中國移動:5G-Advanced網絡技術演進白皮書2.0 2022(中英文版)(47頁).pdf

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中國移動:5G-Advanced網絡技術演進白皮書2.0 2022(中英文版)(47頁).pdf

1、5G-Advanced網絡技術演進白皮書2.0(2022)面向萬物智聯新時代5G 網絡商用正在全球加速推進,從產業發展驅動角度看,5G 通信被認為是個人消費體驗升級和行業數智化轉型的關鍵,全球的主要經濟體均明確要求將 5G作為長期產業發展的重要一環。從業務上 5G 將要進入千行百業,從技術上 5G 需要進一步融合 DOICT 等技術。因此本白皮書提出需要對 5G 網絡的后續演進5G-Advanced 進行持續研究,并充分考慮架構演進及功能增強。本白皮書首先分析了 5G-Advanced 的網絡演進架構方向,包括云原生、邊緣網絡和網絡即服務,同時闡述了 5G-Advanced 的技術發展方向包括

2、智慧、融合與使能三個特征。其中智慧代表網絡智能化,包括充分利用機器學習、數字孿生、認知網絡與意圖網絡等關鍵技術提升網絡的智能運維運營能力,打造內生智能網絡 ;融合包括行業網絡融合、家庭網絡融合、天地一體化網絡融合等,實現 5G 與行業網協同組網、融合發展 ; 使能則包括對 5G 交互式通信和確定性通信能力的增強,以及網絡切片、定位等現有技術的增強,更好賦能行業數智化轉型。2021 年 12 月 3GPP SA 全會確定了 R18版本的立項范圍。因此本白皮書刷新為 2.0 版本以包含最新的技術研究內容。簡介目錄 CONTENTS1 產業進展概述 .011.1 5G 產業發展現狀 .011.2 5

3、G 網絡演進驅動力 .011.2.1 產業發展驅動力 .011.2.2 網絡技術驅動力 .032 5G-Advanced 網絡演進架構趨勢和技術方向 .043 5G-Advanced 關鍵技術 .063.1 智能化網絡 .063.1.1 網絡智能化關鍵技術 .06 3.1.2 網絡支持 AI/ML 業務 .083.1.3 智能網絡應用場景 .083.2 行業網融合 .093.3 家庭網絡融合 .10 3.4 天地一體化網絡融合 .103.5 交互式通信能力增強 .113.6 確定性通信能力增強 .13 3.7 用戶面演進 .14 3.8 網絡切片增強 .14 3.9 定位測距與感知增強 .15

4、 3.10 組播廣播增強 .15 3.11 策略控制增強 .16 3.12 鄰近通信增強 .16 3.13 移動算力感知及調度 .17 3.14 無源物聯網 .174 總結和展望 .18015G-Advanced 網絡技術演進白皮書產業進展概述015G網絡的全球商用部署如火如荼。截止2021年底,全球已經有78個國家和地區中的200個5G網絡商用發布2。在此基礎上,已有上千個行業5G網絡項目簽署了商用合同,體現出5G在行業市場的快速發展。據GSMA預測,在未來5年中5G連接數將從2020年的2億增加到2025年18億3。整體而言,全球的5G產業仍然處于網絡建設早期。而業界普遍認為,未來的6G技

5、術至少將至2030年才會開始應用。因此無論從業務場景、網絡技術,還是產業進程、部署節奏等各方面而言,未來35年仍將是5G發展的關鍵時期。為此,3GPP在2021年4月舉行的PCG #461次會議上初步確定以5G-Advanced作為5G網絡演進的理念。后續,電信產業各方面將從R18開始逐步為5G-Advanced完善框架和充實內容。而在端到端5G-Advanced網絡演進過程中,核心網的演進有著舉足輕重的作用。一方面,核心網上接各種業務和應用,是整個網絡業務的匯聚點和樞紐,也是未來業務發展的助推器;另一方面,核心網下連各種制式的終端及接入網,是整個網絡拓撲的中心,牽一發而動全身。因此,基于實際

