大家好,我是小棗君。前段時(shí)間是 6 月 6 日國內(nèi) 5G 發(fā)牌紀(jì)念日,加上 6 月 9 日又是 R17 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié),所以行業(yè)里特別熱鬧,活動(dòng)特別多。這些密集的商業(yè)活動(dòng),催生了大量的新聞報(bào)道,引起了全社會(huì)對(duì) 5G、5.5G、5G-Advanced、R17、R18 的關(guān)注熱潮。
對(duì)外行人來說,會(huì)比較迷茫 —— 什么是 5G-Advanced?什么是 5.5G?為什么不是 6G?5.5G 和 5G,到底有什么不同?… 今天,我就試著用“說人話”的方式,把 5.5G 的來龍去脈給大家嘮清楚。
到底什么是 5.5G
5.5G,大家應(yīng)該都知道了,其實(shí)就是 5G 和 6G 之間的過渡階段。
眾所周知,移動(dòng)通信技術(shù)差不多是每十年一代。但是,因?yàn)榧夹g(shù)發(fā)展得實(shí)在太快,所以,整數(shù)代與整數(shù)代之間,技術(shù)差異太大。這時(shí),就需要對(duì)中間階段的技術(shù)進(jìn)行一個(gè)命名,以顯示和前代、后代的區(qū)別。
這種玩法,早在 2/3G 時(shí)就開始了。GPRS 就曾被稱為 2.5G,介于 2G GSM 和 3G UMTS 之間。2G 和 3G 之間,還有個(gè)更離譜的 2.75G,也就是 EDGE。
LTE 出現(xiàn)的時(shí)候,因?yàn)榧夹g(shù)指標(biāo)沒有達(dá)到 ITU 國際電聯(lián)對(duì)于 4G 的要求,所以也被稱為 3.9G。后來,基于 LTE,搞出了 LTE-Advanced,才是真正的 4G。
在 5G 還沒誕生之前,行業(yè)里也搞過 4.5G、pre5G 這樣的叫法,但是時(shí)間很短,曇花一現(xiàn)。這次,基于 5G 的演進(jìn),人們沿用了以往的習(xí)慣,所以命名為 5.5G。其實(shí),5.5G 的本質(zhì),就是 5G-Advanced。
熟悉通信行業(yè)的同學(xué)都知道,國際標(biāo)準(zhǔn)組織 3GPP,是通過不停發(fā)布 Release(版本),來推動(dòng)技術(shù)演進(jìn)研究的。每個(gè) Release 包括一堆技術(shù),大家拼命開會(huì),討論敲定了技術(shù)細(xì)節(jié),然后投票通過,就算是 Release 的凍結(jié)。
這個(gè) Release 呢,差不多是每?jī)赡瓿鲆粋€(gè)。但是通信網(wǎng)絡(luò)制式,又是每十年左右出一代。那就意味著,每一個(gè)整數(shù)代,大約要經(jīng)歷 5-6 個(gè) Release。
這次出現(xiàn) 5.5G,其實(shí)就是把 R15-R17 作為 5G 標(biāo)準(zhǔn)的第一階段,而 R18-R20 作為 5G 標(biāo)準(zhǔn)的第二階段,進(jìn)行細(xì)分。等到 R20 結(jié)束后,差不多 6G 就該登場(chǎng)了(2028-2030 年左右)。
所以說,5.5G(5G-Advanced)就是 5G 和 6G 之間的過渡和銜接,大概會(huì)持續(xù) 5 年以上。
5G-Advanced 被正式確定為 5G 演進(jìn)的名稱,是在 2021 年 4 月。2021 年 12 月,3GPP SA2 全會(huì)通過投票,確定了 R18 版本的 28 個(gè)研究課題,相當(dāng)于確定了 5G-Advanced 的第一波關(guān)鍵技術(shù)。
小棗君掐指一算,R18 凍結(jié)應(yīng)該是在 2023 年的年底,甚至 2024 年的上半年(考慮到疫情的不確定性)。再加上版本凍結(jié)后,產(chǎn)業(yè)起碼要一年時(shí)間才能成熟。
所以,等到大家真正見到 5G-Advanced 落地,那也是 2025 年上半年的事。距今還有三年,大家不用太著急。
▲ R18 的時(shí)間點(diǎn)規(guī)劃(圖片來自 3GPP)
5.5G 包括了什么內(nèi)容?
