国产关键技术持续突破,5G-A带来的不只是10倍网速(图)

5G商用第五年，中国建设目标提前完成，通信网络下一步该怎么演进？如何将先进网络基础设施带来的效能最大化？成为中国通信产业的必答题。 近日在中国5G发展大会上，工信部相关负责人介绍，截至今年10月底，中国5G基站总数已达414.1万个，每万人拥有5G基站29个，提前完成“十四五”发展目标。在国内，5G技术产业已构筑起涵盖通信芯片、终端、基站设备、设施仪表的完整产业链。 对普通用户来说，5G网络带来的最直观感受，或许只是更快的网速。 但在B端，智能制造、智慧港口、远程医疗、远程教育等场景，彰显了5G的更大价值。中国信通院等机构数据测算，5G商用五年来，直接带动经济总产出约5.6万亿元，间接带动约14万亿元。2023年，中国以5G为代表的移动生态系统，创造约800万个就业岗位。 技术的进步永无止境。尤其是当5G商用迈向纵深，更多场景、更多需求和更多痛点出现，推动着通信网络继续向前演进，5G-A正是在这样的背景下成为确定性方向。 5G-A全称是5G-Advanced，是5G向6G的过度阶段，也被称作5.5G。去年下半年以来，华为相继完成5G-A全部功能测试和技术性能测试，在多项5G-A上下行超宽带技术上取得重大性能突破；中兴通讯也展示了5G-A十大创新产品和方案，推动技术商用落地。 在运营商侧，截至目前，中国移动的5G-A商用城市已超过300个；中国电信已在上海、广东深圳发布了5G-A套餐；中国联通已在广东佛山建成空域连续覆盖的5G-A试点网络。 作为5G的增强版，5G-A的上下行超宽带能力提升10倍，可实现上行千兆、下行万兆。但就像之前的通信技术演进一样，5G-A带来的也不仅仅是更快的网速，还有更低的时延和更高的可靠性，同时引入了诸多革命性的技术，为B端场景带来更多赋能。 无源物联就是5G-A的典型技术应用。


中国5G发展大会现场 图源：观察者网 相比传统的有源物联网，无源物联网的核心在于端侧“无源”，终端（标签）无需外置电源或定期更换电池，而是通过能量采集技术量从周围环境中获取微能量（如射频能、光能等），并进行数据传输和交互，具备低成本、低功耗、易部署和免维护等优势。 中国移动的相关报告介绍，5G-A无源物联网的服务架构大致可分为四个维度： 一是由无源物联网标签构成的“端”层，这些标签无需外置电源，可以贴附或安装在物品、车辆载具和人员上，且具备传感能力，能够监测数据；二是网络层，无源物联网网络设备负责向无源物联网标签发射能量信号以供其工作，并接收标签反射回的携带数据信号，之后通过有线或无线方式将数据传送到无源物联网管理平台；三是云侧，无源物联网管理平台主要负责无源物联网设备管理、终端数据的汇聚处理等，可实现对海量数据的快速处理和深度分析；四是应用层，基于无源物联网数据，应用平台面向最终用户实现业务全流程管理，可将处理后的数据可视化、智能化，促进企业优化流程、提升效率，并做出更加精准的决策。


图源：中国移动《5G-A无源物联网应用案例白皮书》 “5G-A无源物联网通过架构创新、算法创新、能力创新，解决传统RFID性能受限、场景受限、自动化程度低等问题。通过连续组网、无缝覆盖，实现‘局域+广域’全要素、全流程、全生命周期可视化、自动化、智能化管理，可广泛应用于各行各业资产管理、人员管理、仓储管理、产线管理、以及环境监测等场景。”报告写道。 在这次中国5G发展大会上，5G-A无源物联技术也成为行业各方关注焦点。 华为无线5G-A物联网解决方案首席陈俊在会上介绍称，5G-A无源物联在全产业共同努力下已经进入新的阶段。相比传统有源物联的亿级和十亿级连接规模，蜂窝无源物联的连接规模有望达到千亿和万亿级，它的核心是使能“哑设备”实现基本的数字化和智能化，包括原材料、生产工具、贵重资产、快消品和包装盒等，让它们可以回答“我是谁、我在哪、我是什么状态”等等，并且可以上报最终的数量和规模等传感信息。 他还提到，从行业需求出发，华为持续突破蜂窝无源物联关键技术：在覆盖侧，基于运营商频谱做了大功率基站和pRRU小站，能够多头端联合供能和激励，使能下行链路极大提升；在标签侧，设计了先进的蜂窝信道编码以及更高效率的调振技术；在接收侧，基于分布式的联合接收，提升上行解调的灵敏度，最终达成在室内条件下超过100米的覆盖能力。 “行业比较关注的还有盘存准确率，现有技术只能达到95%左右，距离满足行业需求还有一定距离。通过蜂窝网络的Super Cell架构，我们可以联合多头端做分布式调度，保证以不同的角度给标签提供能量和下行信号，再结合多层立体的无线资源管理算法，最终达成准确率超过99.9%。在一些场景下，无源定位能力也是刚需，我们通过多头端场强定位，叠加指纹匹配定位，再加上参考标签，能提供基本的无源定位能力，进一步基于天线阵列支持到达角AoA的定位，能进一步提升定位精度，扩展刚需应用场景。”陈俊说道。


