5G-A时代,伴随着全球数字化浪潮和国家政策的引导,催生出低空经济、新视听、智慧交通等新业态。这些业态的兴起对网络的敏锐感知能力、深度数据分析能力和高效决策能力提出更高要求,同时也对算力资源的灵活性和可扩展性提出新的挑战。为了满足这些需求,通信、感知、智能和算力等技术的融合创新变得至关重要。
为进一步推动无线架构的演进从而承接新技术、新业务。中国移动研究院发布了《5G-A无线融合新架构白皮书》。本白皮书梳理了无线架构演进的驱动力及面临的挑战,并提出了应对这些挑战的无线融合新架构及关键技术,最后还阐述了新架构的应用案例及未来无线架构的演进展望。本白皮书旨在为产业提供先进的经验和有价值的启示,为5G-A乃至6G的持续发展提供支持。
5G-A无线架构演进驱动力
无线架构是无线网络运营和发展的基石,其演进受政策的指引、业务的驱动和技术的牵引。随5G-A时代的到来,政策、业务需求和技术出现了显著的变化:
政策指引上,作为数字经济的引领者,为推动5G、云计算、大数据、人工智能等技术的融合创新发展,国家层面发布多份指导文件,并对数据要素市场体系、产业数字化转型、数字产业化水平、数字化公共服务和数字经济治理体系等方面提出了发展目标。
业务驱动上,随着低空经济、车联网等新场景的出现,用户对高质量业务体验的诉求和运营商对降本增效的迫切需求,在通信网络应该具备无线感知及智能化的能力,成为无线网络经营的新着力点,而算力为无线网络升级提供基础保障。
技术牵引上,移动通信技术发展日新月异,从2G、3G、4G、5G到5G-A,每一代通信制式都带来了革命性的技术创新和突破,不仅提升了通信网络的性能,也持续地扩展其应用范围和深度,为通信产业注入了新的活力和可能性。面向未来数字社会的构建,移动通信技术在通信的基础上,将不断扩展能力边界,加速通信和感知、智能化等技术融合。
5G-A无线架构演进面临挑战
新技术的融合及新业务的引入对基站架构提出了新的挑战:
一是在网络层面,海量资产需兼容:新技术及新业务的兴起不仅带来了更多的经营机会,也对无线网络和设备带来了新的挑战。
二是在业务层面,灵活多样不确定:通信网络以广泛的网络覆盖为基础,新业务的引入,在应用范围、发展态势和商业模式方面带来了新的挑战。
三是在运营层面,投资回报挑战大:由于新业务与传统业务的差异性,新业务的引入为投资压力和投资回报等方面带来了新的挑战。
5G-A无线融合新架构
无线融合新架构以平滑演进支持通感算智新业务快速部署为目标,以通专异构为基础,灵活支持未来多种不确定性新业务发展,以弹性扩容缓解投资压力,打造灵活、低成本、高效的多技术融合的无线网络。
新硬件平台:CCU(Central Computing Unit):构建智能融合计算能力,通过部分BBU加载新的智能融合硬件平滑升级为集中计算单元,在通信功能基础上,将智能化计算资源池化,成为多业务能力引擎。
BBU(Baseband Unit):提出前向兼容的系统融合方案,通过对已经规模部署在运营商网络的BBU平滑升级,广泛支持新技术及新业务的应用。
AAU+(Active Antenna Unit plus):提出空口融合、双维波束扫描、资源动态调度、双波形快速切换等技术,实现通信及感知等新业务的一体部署。
新组网:利用自组自愈的弹性可伸缩组网方案,打破无线硬件资源与站点强绑定的束缚,实现CCU与BBU之间的灵活网络连接,为新技术及新业务提供触手可达的资源。采用池化集中、灵活分享的方式实现了按需部署、灵活扩容的低成本部署方案。
5G-A无线融合新架构关键技术
5G-A无线融合新架构主要采用了前向兼容的系统融合方案、通专异构的资源动态共享方案和自组自愈的弹性可伸缩组网方案。
前向兼容的系统融合方案:
1.空口融合方案:利用新的空口融合技术在通信功能的基础上增加感知功能。