說完了 5.5G 的時(shí)間線,再來具體看看 5.5G 到底有什么新內(nèi)容。
其實(shí),5.5G 作為過渡,想要有什么顛覆性的變化,那是不可能的。即便是 6G,目前也看不出什么“驚世駭俗”黑科技的影子。
5.5G 的主要使命,有兩個(gè):
一是查漏補(bǔ)缺,把 5G 不足的地方修正一下、加強(qiáng)一下。二是新開副本,根據(jù)行業(yè)的發(fā)展變化,蹭一下熱點(diǎn),給 6G 提前踩踩雷。
5G 目前的發(fā)展情況,坦率地說,屬于有喜有憂,各占一半。
商用三年,錢砸了不少,網(wǎng)絡(luò)也基本建起來了。160 多萬個(gè)站,4 億多的用戶,地級(jí)市 100% 的覆蓋率,成績(jī)可謂亮眼,放眼全球,都是無法超越的存在。
但是,在 C 端用戶體驗(yàn)方面,用戶并沒有反饋明顯的感知差異。5G 沒有獲得所期望的好評(píng),反而還背了 4G 限速的鍋。
在 B 端用戶這邊,5G 目前仍處于落地焦灼狀態(tài),雖然行業(yè)應(yīng)用案例達(dá)到 2 萬以上,但仍以集中資源重點(diǎn)保障的頭部用戶為主。很多建設(shè)資金,也是來自政府投資。說白了,5G 還是“王謝堂前燕”,沒有飛入“尋常百姓家”。
5G 的問題涉及到芯片成本、外部宏觀環(huán)境、企業(yè)自身管理等諸多因素,我之前專門說過,今天就不再嗶嗶了。
5.5G 作為 5G 的技術(shù)演進(jìn),也無法解決困擾 5G 發(fā)展的非技術(shù)性問題。所以,它只能選擇視而不見,解決技術(shù)上的問題,做點(diǎn)能做的事情。
技術(shù)上能做的是哪些呢?說白了,還是速度、時(shí)延、連接規(guī)模、能耗等老一套。在技術(shù)指標(biāo)上繼續(xù)挖潛,繼續(xù)擠牙膏。
在 5G 泛在千兆體驗(yàn)、百億連接的基礎(chǔ)上,5.5G 將指標(biāo)進(jìn)一步升級(jí),提升為:泛在萬兆體驗(yàn),千億連接。
具體來說,5G-Advanced 將必須實(shí)現(xiàn)下行萬兆(10Gbps)、上行千兆(1Gbps)的峰值速率,以及毫秒級(jí)時(shí)延、低成本千億物聯(lián)。
為了迎合現(xiàn)在越來越熱的定位需求(尤其是室內(nèi)定位),5G-Advanced 還重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了自己將具備更強(qiáng)的終端感知能力,以及高精定位能力。這些能力,意味著 5G 已經(jīng)不再僅限于連接技術(shù)了,超過了通信的范疇。
專家和廠商們?yōu)榱梭w現(xiàn) 5.5G 和 5G 的差異,還在 5G 傳統(tǒng)場(chǎng)景三角的基礎(chǔ)上,又升級(jí)了一把,變成了六角。新增的是 UCBC(上行超寬帶)、RTBC(寬帶實(shí)時(shí)交互)和 HCS(通信感知融合)。
說實(shí)在,除了 HCS 通信感知融合還說得過去之外,UCBC 和 RTBC 實(shí)際上應(yīng)該還是 eMBB(超大帶寬)的范疇。
5.5G 的技術(shù)演進(jìn)路線
我們具體看看 5.5G 的關(guān)鍵技術(shù)。
首先看看速率。速率是通信網(wǎng)絡(luò)的第一指標(biāo),也是人們重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。
在目前電磁理論沒有突破的情況下,5G 所有的速率優(yōu)勢(shì),其實(shí)都是頻譜帶寬換來的。
就跟種田一樣,就這么大的一塊田,你不管怎么精細(xì)照料,用農(nóng)藥化肥、用雜家水稻,它的產(chǎn)量都是有限的。
調(diào)制方式已經(jīng) 256QAM、1024QAM 了,再往上,對(duì)信道條件要求太高,對(duì)算力算法的消耗也很大。多址復(fù)用,信道編碼,該用的也都用了,基本逼近了香農(nóng)極限,實(shí)在沒有多少提升空間了。
剩下唯一能做的,只能是在頻譜上做文章。
要么,搞動(dòng)態(tài)頻譜共享,其實(shí)就是把已有的頻譜“盤活”,把 3G / 4G 的頻譜,靈活借用到 5G,增強(qiáng)帶寬。
要么,搞載波聚合,利用共建共享,把大家手上所有的頻譜聚集起來,實(shí)現(xiàn)帶寬提升。
