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为什么不是6G?5.5G和5G到底有什么不同?

对于外行人来说,可能会很困惑——5G是什么——? 什么是5.5G? 为什么不是6G? 5.5G和5G有什么区别? ……今天,我尝试用人性化的方式向大家解释一下5.5G的来龙去脉。

5.5G到底是什么?

大家应该知道,5.5G其实是5G和6G之间的过渡阶段。

众所周知,移动通信技术几乎每十年更新一代。 然而,由于技术发展如此之快,整数生成和整数生成之间存在着巨大的技术差异。 这时候就需要对中期阶段的技术进行命名,以显示与前代和后世的区别。

这种玩法早在2/3G就开始了。 GPRS曾被称为2.5G,介于2G GSM和3G UMTS之间。 在2G和3G之间,还有一个更离谱的2.75G,那就是EDGE。

LTE出现时,由于技术指标不符合ITU对4G的要求,所以也被称为3.9G。 后来在LTE的基础上,发展出了LTE-,这才是真正的4G。

在5G诞生之前,业界也曾使用过4.5G、pre5G等术语,但时间昙花一现,昙花一现。 这次基于5G的演进,人们沿袭了过去的习惯,所以被命名为5.5G。 其实5.5G的本质就是5G-。

熟悉通信行业的同学都知道,国际标准组织3GPP通过不断发布(版本)来推动技术演进研究。 每一项都包含了一堆技术,大家拼命开会讨论敲定技术细节,然后投票通过,哪怕是冻结。

这本书几乎每两年出版一次。 然而,通信网络标准每十年左右就会产生一次。 这意味着每个整数生成大约经历 5-6 次。

这次5.5G的出现,实际上是将R15-R17细分为5G标准第一阶段,将R18-R20细分为5G标准第二阶段。 R20结束后,6G就差不多登场了(2028-2030年左右)。

因此,5.5G(5G-)是5G和6G之间的过渡和衔接,大概会持续5年以上。

5G——这个名字在2021年4月正式确认为5G的演进。2021年12月,3GPP SA2全体会议通过投票,确定了R18版本的28个研究课题,相当于确定了5G的第一波关键技术-.

小枣君用手算了一下,R18冻结应该是在2023年底,甚至是2024年上半年(考虑到疫情的不确定性)。 再加上版本冻结,行业至少还需要一年的时间才能成熟。

所以,当大家真正看到5G落地的时候,就是2025年上半年了,还有三年的时间,大家不要太着急。

▲R18时间点规划(图片来自3GPP)

5.5G包括什么?

既然我们已经讨论了 5.5G 的时间表,那么让我们仔细看看 5.5G 的新内容。

事实上,5.5G是一个过渡,不可能有什么颠覆性的改变。 即便是6G,目前也没有任何黑科技“破灭”的迹象。

5.5G有两个主要使命:

一是查漏补缺,纠正和强化5G短板。 二是开辟新的地下城。 根据产业的发展变化,我们可以乘势而上,为6G抢先一步。

坦白说,目前5G的发展是好消息和坏消息交织在一起的。

经过三年的商用,花费了大量资金,网络基本建成。 拥有超过160万个网站、超过4亿用户、地级城市100%覆盖,成绩斐然,全球无可比拟。

但在C端用户体验方面,用户并没有反映明显的感知差异。 5G并没有得到预期的好评,还被指责为4G的速度限制。

B端用户侧,5G仍处于实施焦虑状态。 虽然行业应用案例数量已达到2万多个,但仍以头部用户为主,集中资源保证。 大量建设资金也来自政府投资。 不客气地说,5G仍然是“王谢堂面前的燕子”,还没有飞进“寻常百姓家”。

5G问题涉及芯片成本、外部宏观环境、企业自身管理等诸多因素。 正如我之前所说,今天我不会再发出嘟嘟声了。

5.5G作为5G的技术演进,无法解决困扰5G发展的非技术问题。 因此,它只能选择视而不见,解决技术问题,尽力而为。

技术上可以做什么? 说白了,还是速度、延迟、连接大小、能耗等老东西,继续在技术指标上挖掘潜力,继续挤牙膏。

在5G无处不在的千兆体验和百亿连接的基础上,5.5G将指标进一步升级为:无处不在的10G体验和百亿连接。

具体来说,5G将要实现下行10吉比特(1Gbps)和上行吉比特(1Gbps)的峰值速度,以及毫秒级的延迟和低成本的千亿物联网。

为了迎合日益火热的定位需求(尤其是室内定位),5G-还强调将拥有更强的终端感知能力和高精度定位能力。 这些能力意味着5G不再局限于连接技术,而是超越了通信。

为了体现5.5G和5G的差异,专家和厂商将传统的5G场景三角形升级为六边形。 新的技术是UCBC(上行超宽带)、RTBC(实时宽带交互)和HCS(通信传感融合)。

