截至2023年4月,全国5G基站数为273.3万个,占全国移动基站总数的24.5%,占全球5G基站总数的60%以上;全国5G套餐用户数为12.13亿户,5G移动用户数为6.34亿户,5G分流比达到52.27%。自2019年6月6日,工信部正式向中国电信、中国联通、中国移动、中国广电发放5G牌照,目前中国已建成规模宏大的5G网络。四年以来,5G建设发展的成绩有目共睹,但经历了“疯狂”的建网热潮之后,5G基础设施持续完善,运营商对5G投资的增速放缓,5G网络覆盖迈入从“广”到“精”、从“建设”到“应用”的新阶段。
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新技术、新规范稳步落地,向5.5G进发!
2022年6月,5G R17标准宣布冻结,引入了RedCap终端、上行覆盖增强、动态频谱共享、多播广播业务、多卡技术、卫星5G网络、卫星NB-IoT物联网、下行1024QAM、定位增强等一系列新技术。其中,被称为“小5G”的RedCap(Reduced Capability)技术备受业界关注。
ITU将5G的三大应用场景分为eMBB、uRLLC和mMTC,并设立了完善的标准,但处于三者“中间地带”的无线场景并不能被全面覆盖。作为3GPP R17协议标准面向中高速物联场景定义的关键技术,RedCap的出现正好补齐了此前缺失的“中间地带”,可实现性能与成本的最佳平衡。RedCap定义5G轻量级终端,大幅降低5G终端成本,同时继承低时延、大上行、高可靠、网络切片等5G原生能力,RedCap能够通过已有的百万5G基站平滑升级引入,快速实现网络广域覆盖,非常适合工业、可穿戴设备、汽车等移动场景。
2022年11月,中国移动携手华为,在浙江金华完成中国移动首个5G RedCap连片组网外场测试验证,外场验证基于5G商用网络(2.6G+700M),在现网19个站点批量开通RedCap,有效验证了RedCap基础功能、覆盖性能、用户共存和移动性管理等关键内容。2023年4月,中国联通携手上海汽车城等合作伙伴,在上海嘉定汽车城完成了车联网场景的5G RedCap终端全球首商用,本次验证基于3.5GHz商用频谱,通过商用DTU终端实现数据采集、车路协同等5G应用部署。可以说,运营商牵头的产业链协同将加速RedCap的应用落地,2023年有望成为RedCap的发展元年。
此外,随着R17标准冻结,5G发展也正式进入了R18、R19、R20等标准为代表的5G-Advanced阶段,即5.5G。当然,5G-Advanced或5.5G并非什么新鲜词,在2020年华为就率先提出了这一前瞻性的愿景。根据ITU的定义,在5G三大标准场景基础上,5.5G进一步增强和扩展,新增三大新场景:UCBC(上行超宽带)、RTBC(宽带实时交互)和 HCS(通信感知融合),将5G的“能力三角”扩充为“能力六边形”。进行扩展后,5.5G极大地丰富5G产业空间,更贴合数字经济和产业数字化转型的真实需求。
在产业界的进展上,高通在2023年2月正式发布了全球首个5G Advanced-ready调制解调器及射频系统——骁龙X75。该芯片平台全面支持3GPP R18的特性,通过针对Sub-6 GHz和毫米波频段的多载波聚合,可以实现10Gbps以上的下行吞吐量。华为推出MetaAAU,集成ELAA、iBeam和高低频协调技术,实现移动性和覆盖范围的增强。在成都的外场测试中,基于MetaAAU的系统达到了10Gbps的下行峰值速率,当终端以50公里/小时的速度移动时,也可获得3Gpbs的平均下行速率。在5G成功经验指引和多方联手推进下,R18标准的发展冻结与技术、产业链、生态各方面逐步完善,5G Advanced逐渐成为无线产业的焦点。
深挖应用潜力,“顺势而为”的通感一体化
随着5G频谱从传统的Sub-6 GHz向毫米波拓展,波长的减少让感知的能力不断提升。在5G Advanced的新阶段,通信感知一体化(以下简称“通感一体化”),为业界带来了巨大的想象空间。通感一体化的目标不在于取代雷达、摄像头或者其他传感器,它的最大优势在于“顺势而为”。这是因为基站作为通信基础设施本身就是广泛部署的,且铁塔也具备电源、天馈、传输等完善资源。若仅需通过软件升级就能获得感知能力,何乐而不为呢?