為了搶頻譜,3GPP 還把主意打到了 Wi-Fi 頻段上,打算在 2.4GHz 和 5GHz 這種免費(fèi)頻段上,搶點(diǎn)頻譜來用。這就是 5G NR-U(5G NewRadio in Unlicensed Spectrum)。
5.5G 的更大垂涎目標(biāo),是 6GHz 頻段。這塊大肥肉,誰都想要,Wi-Fi 6E 和 Wi-Fi 7 也想要,所以,爭(zhēng)奪非常激烈。
運(yùn)營商想要實(shí)現(xiàn) 5.5G 下行萬兆的峰值速率,必須將當(dāng)前擁有的頻譜資源,從百兆 Hz 級(jí)別提升到千兆 Hz 級(jí)別。
從我們國家一向偏向蜂窩網(wǎng)絡(luò),主張國企主導(dǎo)的風(fēng)格來看,運(yùn)營商拿到國內(nèi) 6GHz 頻段的概率還是很大的。
再加上,我們?cè)谶@個(gè)范圍(中頻)的可用頻段資源確實(shí)很少,運(yùn)營商如果不搶 6GHz 頻段,未來就沒有出路。
除了下行之外,關(guān)于速率的另外一個(gè)突出問題是上行。
隨著視頻監(jiān)控回傳、高清影視直播回傳、3D 建模上云渲染等大上行業(yè)務(wù)需求的出現(xiàn)和爆發(fā),通信行業(yè)專家們突然發(fā)現(xiàn),自己對(duì) 5G 上行的需求估計(jì)不足,預(yù)留的帶寬不夠。
5G 的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可以變化的。但是,一般來說,下行和上行是 8:2 的關(guān)系。幀其實(shí)就是車廂,8 個(gè)車廂用于向下運(yùn)貨,2 個(gè)車廂用于向上運(yùn)貨。
這是基于我們手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的常用數(shù)據(jù)消費(fèi)習(xí)慣決定的。大家想想就明白了,我們大部分時(shí)間都是在看視頻,看網(wǎng)頁,玩游戲,所以,下行數(shù)據(jù)量需求,明顯大于上行(上傳)。
為了解決這個(gè)問題,有兩個(gè)辦法:一個(gè)是我以前介紹過的上下行解耦(鏈接),就是用覆蓋能力更強(qiáng)的低頻頻段,做上行,然后高頻用作下行。另一個(gè),是在幀分配上做文章,將更多的幀用于上行,改變上下行比例。
值得一提的是,解決時(shí)延問題,也是主要在幀和時(shí)隙上做文章。如果把幀變得更小、更靈活,相當(dāng)于汽車變摩托,就可以減小空口的時(shí)延值。
為了更靈活地實(shí)現(xiàn)上行、下行需求,3GPP 還在傳統(tǒng) FDD 和 TDD 的基礎(chǔ)上,搞靈活雙工,搗鼓了 XDD,也就是 FDD 和 TDD 混在一起用。例如“下行頻分,上行時(shí)分”這種,把靈活性玩到極致,怎么高興怎么來。
“頻譜換帶寬”之后,不可避免要遇到覆蓋問題。
我之前文章反復(fù)提到過,頻率越高的頻段,波長越短,繞射能力差,覆蓋距離短。2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz,一個(gè)比一個(gè)覆蓋能力差,他們要搶的 6GHz,覆蓋更差。
所以,要解決覆蓋問題,又要做很多文章。
目前來看,主要的研發(fā)方向,就是天線技術(shù)。
華為的大佬說,6GHz 赫茲比 2.6GHz 頻段,在空間傳播損耗上多了 7 個(gè) db 的損耗。想要彌補(bǔ)這個(gè)損耗,就必須搞比現(xiàn)在大規(guī)模天線陣列(Massive MIMO)更牛逼的超超超大規(guī)模天線陣列。
▲ 圖片來自華為,ELAA-MM 就是超大規(guī)模天線陣列 Massive MIMO
192/256 個(gè)振子不夠,直接干到 700 甚至 1000 個(gè)振子以上。通道數(shù)也要跟著飆升,192 個(gè)以上。
振子數(shù)量越多,波束賦形越厲害,把波壓得扁扁的,覆蓋距離就能增強(qiáng)。
空口能玩的花樣,真的不多。5.5G 乃至 6G 的網(wǎng)絡(luò)核心指標(biāo),基本上就指望頻譜和幀結(jié)構(gòu),前路渺茫。
不過話說回來,泛在萬兆下行的場(chǎng)景到底有多少,我還是非常懷疑的。去年云宇宙爆火,帶動(dòng)了 XR 產(chǎn)業(yè)。即便是 XR,也用不到萬兆。
萬兆需求有可能存在的,我能想到的,只有全息通信。說實(shí)話,這玩意我覺得還很遙遠(yuǎn)。