6、業務需求推動5G核心網技術發展及架構演進,將有助于幫助運營商提升投資回報,有助于幫助行業用戶更好地利用5G網絡實現數智化轉型。2021年12月3GPP SA2全會通過投票確定了R18版本的28個研究課題,參與方包括運營商、網絡設備商、終端及芯片廠商,充分體現出產業界對5G-Advanced核心網的廣泛參與及高度關注。其中XR與媒體服務,邊緣計算增強,網絡智能增強分別代表了對5G新業務、網絡架構與網絡數智化的期望。按3GPP后續工作計劃,R18版本將在2023年底凍結第三階段。因此預計5G-Advanced最早將在2024年開始商用部署。1.1 5G 產業發展現狀與前幾代通信網絡不同,5G被認為

7、是行業數智化轉型的基石。全球的主要經濟體均明確要求將5G作為長期產業發展的重要一環。例如歐盟提出2030數字羅盤(Digital Compass)計劃,明確制定了商業數字化轉型、公共服務數字化等綱要,并采用5G作為工業4.0發展的基礎。作為最早部署5G的國家,韓國進一步加強5G+融合生態系統的構建,推進5G融合服務的發展。日本則持續推進B5G(Beyond 5G)對民生、社會的價值體現。中國也提出了1.2 5G 網絡演進驅動力1.2.1 產業發展驅動力025G-Advanced 網絡技術演進白皮書以堅持科技創新為牽引的、面向2035年的遠景目標,并將持續深化“5G+工業互聯網”作為當前的重要目

8、標。因此,5G-Advanced需要充分考慮架構演進及功能增強,從當前仍然以消費者為中心的移動寬帶(MBB)網絡成長為真正的工業互聯網的核心。當前雖然可以利用網絡切片、MEC(Multi-access Edge Computing)、NPN(Non Public Network)等功能為行業服務,但無論是網絡部署形態、業務SLA(Service Level Agreement)保障能力、易運維能力、以及行業需要的一些輔助功能,5G網絡當前的能力還有所不足,因此需要在3GPP R18及后續版本繼續增強。首先,未來XR(Extended Reality)將成為網絡承載的業務主體,不但XR的清晰度將

9、從8K向16K/32K甚至更高升級,面向行業應用的AR(Augmented Reality)業務場景也將從單終端通信演進到多XR協同交互,并在2025年左右得以快速發展。屆時由于業務流量和業務特征的影響,XR業務對網絡容量、時延、帶寬等SLA保障將提出更高的要求。與此同時,基礎通信業務仍然有著較大的發展空間。以遠程辦公為代表的多方視頻通話、虛擬會議等將成為常態。在業務形式上,當前固定接入+視頻+通話的會議方式,將轉變為移動接入+富媒體+實時互動的多方遠程協作,例如企業員工在家可隨時以虛擬形象接入企業辦公環境并與同事進行高效溝通。因此,5G-Advanced需要提供新的話音網絡架構和交互式通信能

10、力增強,以滿足現有以清晰話音為主的通信方式向全感知、交互式、沉浸式通信方式演進的業務發展需求,使能個人消費體驗升級。其次,行業數智化帶來了遠比消費者網絡更為復雜的業務環境。工業互聯網、能源互聯網、礦山、港口、醫療健康、交通等不同行業的業務不但需要網絡為它們提供差異化的業務體驗,并且更需要對業務結果提供確定性的SLA保障。例如工業互聯網需要上下有界的確定性通信傳輸時延,智能電網需要高精時鐘同步及高隔離、高安全,礦山需要在地表下提供精準定位,港口需要遠程的龍門吊控制,醫療需要實時的診療信息同步并支持超低時延的遠程診斷,交通需要低時延的通信傳輸來支持遠程駕駛和車輛編隊等場景。因此5G-Advance

11、d需要充分考慮對行業業務的確定性體驗保障,包括實時業務感知、測量、調度并最終形成整體的控制閉環。針對不同行業,5G需要采用公眾網絡、本地專網、以及多種混合組網模式滿足行業所需的業務隔離和數據安全需求,因此5G-Advanced應該從整體網絡架構、組網方案、設備形態和服務支撐能力上匹配多樣性的復雜業務環境。035G-Advanced 網絡技術演進白皮書5G-Advanced演進在技術上呈現為ICT技術、工業現場網技術、數據技術等全面融合的趨勢。4G之后的通信網絡充分引入IT技術,普遍采用電信云作為基礎設施。在實際的電信云落地過程中,NFV(Network Functions Virtualiza

