03 大视野
5G-Advanced 技术优势深度解析
文/Ian Fogg
CCS Insight网络创新总监
对于未持续关注移动通信行业的人而言,或许会意外地发现5G技术已悄然发展到中期阶段。事实上,5G-Advanced的发布就标志着整个5G标准体系的分水岭。国际标准组织3GPP每隔数年便会推出新一代技术规范。首个5G标准为Rel-15,而随着去年5G-Advanced的发布,我们现已迈入Rel-18阶段。
作为5G后半阶段的核心技术统称,5G-Advanced不仅拥有专属标识,更成为运营商重塑5G服务定位的关键里程碑。运营商选择部署Rel-18标准的5G-Advanced,主要基于以下三大动因:
1. 开拓新型服务:支持更小频谱的信道部署,推出的RedCap(轻量化5G)产品将替代传统4G窄带物联网(如NB-IoT),并强化高精度定位功能。
2. 优化现有服务:通过网络切片与非地面网络(NTN)提升服务灵活性,同时探索移动扩展现实(XR)与云端AI的深度融合潜力。
3. 提升网络效能:Rel-18有助改善覆盖范围与上行链路性能,尤其在小区边缘或高速移动列车等场景中,并且还有望降低网络能耗。
运营商若需部署5G-Advanced,必须已建成5G核心网并支持独立组网(SA)。据CCS Insight观察,2024年全球5G SA部署再度加速,原因在于运营商普遍认识到5G-Advanced相比非独立组网(NSA)的显著优势。可以预见,所有已布局5G SA的运营商最终都将转向5G-Advanced。
截至2024年11月,全球63个市场的151家运营商正投资5G SA,占5G投资运营商总数的31%,其中30家已进入实际部署阶段。各地区代表运营商包括:
· 亚太:迪托(菲律宾)、香港电讯、KDDI(日本)、M1(新加坡)、澳都斯(澳大利亚)、NTT都科摩(日本)、新加坡电信、Smart(菲律宾)、星和(新加坡)、台湾大哥大、澳洲电信(澳大利亚)以及TPG(澳大利亚);
·中国:中国移动、中国电信和中国联通;
·欧洲:奥地利Three、德国电信、Elisa(芬兰)、法国Free、Cosmote(希腊)、NOS(葡萄牙)、西班牙Orange、TDC(丹麦)、西班牙Telefonica、芬兰TeliaSonera、英国Virgin Media O2、德国和英国的沃达丰以及匈牙利的Yettel;
·中东和非洲:e&(阿联酋)、du(阿联酋)、Rain(南非)、沙特电信(沙特阿拉伯、科威特、巴林)和Zain(沙特阿拉伯);
·北美:美国电话电报公司(AT&T)、Boost Mobile(美国)、T-Mobile(美国)、罗杰斯(加拿大)、美国蜂窝电信和威瑞森(美国);
·南亚:Jio(印度);
·中南美洲:Claro(巴西)、阿根廷电信、Vivo(巴西)和TIM(巴西)。
以下将针对5G-Advanced的核心功能及其对运营商的价值展开分析。需注意的是,公共网络运营商与专用5G网络(如工业场景)的受益阶段和程度可能有所差异。
一、5G-Advanced激活物联网市场潜力
在Rel-18标准发布前,5G技术要求信道尺寸至少为5MHz。对于复用4G频段或专门分配给5G使用的新频谱而言,这并非难题。但在低频段频谱应用场景中,特别是物联网领域,分配的频谱量往往较小,致使5G难以成为可行选项。美国的智能电网就是典型案例,此外,GSM-R用于铁路通信的常见3MHz信道也是如此。然而,5G-Advanced打破了这一限制,为5G成为可行的升级路径扫清了障碍。
此外,RedCap借助5G-Advanced能够开拓新的市场空间。虽然RedCap产品在Rel-17时就已问世,不过当时其主要面向宽带服务。在5G-Advanced阶段,RedCap模块能够更加精简、成本更低,以瞄准要求更低的物联网领域,并有望取代NB-IoT。
二、网络切片与NTN的协同增强
5G-Advanced提升了运营商管理网络切片的灵活度,使其能够依据特定应用进行定制化操作,比如针对增强现实应用或自动驾驶汽车场景。从长远来看,切片改进所带来的优势将依赖于跨运营商的切片能力,而实现这一目标需要每个运营商都部署5G-Advanced或完成NTN集成。