目前,通感一体化的初期应用场景是感知即服务(利用蜂窝通信信号同时实现感知功能,包括蜂窝网辅助的定位与跟踪性能增强、区域成像、无人机监控与管理等)。业界实现的方案是:在传统的Sub-6G频段,通信和感知都采用OFDM连续波;在毫米波频段,通信继续采用OFDM,而感知则采用雷达的波形。无论是Sub-6G还是毫米波,通信和感知均以时分的方式进行,并且通信的时隙占比远大于感知。
通感一体化仍处于3GPP R19立项研究中,但其已成为5G-Advanced迈向6G的关键技术与核心愿景,已经吸引了不少厂商投入研究开发。2023年5月,中兴通讯联合粤港澳大湾区数字经济研究院、中国联通、天空飞车共同启动了业界首个“5G-A通感算控一体化”低空无人机场景测试合作,通过监控后台可以高精度地感知到无人机飞行高度、经纬度、方位角、航行轨迹等关键指标。测试厂商NI携手清华大学、东南大学等科研机构,研发基于USRP平台的智能超表面(RIS)方案,构建面向通感一体化的智能超表面定位系统,在通信方面,可以实现21dB的毫米波接收信号功率增强;在感知方面,可以达到厘米级的室内实时定位精度。罗德与施瓦茨在通感一体化的研发过程中,推出了雷达目标模拟器ARGE800A,可实现对多个目标对象的距离、角度、速度等参数的模拟,从而验证被测系统高精度定位的能力。
每年翻一番,5G To B专网迎接发展高峰期
技术、场景、生态、行业、政策、标准等方面的繁荣发展,使得无线通信的发展日新月异。如今,在5G To C的基础上,新一轮5G创新开始转向行业应用的关口,即To B应用的价值。截至2023年5月,中国已累计建成5G行业虚拟专网1.6万余个,5G应用创新案例5万余个,覆盖工业、港口、能源、医疗等国民经济97个大类中的一半以上。5G专网正在企业生产管理等流程中发挥积极作用,帮助企业实现降本增效,最终赋能数字化转型的目标。数据表明,2021年中国5G专网市场总收益为60亿元,预计2026年总收益将达到2361亿元,2021至2026年的年复合增长率高达108.2%。
5G专网在3GPP规范标准中就是NPN概念,即非公共网络,是区别于电信运营商公网,为特定用户/组织提供服务的网络。5G专网赋能垂直行业的数字化转型,需要率先解决5G核心网的诸多挑战,例如轻量化。中兴通讯推出ZXUN i5GC行业专用5G核心网(industry 5GC)产品,实现极致轻量化和行业特性增强,提供全场景5G行业专网解决方案,既满足运营商对设备的专业通信要求,又满足垂直行业对5G独立专网的独享需求。海能达在5G轻量化核心网、拓皮基站和O-RAN小基站等产品也已经正式商用,配合运营商为部分工业、矿业等行业客户提供网络解决方案。
全球5G专网市场潜力巨大,越来越多产业链玩家已加入5G专网的应用浪潮。宁德时代携手中国移动打造了横跨6省市全国最大5G专网,将5G充分融入生产应用场景,采用2.6GHz+4.9GHz双频组网,兼具覆盖能力与网络性能,是国内首次规模商用5G UPF+方案,实现了最高安全等级的5G专网。中国上海商飞获得工信部发放的国内第一张企业5G专网的频率许可,主要用于5G智慧工厂以及智能制造领域服务的厂区内专属频段。西门子宣布在2023年夏季正式推出5G专网系统,包括核心网和无线接入网的所有组件,将自身的大量、种类各异的工业应用场景经验与优势,赋能5G+工业的细分领域。
2G时代的标志是语音和短信、3G时代是图片、4G时代则是视频和直播;而5G时代,从个人场景到行业应用,目前还未被定义、甚至可能无法定义。在中国这一最领先的5G商用试验田,各行各业不断加强ICT技术与自身产业的融合,共同推动数字经济持续高质量发展。在7月即将开展的2023慕尼黑上海电子展上,邀您一起见证5G新周期的无限可能!
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