12、tion)、容器、SDN(Software Defined Network)、基于API(Application Programming Interface)的系統能力開放等技術都得到了實際的商用驗證。另一方面,網絡邊緣是未來業務發展的中心,但其商業模式、部署模式、運維模式、尤其是資源可獲得性以及資源效率均與集中化部署的云計算存在較大的差異性。Linux基金會提出,在將Cloud Native理念引入邊緣后,也需要結合邊緣的各種特征而形成邊緣原生(Edge Native)4的應用形態。因此,5G-Advanced的演進中需要綜合云原生與邊緣原生的特點,通過同一個網絡架構實現兩者的平衡,最終走向

13、云網融合、云網一體的長期演進方向。對于CT技術本身,5G-Advanced需要進一步發揮網絡融合的能力。這些融合包括對不同代際、NSA/SA不同模式的融合,也包括對個人消費者、家庭接入與行業網絡的融合。此外,隨著衛星通信的演進,5G-Advanced核心網也將為面向地??仗煲惑w化的全融合網絡架構做好準備。除ICT技術外,未來將有更多的來自生產運營的需求,并通過OT技術(Operational Technology)為移動網絡帶來新的基因。例如面向工業制造的產業互聯網與傳統消費互聯網不同,其對網絡質量有著更為嚴苛的需求,需要考慮部署極簡高效的5G網絡?;跈C器視覺的質檢場景需要網絡同時支持大帶寬

14、和低時延能力;遠程機械控制需要網絡支持確定性傳輸、可保障可承諾的連接數以及帶寬;面向柔性制造的智能產線還需要網絡提供精準定位,數據采集等能力。為此,無線接入網絡需要具備媲美有線接入的可靠性、可用性、確定性和實時性。在CT的OT中引入IT和DT以及AI,實現CT的OT與IT、DT以及AI的融合。將成為移動網絡發展的一個重要方向,5G-Advanced網絡將成為構建工業環境下人、機、料、法、環全面互聯的關鍵基礎設施,實現工業設計、研發、生產、管理、服務等產業全要素的泛在互聯,是工業數智化轉型的重要推動力。此外,DT(Data Technology)技術也將為網絡演進注入新的動力。數字經濟的發展基礎

15、是海量連接、數字提取、數據建模和分析判斷。5G網絡與大數據、AI(Artificial Intelligence)等技術結合,可以實現更加精準的數字提取,基于豐富的算法和業務特征構建數據模型,基于數字孿生技術做出最合適的分析判斷,并反向作用于物理實體,從而充分發揮數智化效應,進一步推動網絡演進。綜上,DOICT的全融合將共同驅動網絡變革和能力升級,助力全社會全領域的數智化發展。1.2.2 網絡技術驅動力045G-Advanced 網絡技術演進白皮書5G-Advanced網絡演進架構趨勢和技術方向02為了滿足個人消費者體驗升級和行業數智化轉型的需求,5G-Advanced網絡需要從架構層面和技術

16、層面持續演進,以滿足多樣化業務訴求,提升網絡能力。在架構層面,5G-Advanced網絡需要充分考慮云原生、邊緣網絡、移動算力感知及調度以及網絡即服務理念,持續增強網絡能力并最終走向云網融合、算網一體。-云原生(Cloud Native)是在電信云NFV基礎上的進一步云化增強,以便更快的實現5G網絡的靈活部署和功能的靈活開發和測試。云原生需考慮通過軟件優化提高對硬件資源占用效率,考慮引入云化的安全機制實現基礎設施內生安全,同時兼顧電信云資源的可管可控和可維護性,保障電信云的健壯性。-邊緣網絡是分布式網絡架構與邊緣業務相結合的高效部署形態。-移動算力感知及調度通過加強5G網絡對算力的感知,實現5

