下面是小编为大家整理的Advanced新能力与产业发展白皮书(精选文档),供大家参考。
SG—Advanced
引言
P3
2.
卓越网络
P5
1.
5G-A新能力赋能数智化社会
P3
2.1 X -Lay er跨层融通赋能元宇宙 P5
2.2 通信感知融合助力数智新发展 P8
2.3 UDD频谱新范式同时满足行业大带宽与极致时延需求
P15 2.4 空天地一体使能全场景随需接入 P18 2.5 严格有界确定性,扩展工业互联新边界 P23 3. 智生智简
P28 3.1 eI o T构建无源物联 网,开启千亿联接新空间 P28 3.2 5G+A I ,智简网络运维,智生网络性能提升 P34 3.3 无线云网算业一体构建新服务 P38 4. 低碳高效
P42 4.1 智能中继绿色有效提升网络覆盖 P42 4.2 新能源与新技术进一步驱动节能减排 P45 5. 结论与展望
P48参考文献
P49 目录
5G
引言
“
2021年4月, 国际标准化组织3GPP正式确定5G-Adv anc e d ( 下文简称5G-A )
为5G演进官方名称 , 这意味着全球5G技术和标准发展进入新阶段 。
5G-A定位于数智社会的核心基础设施,将全面深化和使能数智社会转型,为数字强国建设注入新动力。
中国移动着眼于5G可持续发展 ,联合产业界于2021年8月发布 “ 5G- Adv anc ed创新 链产业链融合行动计划 ” ,提出 “ 卓越网络 ” 、 “ 智生智简 ” 和“ 低碳高效 ” 三大愿景和十大使能关键技术, 旨在推动5G-A全球统一标准 ,着力降 低产业门槛,加速打通关键环节,将创新链成果高效快速落实到产业链中,并通过 产业链的繁荣进一步带动创新链的提升,从而实现创新链和产业链的螺旋式推进,成为驱 动5G-A可持续发展的引擎 。
本白皮书将围绕X -Lay er跨层融通、通信感知融合、 UDD时频统一全双工 、空天地一体、极致确定、 eIo T蜂窝物联网 、 AI自智网 络、无线云网算业一体、智能中继、低碳节能十大关键技术,介绍中国移动和产业 伙伴在需求识别、技术布局、方案设计、产业推进方面的进展。
的快速发展已经极大地改变了我们的生活,逐步促进 行业数字化转型升级。可以预见,未来的数智社会,物理世界将与数字世界深度融合,移动互联网升级为全真全感互联网,通过大数据、原生智能、全息感知等新技术,在教育、医疗、交通等领域促进普惠社会。
通过3D视频 、全息视频、感官互联等新应用,满足人们不断提高的娱乐和交流需求,实现高品质的智慧服务。在商业层面,数字经济成为核心舞台,数字孪生把我们所有物理世界的设备、生产流程,产品用数字化的方式构建在一个纯粹的数字世界里,行业将从工具效率提升演进为决策效率提升。
5G-A进一步提升网络能力 ,支持下 行10Gbp s 、上行1Gbp s 、宽带实时交互、毫秒级交互时延的能力将激活 AR/VR产业并全面使能元宇宙 ,把全感 官交互沉浸式体验带入现实。
5G-A也将支持最全面的物联网能力,模组类型将涵盖从工业级高速连接到R edCap 、无源物联, 从Gbps到Kbp s的全系列物联模组能力,全面使能万物智联,为千亿连接提供最强大的产业支持。进一步, 5G-A还将支持感知 、高精定位等超越连接的能力,一网多用,为未来智慧城市构建、数字社会重构和运营商持续探索新产业提供充足动力,构建高效治理的和谐数智社会。
本文将从 “ 卓越网络 ” 、 “ 智生智简 ” 和 “ 低碳高效 ” 三大方向, 介绍X -Layer跨层融通、通信感知融合、 UDD时频统一全双工、空天地一体、极致确定、 eIo T蜂窝物联网、 AI自智网络 、无线云网算业一体、智能中继、低碳节能十大关键技术。
4
1.