同时,资源编排技术能根据实时流量动态地调整切片资源分配,并涵盖核心网、传输网与接入网等领域,这将有效提升网络利用率。短期切片(如大型活动保障)的快速部署能力也将大幅增强。
三、AI取代XR,成为5G-Advanced核心驱动力
长期以来,网络运营商和技术专家都将5G视作支持扩展现实(XR)应用的理想网络。在2016年至2018年期间的诸多早期5G演示中,VR头盔频繁亮相。然而,VR的使用场景极为受限,仅能在Wi-Fi信号良好的单一位置实现。即便时过境迁,至今仍未出现广泛普及的5GVR头盔,它们依旧依赖Wi-Fi运行。
SK电讯近期关闭其VR元宇宙服务便是这一趋势的有力例证。2024年12月,该公司宣布停止接纳新客户,并计划于2025年3月关闭其Ifland服务。与之形成鲜明对比的是,作为全球电信AI联盟的核心成员,SK电讯在AI驱动服务领域持续发力,积极推进一系列相关业务。
智能眼镜则有所不同,鉴于其轻便且完全移动的特性,需在无Wi-Fi覆盖的环境下仍能正常工作。当前,智能眼镜依赖配套智能手机运行,这远非理想状态。但由于现阶段智能眼镜的硬件制造面临着重重挑战,致使其并非运营商近期部署5G-Advanced的主要动机。以现有设备为例,如XReal的Air2有屏幕却无摄像头,而雷朋Meta有摄像头却无屏幕。若要同时集成这两个组件,并确保足够的板载计算能力和充足的电池续航,设备体积将过大,难以作为移动产品推向市场,苹果的Vision Pro便是此类设计的前沿探索。
相较于扩展现实,AI为运营商部署和推广5G-Advanced提供了更为切实可行的理由。视觉AI工具从摄像头采集图像后上传至云端,由云AI迅速分析,并与地图及用户周边环境的其他数据进行交叉比对。这一过程对低延迟有着严格要求,尤为关键的是,需要始终保持高速的上传速度,以确保高分辨率图像能够及时传输至云端。
Rel-18对上行链路连接的大规模MIMO技术进行了优化改进,有效提升了频谱效率和波束成形精度。在小区边缘等复杂环境下,其改善效果更为显著。同时,在延迟方面的增强措施也为上行链路性能带来积极影响,例如优化后的调度机制可降低拥塞对吞吐量的干扰,而更具确定性的通信方式则进一步提升了低延迟可靠性。
四、专用网络的精准定位与定时革新
5G网络的良好性能依赖于精确的定位技术,并且它还具备向客户端设备传递定时信息的能力。在5G-Advanced阶段,即便卫星服务出现中断情况,网络依然能够维持定时功能,其借助地面原子钟和经光纤链路中继的定时信号来实现这一点。这无疑是一个重大机遇。当前,全球已有737家公司着手部署5G专用网络。
众多专用网络部署于室内环境,比如智能工厂或仓库等场所,在这些地方自动化机械由5G网络进行管理。通常而言,这些场景对精确的定时和定位有着较高要求,而卫星信号在室内无法穿透。5G-Advanced提供了更为强大的定位功能,其精度目标小于10厘米。鉴于专用5G网络大多为新建项目,5G-Advanced很快会成为此类网络部署的标准配置。据CCS Insight预测,全球专用网络收入将以13%的复合年增长率持续增长,预计到2028年可达到66亿美元(详情可参阅《2024-2028年专用移动网络预测》)。
五、5G-Advanced的战略价值重大
以上所述仅仅是Rel-18标准中诸多增强功能与新特性的一部分内容。那些期望最大化现有5G频谱和网络投资回报的运营商,能够借助5G-Advanced开辟新的收入渠道,并提升网络效率。
作为5G演进的中期升级,5G-Advanced不仅是技术迭代,更是重新定义5G竞争优势的重要契机,其已展现出相较于旧网络技术的巨大优势。对于志在拓展收入来源或进军制造、农业、汽车和安全等垂直行业的运营商来说,这一升级势在必行。
相较于扩展现实,AI为运营商部署和推广5G-Advanced提供了更为切实可行的理由。视觉AI工具从摄像头采集图像后上传至云端,由云AI迅速分析,并与地图及用户周边环境的其他数据进行交叉比对。这一过程对低延迟有着严格要求,尤为关键的是,需要始终保持高速的上传速度,以确保高分辨率图像能够及时传输至云端。