2.设备融合方案:利用通感融合的AAU设备,实现垂直+水平双维立体式宽角度覆盖;通过BBU复用技术,提升信号处理能力,加速新业务部署与网络智能化演进。
3.组网融合方案:通过通感数据融合的前传接口,实现通信及感知数据在BBU及AAU之间的一体化传输;并通过回传接口的复用,实现BBU间东西向的数据交互。
通专异构的资源动态共享方案:
1.专卡专用方案:采用专卡专用方案,为特定的信号处理、协议处理及特性频段提供更高的性能和效率。
2.通用融合方案:采用通用融合方案,避免业务类型与硬件资源强绑定而导致硬件类型过多、配置复杂,以满足不断变化的业务需求和技术发展。
自组自愈的弹性可伸缩组网方案:
1.弹性可伸缩无线网络方案:通过弹性可伸缩无线网络动态调整网络资源和容量,提高网络的效率、降低成本,并提供更好的用户体验。
2.自组织网络方案:通过自组织网络实现信息的自动获取、CCU的部署决策、层级的自动配置和扩容需求的管理。
3.自治愈网络:通过自治愈网络在节点故障时实现自我修复或业务迁移,快速恢复业务功能,保证网络的可靠性和稳定性。
5G-A无线融合新架构典型应用
通感融合场景
截至2024年上半年,中国移动携手合作伙伴在浙江、江苏、山东、北京等多个地点进行了通感融合技术的试验,验证了该技术在低空安防、低空经济、近海感知和航道监控等关键场景的有效性。此外,中国移动还在广东、福建、云南、浙江、江苏、上海、北京、河北等十多个省份推进商用外场试验,并计划部署数百个通感融合基站以进一步扩大试验规模和技术应用范围,所有试验设备均采用无线融合新架构方案。
通智融合场景
截至2024年上半年,基于融合新架构的通智融合方案已在10+省份百站规模部署验证并应用,包含云南、陕西、湖北、浙江等省份,主要部署在业务密集连片组网场景,如地铁、景区、CBD等,基于无线融合新架构实现了智能化业务感知、差异化保障和流量激发,同时在网优、节能等后续技术持续研究验证。
愿景及展望
5G-A无线融合新架构,2024年已启动试点与部署,面向未来多元化业务的不确定性,智能化网络需要不断的技术创新和演进。随着业务范围和种类的增加,仍存在一些需要突破的关键技术点,如扩大跨域融合范围、与智慧内生等先进技术深度结合、面向6G网络演进,提供基础架构等。
扩大跨域融合范围:随着业务增长和业务种类增加,东西向流量将持续增长逐渐成为智能化网络部署的关键挑战,需要实现无线网络和传输网络的融合协同,构建支持平滑演进的1(通信)+N(各种新兴业务)融合网络。
面向AI演进:内生智能的新型网络架构充分利用网络节点的通信、计算和感知能力,通过分布式学习、群智式协同以及云边端一体化算法部署,提升通信性能的同时,并为未来更多新兴应用部署奠定算力基础。
面向6G网络演进:面向万物互联的6G时代,基于无线接入技术、分布式网络架构、跨云网络和设备的端到端安全架构、数字孪生技术等技术革新,将先进的网络技术与网络架构进行有机融合,加速架构方案演进方向的收敛,推进5G-A无线融合新架构向6G持续演进。
作者团队:
中国移动研究院无线与终端技术研究所:曹蕾、王桂珍、鄢凯、景旭、卜妍、邢野、廖林生、孔露婷、李岩、高精、许康、张凯奕、吴沛奇、姜乃熔
华为技术有限公司:石建,王鑫,郭兴鑫,秦晓伟,谌维浩
中兴通讯股份有限公司:历亮、钟小武、魏元庆、周臣云、江洪波
中信科移动通信技术股份有限公司:何青春,李翔,刘志勇
爱立信(中国)通信有限公司:黄志,白薇,刘立钰
上海诺基亚贝尔股份有限公司:刘延辉、张田
飞腾信息技术有限公司:王海龙、申为科
英特尔(中国)有限公司:陈艳庆
安谋科技中国有限公司:彭雨
京信网络系统股份有限公司:方绍湖、李馨
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