5G-A新能力赋能数智化社会
‡
9
3
#
终端能耗高:
网络资源效率:
多流业务的精细QoS保障 :
“
图2.1-1
XR业务的技术挑战
XR产业的高速发展带来了广阔的想象空间 ,但也对网络传输提出了更高的要 求。如图2.1-1所示,低时延下泛在10Gbp s体验 ,毫秒级时延满足实时流畅的交互, 10Gbp s满足16K 6D的沉浸体验共同构筑了连接现实与虚拟的桥梁 。当然,更高的要求也给5G网络带来了更大的挑战 。
1)
挑战1 XR业务可能同时包含音频 、视频、控制信号、信息采集信号等多种信息流数据,如何对多种形态业务流进行协同传输,以保障其到达端侧的时间差在可接收范围, 是5G网络需要解决的一个问题 。另外, XR视频业务具有特殊的流量特征 ,如I帧优先级高,B/P帧优先级低。
现有5G网络 QoS保障的最小粒度为QoS流 , 无法针对同一QoS流内不同优先级的报文进行识别并区分保障。
2)
挑战2 为了让单用户强交互XR业 务( 如VR游戏 、 VR社交 )获得良好的实时互动体验效果,要求下行速率至少100 Mbp s ,上行速率至少20Mbp s , MT P( mo tion
t o
pho t on )的双向时延不超过15ms。单用户对速率和时延的高要求,导致 网络为大量XR用户同时提供服务时存在挑战 。
3)
挑战3 对于头盔、 眼镜等小尺寸XR终端 ,发热和耗电量大小直接影响用户体验, 如何针对XR业务开展节电研究成为5G系统能力提升的重点 。
关终键端技醒术来:的业时务机标精记准信匹息配感业知务;网到络达状时态间信息感知; 64 K元宇宙P S
- 10 G6bDp1s2@0 Fm s
6
态:
关键技术1:业务标记信息感知, 辅助网络精细化QoS保障和容量提升
多通过流感协知同X R信应用息层感的知数据,保流信证息多,网流络同可步以通传过输使:用分层QoS映射的方式
将具有不同QoS需求的数据流映射到不同的QoS流上 ,并结合差异化调度、多QoS流关联协同和多QoS流同步增强等方式 , 对XR业务进行更加精细化的调度和传输, 从而提升XR业务的用户体验 。
帧XR 业差务异不性同类信型息的感数知据可,优能具先有保不障同的高重优要先性。级例帧如:
(:1 )
一个GOP内的第
一个I帧是最重要的帧,其它P帧基于I帧进行编解码; ( 2 )在分层编码方案中,基本层视频帧的重要性要高于增强层视频帧; ( 3 )视频帧内的不同宏块、 ROI区域的重要性不同。网络通过感知这些业务层面的标识信息,可以对重要性不同的数据进行差异化调度,并在网络拥塞时优先丢弃重要性较低的数据来保障重要性更高的数据的传输需求。
帧单个完帧整的性完整信性息传感输是知保,障保X障R 业帧务级体验Q的o S重需要求因素:。一个较大的视频帧在 传输时,通常会被划分成多个IP数据包进行传输,这些数据包对应同一个视频帧,并在应用层是相关联的,丢失其中1个或多个IP数据包将导致对应的视频帧解码失败。
网络可以通过感知帧完整性和帧级QoS信息 ,尽量保证同时调度单帧数据,或在必要时进行策略性的丢包处理。例如一个IP数据包丢失,则丢弃属于同一视频帧的其它IP数据包,以避免传输无用的数据,从而节省网络资源。通过这些方式,网络能够更加有效地提供端到端的 “ 帧级 ” QoS保障 。
端到端时延信息感知,上下行时延精准分解适配网络状 XR业务要求较低的双向传输时延 , 如何为上下行选择合适的QoS ,并将时延按需分解到上下行, 是R el-18研究的一个重点。潜在技术包括在保持时延总量不变的情况下,根据网络状态对上下行时延进行灵活调整等。来保障重要性更高的数据的传输需求。
关障键最技优术业2务:体网验络状态信息感知,辅助业务调整码率等参数,保 7
关端键能技耗术3:终端醒来的时机精准匹配业务到达时间,降低终
产合业作推伙进伴:联3合G P推P进标X准R已样立机项研;发中国移动研究院与咪咕、业内
息,如拥塞状态、无线带宽、资源调度周期等,进而促使业务层对发包内容、大小和码率等作出调整,以适配网络的状态,从而保障整体业务体验达到最优。
“
通过网络与业务之间及时的信息交互, 使得XR业务能够及时感知网络状态信
“
为了降低运行XR和CG服务时的整体UE功耗 ,延长有效的终端电池寿命, 5G-A
将在C -DR X和PDC CH监听等技术领域进行增强以支持XR/ C G业务准周期性 、非整数周期和可变数据速率和抖动的特点。潜在的技术方案包括:通过自适应调度周期/偏移调整来匹配业务数据的到达时间和克服数据到达的抖动;通过提供多种周期长度资源的组合来支持非整数周期业务; 通过增强WU S信号让UE提前进入DR X激活期的方式来克服抖动问题并降低功耗等 。
“
中国移动较早地洞察了视频、语音以及交互式多媒体业务的未来发展趋势,在 4G 演进的后期便着手针对视频和语音类业务和网络的联合设计开展技术攻关,引领网业协同技术创新, 在3GPP
R AN率先提出 了 “ 无线智能感知与业务分发 ” 、“ 视频和语音业务增强 ” 、 “
视频业务进一步增强 ” 等系列项目。