17、G核心網與邊緣計算,邊緣計算間的協同,為用戶及業務提供最優路徑及最佳體驗效果,形成算網一體化服務。-網絡即服務(Network as a Service)模式使5G系統變得高度靈活,可以適配垂直行業需求的各種定制化方案,其具體實現形態可以是5G網絡切片,也可以是獨立部署的網絡。5G核心網的SBA服務化架構設計深入網絡邏輯內部,有助于運營商全面掌控網絡,貼合“網絡即服務”的5G網絡發展目標。SBA的設計使得5G網絡功能(NFs)可以進行無狀態開發。它允許對NFs進行模塊化、靈活和以應用程序為中心的更高效通信。SBA的一個重要特點是,通過使用基于請求/響應和訂閱/通知的方法,有效地管理和控制NF服

18、務之間的各種通信。SBA架構允許對NF服務進行具備魯棒性的伸縮、監控和負載平衡。運營商以SBA為網絡基礎、以網絡切片為服務框架、以網絡平臺為核心、以關鍵網絡功能API為抓手,構建敏捷定制化5G能力,幫助用戶深度參與到網絡服務的定義和設計中,提供差異化的業務體驗及更高的業務效率,使得聯接與計算共同成為5G服務行業發展的強大助推器。055G-Advanced 網絡技術演進白皮書圖 2.1-1:5G-Advanced 網絡架構在網絡特征與網絡功能層面,未來用戶對網絡有著越來越復雜多樣的需求,基于此,5G-Advanced需要具備智慧(AI)、融合(Convergence)和更豐富使能(Enablem

19、ent)的特征,即ACE。-智慧(AI):隨著5G網絡在行業網絡中的應用發展,網絡規模日益擴大,業務場景日益豐富,網絡功能和管理變得愈加復雜。傳統網絡需要大量手動配置和診斷,帶來較高的管理開銷,因此需要引入智能化來協助提升從網絡功能到網管協作的各個層面的服務能力和服務質量。-融合(Convergence):多種接入方式融合、多張網絡融合是5G-Advanced網絡演進的大趨勢。在5G應用于行業之前,各個行業經過漫長的應用與演進,形成了彼此獨立的網絡,出現了多樣化的終端、接入方式與傳輸方式。網絡的通用性極差,導致了新功能迭代時間長、設備價格高昂、技術發展緩慢等問題。因此,天地一體化、工業互聯網等

20、多行業多協議融合的下一代網絡成為新趨勢。-使能(Enablement):隨著5G網絡在行業中的應用,網絡能力持續豐富和提升,并逐漸由基礎設施向業務使能者的角色演變。網絡確定性、定制化、面向行業需求的自演進等新能力的引入,都將助力5G-Advanced更好地為行業用戶提供按需定制的網絡,真正實現網絡即服務。行業業務個人消費業務API數據分析全接入API云原生管理面控制面用戶面用戶面邊緣網絡網絡即服務(NaaS)rtificial Intelligence智慧onvergence融合nablement使能065G-Advanced 網絡技術演進白皮書5G-Advanced關鍵技術03網絡資源虛擬化

21、、業務多樣化、以及網絡切片、邊緣計算等5G新能力的不斷引入,給5G運營和商用帶來挑戰。通過智能化技術在電信網絡中的應用和融合,可提高網絡效能,降低運維成本,提升網絡智慧運營水平。從3GPP Rel-16開始,為了推動網絡智能化,在網絡基礎架構(SA2)和網管(SA5)技術標準化層面開展了持續推進。NWDAF是3GPP SA2在5G引入的標準網元,是AI+大數據的引擎,具備能力標準化、匯聚網絡數據、實時性更高、支持閉環可控等特點。3GPP不但定義了NWDAF在網絡中的位置以及和其他網絡功能的交互協同,也定義了NWDAF部署的靈活性。NWDAF可以通過功能嵌入的方式部署在特定的網絡功能單元,也可以

22、獨立部署。通過網元內生智能結合獨立NWDAF的跨網元協同,完成網絡智能的閉環操作。同時,NWDAF還將構建AI模型在網性能的自評估、自優化機制,這將為AI與網絡的深度融合提供了重要的落地支撐。MDAS是3GPP SA5正在研究的服務能力,是網絡和服務管理與編排的自動化和認知的一個使能器。它與人工智能(AI)和機器學習(ML)技術相結合,為網絡服務管理和編排帶來了智能化和自動化。MDAS基于網絡管理數據的數據處理和分析功能,可實現對網管領域數據價值挖掘;可結合AI/ML技術對網絡管理數據進行處理和分析,進而輸出分析報告及3.1 智能化網絡3.1.1 網絡智能化關鍵技術075G-Advanced