说实话,除了HCS通信感知融合是合理的之外,UCBC和RTBC实际上应该还是属于eMBB(超大带宽)的范畴。

5.5G技术演进路线

下面我们来详细了解一下5.5G的关键技术。

首先看速度。 速度是通信网络的第一指标,也是人们关注的对象。

在目前电磁理论还没有突破的情况下,5G的所有速度优势实际上都是通过频谱带宽来换取的。

就像种田一样,这么大的一块田,不管你怎么精心打理,用农药、化肥、用杂米,它的产量都是有限的。

调制方法已经确定,而且对信道条件的要求太高,算力算法的消耗也很大。 多址复用、信道编码,该用的都已经用了。 基本上已经接近香农极限了,确实没有太大的提升空间了。

剩下要做的就是在频谱上做文章了。

或者说,搞动态频谱共享,其实就是“盘活”现有频谱,灵活借用3G/4G频谱到5G,提升带宽。

或者,搞载波聚合,用共建共享的方式,把我们手里的频谱都聚集起来,增加带宽。

为了抢频谱,3GPP也把目光瞄准了Wi-Fi频段,计划抢部分频谱用于2.4GHz、5GHz等免费频段。 这就是 5G NR-U(5G in )。

5.5G更令人垂涎的目标是6GHz频段。 这块大肉大家都想要,包括Wi-Fi6E、Wi-Fi7,所以竞争很激烈。

如果运营商想要实现5.5G下行峰值速率10G,就必须将现有的频谱资源从级别升级到千兆Hz级别。

从我国历来青睐蜂窝网络、提倡国企主导的事实来看,运营商获得国内6GHz频段的概率还是很大的。

另外,我们在这个范围(中频)可用的频段资源非常少。 如果运营商不抢6GHz频段,未来就没有出路。

除了下行因素之外,利率的另一个明显问题是上行因素。

随着视频监控回传、高清影视直播回传、3D建模云渲染等上游大业务需求的出现和爆发,通信行业专家突然发现自己低估了5G上行需求,并没有预留足够的带宽。 。

5G的帧结构设计是可以改变的。 但总体来说,下行和上行的比例是8:2。 车架实际上是一个车厢,8节车厢用于向下运输货物,2节车厢用于向上运输货物。

这是基于我们在移动互联网上常见的数据消费习惯。 如果你想一想,你就会明白。 我们大部分时间都花在看视频、浏览网页、玩游戏上。 因此,下行所需的数据量明显大于上行(上传)。

为了解决这个问题,有两种办法:一是我之前介绍过的上下行解耦(链接),就是使用覆盖较强的低频段进行上行,然后使用高频进行下行。 。 另一种是在帧分配上做文章,上行使用更多的帧,改变上下行的比例。

值得一提的是,解决时延问题主要集中在帧和时隙上。 如果把车架做得更小、更灵活,相当于把汽车变成摩托车,就可以降低空口延迟值。

为了更灵活地满足上下行需求,3GPP还在传统FDD和TDD的基础上实现了灵活双工,同时还对XDD进行了修补,即FDD和TDD混合在一起。 比如“下载频分、上行时分”等等,最大限度的灵活性,为所欲为。

“频谱换带宽”之后,必然会遇到覆盖问题。

我在之前的文章中多次提到过,频段越高,波长越短,绕射能力差,覆盖距离短。 2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz,各自的覆盖范围都比较差,而他们要争夺的6GHz覆盖范围更差。

因此,要解决覆盖问题,需要做很多文章。

目前主要研发方向是天线技术。

华为老板表示,6GHz频段在空间传播损耗上比2.6GHz频段多了7db。 为了弥补这个损失,我们必须建造一个比现在的大规模天线阵列(MIMO)更强大的超超超大规模天线阵列。