說完了無線空口,我們?cè)賮砜纯磩e的。
承載網(wǎng)就不說了,傳輸技術(shù)一向都是自己玩的,和 3GPP 沒啥關(guān)系,5.5G 也沒怎么提及。想要了解這部分知識(shí),可以看我之前單獨(dú)分析過傳輸技術(shù)的演進(jìn)走向。
重點(diǎn)再看看核心網(wǎng)。
在 5.5G 里,核心網(wǎng)的發(fā)展方向還是老調(diào)重彈的“云網(wǎng)融合”、“云網(wǎng)一體”?,F(xiàn)在算力網(wǎng)絡(luò)很火,也有帶動(dòng) 5G 云核心網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)的一些微妙變化。
5G 目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了核心網(wǎng)的云化、虛擬化。SBA 架構(gòu)已經(jīng)落地成型。從效果來看,好處并不是很明顯。照我個(gè)人的看法,其實(shí)還是偽虛擬化,廠商強(qiáng)綁定。
運(yùn)營商正在做的是,是融合。也就是說,將 2/3/4G 核心網(wǎng),全部融入到 5G 云核心網(wǎng)里面,簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),減小網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維負(fù)擔(dān)。
在云網(wǎng)融合的大趨勢(shì)下,運(yùn)營商很有將電信云徹底與互聯(lián)網(wǎng)云合并的沖動(dòng),但是步子有點(diǎn)大,不是太敢這么干。畢竟電信業(yè)務(wù)是自己的根基,萬一出問題,擔(dān)不起這個(gè)責(zé)任。
在現(xiàn)有云化的基礎(chǔ)上,運(yùn)營商也在考慮進(jìn)一步推動(dòng)云原生,希望讓自己的云變得更靈活,更適合開發(fā)和測(cè)試。云原生還有一個(gè)好處,就是可以通過軟件優(yōu)化,進(jìn)一步提升硬件資源的利用率,也就是提高投資回報(bào)率(還是為了省錢)。
核心網(wǎng)深入云化,據(jù)說也是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全的一個(gè)前提條件。
我對(duì)內(nèi)生安全了解的不多,但是我一直覺得這個(gè)概念比較懸乎。我覺得所有的安全都應(yīng)該是基于算力的,單純從架構(gòu)上進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn),就能實(shí)現(xiàn)安全,是一件無法想象的事情。(改天專門聊一下這個(gè)話題。)
提到云核心網(wǎng),就不得不提到邊緣計(jì)算。
邊緣計(jì)算是云計(jì)算算力的下沉,它給運(yùn)營商打開了一個(gè)全新世界的大門。運(yùn)營商們突然發(fā)現(xiàn),原來自己網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上,都可以部署算力。由此,孵化出了很多的應(yīng)用場(chǎng)景。尤其是面對(duì)企業(yè) toB 專網(wǎng)方向,邊緣計(jì)算可以滿足很多低時(shí)延、大帶寬場(chǎng)景的要求,所以發(fā)展前景廣闊。
互聯(lián)網(wǎng)廠商和運(yùn)營商,都盯上了邊緣計(jì)算這塊大蛋糕,運(yùn)營商手里有網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)廠商手里有云技術(shù),所以互有攻守。
有一個(gè)技術(shù),在無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)都有落地,而且是現(xiàn)在通信行業(yè)研究的熱門,那就是 AI 人工智能。
AI 是個(gè)萬金油。它是算力的一種表現(xiàn)形式。
通信領(lǐng)域各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù),發(fā)展到最后,都是數(shù)學(xué)和計(jì)算。例如高階調(diào)制(1024QAM 以上),例如無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、仿真,例如承載網(wǎng) SDN 的路徑規(guī)劃,再例如核心網(wǎng)的切片編排、資源調(diào)度。