23、網絡技術演進白皮書網絡數據分析功能網管系統獲取數據與提供分析結果數據存儲庫獲取與存儲數據獲取網絡數據提供分析結果應用功能網絡功能應用功能網絡功能圖 3.1.1-1:基于 NWDAF 的 5G 網絡智能架構5相應的網絡管理操作建議,以促進網絡管理及編排的智能化和自動化,實現網管域的閉環管理。NWDAF與MDAS可相互協同,尤其在跨域和端到端領域,NWDAF可為MDAS提供數據和本地化分析結果,助力MDAS進一步構建端到端的智能能力。隨著5G網絡的演進,網絡變得越來越復雜,網絡運維的復雜性也相應增加,這就要求網絡是一個高度智能化,高度自動化的自主網絡。一方面網絡需要根據自身和環境的變化,自動調整以

24、適應快速變化的需求;另一方面,網絡也需要根據業務和運維要求,自動完成需要的網絡更新和管理。為滿足這些需求,以下人工智能領域技術可為5G-Advanced網絡智能化發展提供參考:-機器學習作為網絡智能的基礎技術,可廣泛地分布于5G網絡中各節點及網絡控制管理系統中?;?G系統生成的豐富的用戶和網絡數據,并結合移動通信領域的專業知識,可以構建靈活多樣的學習框架,形成一個應用廣泛、分布與集中相結合的網絡智能化處理體系。-以認知技術為基礎,將移動通信領域的專業知識內置到算法,充分利用5G網絡生成的大數據,增強網絡運營智能化程度,以實現復雜多樣的業務目標。-意圖驅動網絡使得運營商能夠定義期望的網絡目標,

25、系統可以自動將其轉化為實時的網絡行為,通過意圖維持對網絡進行持續地監控和調整,從而保證網絡行為同業務意圖相一致。此外從架構層面,5G-Advanced網絡可進一步優化5G網絡生成的大數據的應用,具體通過支持如下的增強實現:-分布式可信AI架構:例如通過聯邦學習來支持多個網絡功能之間、終端之間、網絡功能與終端之間、網絡與行業應用的AI單元之間共同學習訓練。這樣既能有效增強訓練效果,又保護數據隱私。此外,NWDAF可服務拆分、分層部署,靈活地構建分布式智能網絡體系,更好地應對差異化的業務需求。-使能層的數據分析框架:除了分析核心網域的大數據,還包括管理域、應用域的大數據分析以優化實現業務目標。08

26、5G-Advanced 網絡技術演進白皮書利用AI/ML技術更好的實現如自動駕駛、健康監測、語音交互等智能化應用是未來的發展方向。5G-Advanced網絡可以為AI/ML業務提供良好的管道能力、按需的信息開放能力和高質量的信息共享能力,從而實現高效的模型推理、模型訓練和下載以及分布式/聯邦學習等業務。具體來說,1)對于AI模型推理,由于算力和隱私限制, 5G-Advanced網絡與AI/ML應用可以通過有效的協商交互以達到AI/ML業務體驗不受影響的目的。2)對于模型訓練和下載,在成千上萬的AI模型適配到各種各樣的場景中,終端需要按需獲得適配當前場景的AI模型。由于5G-Advanced網絡

27、具有全局性的優勢,可以對任意終端按需進行評估,提供高價值信息以便輔助應用層模型訓練的快速完成;并且幫助應用及時感知終端行為,及時將適配場景的模型發送給終端使用。3)對于分布式/聯邦學習,為了打破終端的數據孤島問題,充分利用大量終端本地數據形成有效全局數據集,高效完成模型訓練。5G-Advanced網絡支持應用層分布式/聯邦學習有助于算力分擔、隱私安全、無線資源高效利用等諸多方面。5G-Advanced網絡將有助于打破通信網絡和上層應用之間的資源隔離,形成優勢互補,對于提升AI/ML業務的效率做出有效貢獻。為實現智能網絡構建,賦能各行各業數智化轉型,5G網絡需要在網絡各領域不斷引入AI技術。對內