▲图片来自华为,ELAA-MM是超大规模天线阵列MIMO

192/256个振动器还不够,可以直接增加到700个甚至1000个振动器。 频道数量也将增加到192个以上。

振荡器的数量越多,波束形成的能力就越强。 通过使波变平,可以增加覆盖距离。

空话能玩的花样实在不多。 5.5G甚至6G的核心网指标基本依赖频谱和帧结构,前景黯淡。

但话虽如此,我还是很怀疑到底有多少10G下行场景是常见的。 Cloud 去年爆发,推动了XR行业的发展。 甚至 XR 也不使用 10 。

可能有10G的需求。 我唯一能想到的就是全息通讯。 说实话,我觉得这件事还很遥远。

说完无线空中接口,我们再来看其他的。

承载网先不说。 传输技术一直是我们自己玩的,与3GPP无关。 5.5G并没有被太多提及。 如果你想了解这部分知识,可以阅读我之前对传输技术演进的单独分析。

让我们重点关注核心网络。

5.5G中,核心网的发展方向仍然是老式的“云网融合”、“云网融合”。 现在算力网络非常普及,也有一些微妙的变化推动着5G云核心网的发展趋势。

5G目前已经实现了核心网的云化、虚拟化。 SBA架构已经实施。 从效果来看,好处并不是很明显。 根据我个人的看法,它实际上是厂商绑定性很强的伪虚拟化。

运营商正在做的是整合。 也就是说,将2/3/4G核心网全部整合到5G云核心网中,简化网络架构,减轻网络运维负担。

在云网融合的大趋势下,运营商有将电信云与互联网云彻底融合的冲动,但步子有点大,不太大胆。 毕竟电信业务是我们的基础。 如果出现问题,我们无法承担责任。

在现有云化的基础上,运营商也在考虑进一步推广云原生,希望让自己的云更加灵活,更适合开发和测试。 云原生的另一个好处是可以通过软件优化进一步提高硬件资源的利用率,这意味着增加投资回报率(又是省钱)。

核心网深度云化被认为是实现内生网络安全的前提。

我对内生安全了解不多,但一直觉得这个概念比较混乱。 我认为所有的安全都应该基于计算能力。 仅仅通过改进架构设计就能实现安全性是不可想象的。 (我们改天再讨论这个话题。)

说到云核心网,就不得不提到边缘计算。

边缘计算是云计算算力的下沉,为运营商打开了全新世界的大门。 运营商突然发现计算能力可以部署在其网络的每个节点上。 由此,孵化出很多应用场景。 尤其是在企业to B专网方向,边缘计算可以满足很多低时延、大带宽场景的要求,因此具有广阔的发展前景。

互联网厂商和运营商都盯上了边缘计算这块大块。 运营商有网络,互联网厂商有云技术,因此互有攻守。

有一项技术已经在无线接入网、承载网、核心网落地,也是当前通信行业研究的热点,那就是AI。

人工智能是一剂灵丹妙药。 它是计算能力的体现。

通信领域各个方面的技术归根结底都是数学和计算。 比如高阶调制(上图),比如无线网络优化和仿真,比如承载网SDN的路径规划,还有核心网切片编排和资源调度。

5.5G阶段,各通信企业将持续加大对AI的投入。 有的是为了实现更强的算法,改善网络指标,改善用户体验。 有的是开发模型,优化网络,实现网络自我管理、自主故障恢复,降低网络运维成本。 有的用于节能、判断负载变化、动态调整功率。

未来几年,相信将会出现大量的“AI+通信”案例,网络运维模式可能会发生颠覆性的改变。

除了增强现有能力之外,5.5G也在尝试探索更多的应用领域。

其中包括高精度定位、测距和感知增强。 此类需求主要来自车辆定位管理、物流跟踪和资产管理。 主要应用方向是卫星无法覆盖的室内场景,以及卫星等技术无法实现的高精度场景。

在专家的想象中,5G不仅用于通信,还可以像雷达一样感知环境,捕获并测量目标物体的距离、速度和形状。 这称为“联觉整合”。

空天一体化也是5.5G研究的重点。 由于篇幅所限,改天再讨论,先挖个坑。

最后我想谈谈无源物联网。

之前说过,5.5G也需要利用热点,元界也需要利用,被动物联网也需要利用。

我之前详细介绍过被动物联网(链接)。 其实说白了,终端是没有电源、没有电池的。 通过网络,让终端“被照亮”,让终端感知网络的“照射”,做出反应,反馈数据,就像公交卡RFID技术一样。

具有低成本、零功耗、易于部署等优点。 未来,我们所有的零售产品都可能配备无源物联网技术,让商家能够管理产品。

这项技术并不像想象的那么简单。 除了空中接口需要更简单的协议外,在安全认证和网络架构优化方面还有很多工作要做。 5.5G也有很多潜在的竞争对手,在无源物联网方面也不一定有优势。

结论

好了,说了这么多,大家对5.5G应该有了了解了。 关键技术其实还有很多,但是我基本都说了大概的方向了。

5.5G的发展思路与我们几年前研判6G时的预测基本一致。

概括起来,就是能力提升、人工智能引入、功能整合。 让自己更强大、更易维护、更绿色、更经济、更省力,让您更好地发挥连接力的价值,服务算力,服务数字化转型。

R18现已上路。 5.5G将何去何从,让我们拭目以待。

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