5.5G 階段,各個(gè)通信企業(yè)會(huì)繼續(xù)加強(qiáng) AI 的投入力度。有的是為了實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的算法,提升網(wǎng)絡(luò)指標(biāo),改善用戶體驗(yàn)。有的是為了搞模型,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自管理、自主故障恢復(fù),減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。也有的是為了節(jié)能省電,判斷負(fù)荷變化,動(dòng)態(tài)調(diào)整功率。
未來幾年,相信會(huì)有大量的“AI + 通信”案例出現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維模式可能會(huì)發(fā)生顛覆性的變化。
除了增強(qiáng)自身已有的能力之外,5.5G 還在試圖探索更多的應(yīng)用領(lǐng)域。
其中,就包括高精度定位、測(cè)距和感知增強(qiáng)。這類的需求主要來自車輛定位管理、物流跟蹤以及資產(chǎn)管理。主要應(yīng)用的方向是衛(wèi)星無法覆蓋的室內(nèi)場(chǎng)景,以及衛(wèi)星和其它技術(shù)無法達(dá)到的高精度場(chǎng)景。
在專家們的設(shè)想中,5G 不是僅僅用于通信的,還可以像雷達(dá)一樣,對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知,捕捉和測(cè)算出目標(biāo)對(duì)象的距離、速度和形狀。這就是所謂的“通感一體化”。
空天一體化,也是 5.5G 的研究重點(diǎn)。限于篇幅,改天專門再聊吧,先挖個(gè)坑。
最后我想說一下無源物聯(lián)網(wǎng)。
前面我說過,5.5G 也是要蹭熱點(diǎn)的,元宇宙要蹭,無源物聯(lián)網(wǎng)也要蹭。
我以前曾經(jīng)詳細(xì)介紹過無源物聯(lián)網(wǎng)(鏈接)。其實(shí)說白了,就是終端不帶電源、電池。通過網(wǎng)絡(luò),去“照射”終端,讓終端像公交卡 RFID 技術(shù)一樣,感知網(wǎng)絡(luò)的“照射”,做出反應(yīng),從而反饋數(shù)據(jù)。
它具備低成本、零功耗、易部署的優(yōu)勢(shì),將來我們所有的零售商品,都可能搭配無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)商家對(duì)商品的管理。
這個(gè)技術(shù)也沒有想象得那么簡(jiǎn)單,除了空口需要更簡(jiǎn)潔的協(xié)議之外,安全認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化,都有很多的工作要做。5.5G 潛在的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也很多,在無源物聯(lián)網(wǎng)方面,自己不一定占優(yōu)勢(shì)。
結(jié)語
好了,洋洋灑灑說了那么多,大家應(yīng)該對(duì) 5.5G 有所了解了。它的關(guān)鍵技術(shù)其實(shí)還有很多,但大致方向我基本上都已經(jīng)提到了。
5.5G 的發(fā)展思路,和前幾年我們研判 6G 時(shí)的預(yù)測(cè),基本是一致的。
概括來說,就是能力強(qiáng)化、引入 AI、以及功能融合。讓自己變得更強(qiáng)、更易于維護(hù)、更綠色環(huán)保、更省錢省人力,這樣才能更好地發(fā)揮自己聯(lián)接力的價(jià)值,為算力服務(wù),為數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)。
R18 目前已經(jīng)上路,5.5G 究竟何去何從,讓我們拭目以待吧。
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