28、可服務網絡、安全、管理等領域,將云網的大數據資源通過人工智能算法轉化為云網的智能規劃、業務分析、故障診斷、動態優化能力。5G網絡通過引入AI技術,可實現完整的業務體驗優化閉環,包括對用戶體驗進行智能的評估與監測,需結合業務需求、網絡能力進行智能綜合分析,通過業務體驗反饋機制,進行策略的調整和閉環跟蹤,包括引導用戶接入網絡的方式和接入頻段等,實現網絡成本和業務體驗的最優匹配。例如通過智能數據分析,建立用戶體驗指標與QoS指標的關系模型,并基于該模型實時評估和監測當前業務的用戶體驗質量;分析挖掘用戶的通信習慣,通過網絡智能識別用戶當前在使用的業務,從而形成最佳匹配于用戶/業務與網絡的差異化QoS參

29、數;通過聯邦學習等隱私計算方法,面向網絡KPI與應用體驗數據進行數據不出本地的聯合建模,實現網絡服務質量的智能對賬;使用強化學習等優化決策算法對切片資源和用戶進行綜合調度和優化,實現切片資源和用戶的智能調度,保障切片業務的體驗質量;基于AI的多接入協同,保障多接入資源得到充分利用的同時提高用戶體驗。網絡智能技術對外可以充分支持自動駕駛、AR/VR、智能定位和感知等多類型AI/ML業務。通過開放智能QoS3.1.2 網絡支持 AI/ML 業務3.1.3 智能網絡應用場景095G-Advanced 網絡技術演進白皮書5G與行業網融合將會成為5G-Advanced網絡面向垂直行業客戶的一個重點場景。

30、5G網絡在行業網絡中,憑借無線化、移動性等優勢,能帶來更多的業務價值,如人員保護、生產柔性化等。從組網角度,不僅能大幅降低有線組網的復雜度和人力成本,更能幫助行業客戶實現“一網到底”的理想。例如,在工業制造領域的現場與車間組網中,5G可在垂直層面簡化多層次的有線網絡層次實現網絡扁平化;基于5G確定性能力的差異化保障,5G可以實現現場網絡的IT網絡(如設備運維數據采集)與OT網絡(如PLC控制)合一。行業專網的特點在于為第三方客戶在自身的運營管理范圍內提供靈活按需的定制化網絡。5G行業專網可將企業自身的網絡體系與5G網絡融合,構建統一管理、無縫切換的融合行業網絡。融合的行業網絡主要分為以下幾方面

31、增強:1)網絡組網互通增強:5G-LAN技術可利用5G網絡代替當前工業領域的局域網,解決在當前的工業網絡中線纜移動性限制,光纖鋪設成本高的問題,為行業用戶提供了快速靈活組建移動專網的能力。5G-LAN通過組的概念定義了虛擬網絡,支持組內點對點和點對多點的通訊。5G-LAN組可以部署一個UPF,也可以部署多個UPF,支持UPF內的本地交換,也支持跨UPF的組內通訊。通過開放API接口使得第三方能夠靈活的創建或者修改通訊組,從而實現組的動態管理。5G-Advanced對5G-LAN可以在以下方面進行的技術增強:-進一步研究工業網絡中的新需求,在移動網絡二層數據傳輸方面進行增強,擴大5G-LAN在工

32、業網絡中的應用場景。例如,工廠場景需要網絡間具有服務連續性的組通信、5G LAN中的動態組通信、5G-LAN組QoS支持。-目前5G-LAN只支持一個組由單個SMF服務,未來將擴展到一個組跨多個SMF,從而實現廣域范圍的互聯互通。-固定網絡和移動網絡的融合,5G-LAN需要和傳統工業有線局域網進行互通和融合。此外在5G行業專網組網中,企業可對于終端地址進行統一管理與規劃。通過構建N3IWF網絡功能,還可支持實現行業現有網絡與5G專網的融合覆蓋與切換。2)網絡管理增強:構建面向企業的統一網管監控體系,簡化網絡管理流程,打破煙囪式管理模式;3)網絡安全增強:由運營商部署運維的行業網需要在安全和可靠