图源：观察者网 技术的理解是有门槛的，但实际应用效果是直观的。随着中国移动等三大运营商的5G-A商用逐步展开，一批无源物联应用案例已经开始落地，并取得了可圈可点的成果。 浙江公牛集团通过部署5G-A无源物联网模具定位管理系统，实现了模具管理的智能化和精细化。系统可进行全量模具的实时盘存与区域级精确定位，盘点时间从传统的人工操作小时级缩短至2分钟，并能够提供3-5米级的精确定位，管理效率提升500%。得益于管理的自动化与高效性，公牛集团降低了模具丢失的风险，年均节省管理成本预计达100万元。系统与公牛现有的模具管理MES系统无缝对接，支持模具全流程自动化管理，实现出入库信息的动态刷新，确保模具的状态、位置等信息实时更新，极大提高了管理的精度和实时性。 云南楚雄复烤厂肩负着当地烟草行业的烟叶复烤加工任务。通过引入5G-A无源物联技术，该厂极大提升了作业效率和精确度。一是通过全仓自动盘点技术，实现全库上万件烟框物料的快速盘点，盘点时间从至少1天缩短到5分钟，显著提高了盘点的速度和准确性。二是实现货物自动化出入库识别和跟踪管理，出入库准确率由95%提升至99%以上，大幅提升了企业的生产和管理效率；三是通过技术创新，解决了无源物联技术在堆叠场景下的应用难题，实现了货物在空间中的定位信息识别，找料时间由平均1小时大幅下降至5秒。


图源：观察者网 很显然，5G-A无源物联已经开始赋能行业，但这一切似乎才刚刚起步。今年被行业定义为5G-A商用元年，未来如何进一步推动技术落地，仍有诸多问题和挑战。例如如何快速推进国际标准制定、如何进一步降低芯片等技术成本、如何探索更多应用场景等等。 在这次中国5G发展大会上，中国信息通信研究院首席专家续合元表示，5G-A首次将无源物联技术引入蜂窝网络，并成为5G-A在国际标准、产业升级、应用推广过程中关注的重点技术，取得积极进展。下一步，要加速5G-A无源物联标准研制，构建5G-A无源物联验证体系，探索5G-A无源物联应用场景，进一步激发5G-A无源物联发展潜能。 中国移动物联网公司智能连接产品部总经理全建斌指出，政策支持、产业创新需求、轻量化低成本解决方案是5G-A无源物联的关键要点。而中国电信研究院移动研究所副所长谢伟良表示，蜂窝无源物联网应基于统一的技术标准，聚焦产业力量，优先定位差异化市场寻求突破。 事实上，无源物联只是5G-A引入的诸多新技术之一，其他还包括通感一体、内生智能、确定性时延、精确定位等等，这些技术进一步拓宽了5G的应用范围，能更好地匹配人联、物联、车联、高端制造、感知等场景，包括网联无人机、地空通信、虚拟／增强现实等。 今年6月，5G R18标准已经正式冻结，为5G-A提供了第一个版本的国际标准，为有关各方丰富和发展5G-A技术，并开发5G-A产品提供了根本依据，将进一步推进5G网络面向5G-A演进。在行业人士看来，R18是5G进入下半场的发令枪。在技术和标准方面，我们应推动R19标准化，衔接6G提前布局R20；推进近期技术形成面向落地的技术方案，对于6G中比较成熟的技术可考虑提前在5G中引入，实现6G技术5G化