)葉體現(xiàn)繁榮度。

高通在樹(shù)干、樹(shù)枝、樹(shù)葉上都有深度參與,特別是在樹(shù)干、樹(shù)枝上的貢獻(xiàn)。例如,高通的創(chuàng)新成果OFDM波形和單載波OFDM波形被3GPP采納為4G和5G的基礎(chǔ)信號(hào)波形。此外,高通還積極推動(dòng)LDPC(低密度奇偶校驗(yàn))信道編碼技術(shù)的發(fā)展,這也是5G的基礎(chǔ)性技術(shù)之一。在高通過(guò)去的技術(shù)積累中,其在MIMO技術(shù)、無(wú)線接入過(guò)程等方面也有許多重要貢獻(xiàn)。

其次,高通是少有的具有端到端打通能力的企業(yè)。

在生態(tài)中很多企業(yè)都可以提出自己的想法,對(duì)某個(gè)局部進(jìn)行改進(jìn)或完善。然而,你會(huì)發(fā)現(xiàn),只有很少一部分真正被實(shí)施。因?yàn)檎嬲軌虬岩粋€(gè)想法轉(zhuǎn)化為概念——通過(guò)技術(shù)驗(yàn)證——變成標(biāo)準(zhǔn)——推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)將其實(shí)現(xiàn),再到最后交付給運(yùn)營(yíng)商去部署的企業(yè)并不多,高通是其中之一。

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舉一個(gè)例子,高通在2013年提出了許可輔助接入(LAA)概念,當(dāng)時(shí)沒(méi)有人相信它會(huì)成功。高通不僅大膽提出這個(gè)概念,還成功地將其開(kāi)發(fā)出來(lái),牽頭在3GPP進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作,最終形成了一整套的許可輔助接入(LAA)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這套標(biāo)準(zhǔn)在3GPP的Release 13版本(即LTE-A Pro)中完成,并在Release 15版本中自然地延續(xù)了4G時(shí)代的大概念。在Release 16版本中,高通進(jìn)一步將免許可頻譜的使用延伸到5G領(lǐng)域,推出了NR-U技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)更大的靈活性。

“高通的目標(biāo)不僅是進(jìn)行知識(shí)創(chuàng)新,還要端到端地推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。從概念到創(chuàng)新,再到產(chǎn)業(yè)化,形成一個(gè)創(chuàng)新分享的模式,將創(chuàng)新帶給整個(gè)生態(tài),通過(guò)3GPP生態(tài)系統(tǒng)帶給所有的消費(fèi)者,讓大家都能體驗(yàn)到技術(shù)的發(fā)展;同時(shí)也通過(guò)這種方式獲得一些回報(bào),支持下一輪的技術(shù)創(chuàng)新?!崩顑氨硎尽?/p>

第三高通是長(zhǎng)期主義代表,技術(shù)積累也是時(shí)間的復(fù)利。

通信技術(shù)是持續(xù)演進(jìn)的過(guò)程,2G、3G、4G、5G之間有著密切的關(guān)聯(lián)。高通一直伴隨著移動(dòng)通信的發(fā)展,在推動(dòng)整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)不斷壯大了自己。在通信領(lǐng)域的專注與深耕,讓我們看到高通是一家堅(jiān)持長(zhǎng)期主義的企業(yè)。

高通在3G、4G、5G乃至未來(lái)的6G上都積累了大量的基礎(chǔ)發(fā)明創(chuàng)新。在過(guò)去的30多年里,高通的研發(fā)投入已經(jīng)達(dá)到了900億美元,已經(jīng)積累了超過(guò)16萬(wàn)項(xiàng)授權(quán)專利和專利申請(qǐng)。長(zhǎng)期演進(jìn)的技術(shù),吃的就是時(shí)間復(fù)利。無(wú)疑,高通對(duì)于基礎(chǔ)創(chuàng)新所堅(jiān)持的長(zhǎng)期主義為其打下厚實(shí)的技術(shù)底座。

其實(shí),從Release 15到Release 20再到6G,是通信技術(shù)不斷演進(jìn)的過(guò)程,很多技術(shù)的突破需要貫穿多個(gè)周期,從5G開(kāi)始,到6G也未必是終點(diǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

冬日更適合圍爐交流,深入理解了5G-A的產(chǎn)業(yè)意義,看清從5G到6G的技術(shù)路線路。5G對(duì)社會(huì)的深層影響才剛剛開(kāi)始,萬(wàn)億藍(lán)海市場(chǎng)還等待更多的創(chuàng)新者一起去開(kāi)發(fā)。


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