面向XR , 3GPP早在2018年就启动了一系列研究工作 。
SA4工作组在R el-16和 R el-17率先开展了针对AR业务的研究, 后续其它SA工作组和R AN工作组也陆续启动了XR相关的立项研究 。
R AN1工作组于2021年从容量、终端节能、覆盖和移动性四个方面对XR业务进行了初步探索 ,2021年12月, 3GPP
R AN确定了R el-18中对XR和C G业务的标准立项 , 将从XR网络感知应用 、容量提升和终端节能三个方面开展标准化工作; 在SA2 , 中国移动牵头了R el-18
XR及多媒体增强项目 ,将从多流协同、网络信息开放、媒体 流Q oS 保障、网络抖动降低、针对媒体业务的节电增强五个方面开展标准化工作。
XR产业的发展离不开多领域技术的进步和协同 ,同样也离不开网络传输针对 XR业务的优化适配 。中国移动正积极与产业界紧密合作研究,推动从应用、编码到传输的端到端X -Lay er跨层融通解决方案。目前,中国移动研究院正联合咪咕、业内合作伙伴开展一系列XR样机的研发和测试工作 , 通过推动3GPP标准化和开发支持XR服务的样机系统等 ,推动标准化和产业化工作的稳步发展,并预期在未来2-3年内逐步开展端到端的XR产业落地的试点工作 。
2.2
通信感知融合助力数智新发展 8
“
通信感知一体化通过空口及协议联合设计、软硬件设备共享,使用相同频谱资源 实现通信功能与感知功能的融合共生,使得无线网络在进行数据通信的同时,还能通过分析无线通信信号的直射、反射、散射,获得对目标对象或环境信息的感知,实现定位、测距、测速、成像、检测、识别、环境重构等功能,为提升频谱利用率和设备复用率、提升通信网络价值带来一个全新的维度。
场共生景需求:面向行业一网多能,感知与通信的融合 感知需求在千行百业普遍存在,车联网领域的路、车、人感知,安防领域的人员入侵检测,航空监管领域的无人机感知,医疗康复领域的人员跌倒识别等。通常情况下,满足此类需求需要专用频谱资源和专属网络。已经广泛部署的 5G
网络,具备天然的组网优势,覆盖能力强,天线阵列规模大,可以通过软硬件升级,在满足通信需求的同时,也具备原生的感知能力,凭借广覆盖的优势,汇聚各个感知端点组成感知网络,构建低成本、高精度、无缝泛在的通信感知一体化网络,实现面向行业的一网多能。
面向车联网场景,随着交通领域联网化、数字化、智能化、云化的趋势,需要在海量交通终端设备进行实时数据通信的同时,高效感知路、车、人的实时状态,使车联网系统在区域、城市甚至更大的时空范围具备感知、互联、分析、预测、控制等能力。如图2.2-1所示,车联网集感知、决策和控制等功能于一体,对于道路监管、自动驾驶、高清地图构建等业务同时存在通信与感知的需求。在通信方面,实现L3自动驾驶所需的高精地图下载对通信速率需求高达单车20M bp s ;在感知方面,受限于车载雷达的视角、距离和感知精度,因此需要路侧感知信息辅助扩大感知范围和处理能力,为自动驾驶汽车安全运行提供超视距辅助。虽然目前公路周边已经安装了相当数量和多种功能的感知设备,如摄像机、毫米波雷达、激光雷达等,但是传统设备感知距离仅能实现100m-300m ;而基于通信与感知融合技术,使用新一代无线网络的无线通信信号,单点感知范围可以达到 500 m ,进而实现低部署密度、低成本、低开销的环境感知能力,并通过网络架构优化、业务流程适配以及车联网协同等机制进一步降低感知时延、提高感知范围、同时通过长时间时域累积提升感知准确度。
面向低空无人机场景,通信感知一体化主要用于无人机监管、路径规划和避障等。
无人机出货量每年增长29%,消费者领域无人机保有量超过84万。无人机飞行距离超过10km ,不明身份的无人机有可能出现在重要场所,恶意的无人机可能会破坏生活和生产安全。传统基于雷达的感知存在部署成本高、频谱资源短缺、感知范围受限等问题。基于通信与感知融合技术对低空无人机进行感知定位和追踪,通过通信网络的协同调度,可以实现广域的电子围栏,辨识和阻拦即将侵入特定区域的无人机。此外,还可以将周围环境的感知结果提供给处理中心,辅助无人机路径规划和避障等。
在经济和产业价值方面,2019年国家公路投资2.2万亿,其中信息化占2.5 %( 566亿),且正在逐年增加。2020年中国低空无人机监管与防御市场空间超15亿元, 9
在战实:际部署中,通信感知一体化技术面临如下挑
挑战1 一体化空口和硬件设计。如何通过一体化的设计在相同的频谱资源、共用一套软硬件设备或共享部分设备器件的情况下,同时使能通信功能和感知功能。
挑战2 感知工作模式设计。如何利用蜂窝通信系统的特征,提供比雷达系统自发自收感知工作模式更丰富的应用场景。针对不同场景、不同应用、不同感知需求设计多样化的感知工作模式。
挑战3 灵活化感知网络架构设计。如何通过灵活的网络架构满足多样化感知需求,例如缩小从感知信号发送到感知结果获取的时延,满足车联网场景自动驾驶等业...
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