33、性方面滿足企業要求。行業網與公網按需實施有效的隔離,其中一個可能的方式是支持行業專網(如PNI-NPN等)。安全保障能力包括:接入終端與卡號鑒權、拓撲隱藏等,企業甚至會對行業專網接入的所有數據進行防火墻過濾,從而確保敏感數據不出園區;可靠性能力包括:接入可靠性、資源按需占用性和連接的可靠性。預測能力,可以使應用及時調整操作方式以更好的適配網絡,比如對于V2X應用,當收到網絡的預測QoS無法滿足自動駕駛要求時,及時調整為輔助駕駛。同時,充分利用電信行業的算力、數據和場景優勢,重新定義端管云生態,構建電信行業的新商業模式。在許多特定的應用場景需要云邊端協同工作,通過數據采集、模型訓練、智能模型推理

34、,可以實現靈活的資源編排和調度,完成特定的業務邏輯。云網邊端的可用計算能力狀況和網絡狀況是實時動態變化的,在引入人工智能技術對計算負載和網絡負載進行合理預測的基礎上,運營商可以對云網邊端中的算力、存儲和網絡連接等多維資源進行聯合優化調度,實現云網邊端資源的一體化調度和動態分配,在滿足業務服務質量要求并取得資源效率全局優化的前提下,使業務負載在云、網、邊、端全域異構資源上合理、靈活地部署和遷移。3.2 行業網融合105G-Advanced 網絡技術演進白皮書家庭網絡會成為5G-Advanced網絡覆蓋的一個重點場景。運營商發現用戶晚間在家時,會出現移動數據流量高峰。如果消費者使用新業務如手機游戲

35、或高清移動電視時,這種情況更加明顯,因為這些服務需要更高的數據速率。高數據速率服務如交互式應用,未來可能在更高的頻段承載以獲取更多的帶寬。然而這些較高頻段如何為室內提供覆蓋正在成為網絡發展的一個挑戰。室外基站可能無法提供足夠的室內覆蓋,可考慮引入中繼或室內基站,來為消費者提供無處不在的覆蓋體驗。家庭網絡有其自身特點:設備移動范圍較??;接入數量較多,且接入設備類型較多;對網絡的可靠性要求不高,但是對協議轉化要求較高;對帶寬需求明顯;可能有很多近距離通信需求。面向未來的家庭智慧物聯,入網的終端將會多種多樣,采集到的數據也是多樣化的。如何實現這些多樣化采集數據的同步傳輸,并結合AI算法,更加準確的判

36、斷出人員行為、預測設備狀態、進行智能調控,會成為下一階段家庭網絡技術研究的重點。3.3 家庭網絡融合5G網絡不僅提供更高速的數據傳輸服務,更將提供無處不在的移動網絡接入。然而,在偏遠地區,例如山區、沙漠、遠洋等,5G網絡建設和維護的成本極高,因此無法通過傳統地面5G基站在偏遠地區提供無縫的5G網絡覆蓋。隨著航空航天技術的發展,寬帶衛星通信已經可以地面蜂窩網絡難以比擬的成本優勢來實現廣域甚至全球覆蓋。因此,5G網絡應充分融合衛星通信,取長補短,共同構成全球無縫覆蓋的天地一體化綜合通信網,滿足用戶無處不在的各種業務需求。目前5G網絡已支持基站采用5G NR空口制式,允許終端通過衛星基站接入統一5G

37、核心網,支持衛星工作在3.4 天地一體化網絡融合115G-Advanced 網絡技術演進白皮書隨著5G網絡實現連續覆蓋、智能終端大屏化和AR/VR/XR等新媒體終端的成熟,用戶實時通信的訴求不再局限于音視頻。觸、摸、拖、拽等操作的互動,針對同一事務共同協作,使沉浸式視頻通信等成為可能。實時通信將向高清化、交互式、沉浸式及開放性的交互式通信演進6。交互式通信在實時通信的基礎上搭載新的數據傳輸通道,為用戶提供除音視頻之外的更豐富的實時交互服務。不僅提升消費者通信體驗,如個性呼叫、遠程協作、AR社交、VR通信等;而且提升企業溝通效率,如企業名片提升外呼電話可信及接通率,可視菜單提升選擇效率和客服滿意

38、度;同時提供了更開放的網絡能力,使能更豐富的行業應用場景。如打車應用、企業園區通信及互動遠程教育等。3.5 交互式通信能力增強圖 3.4-1:融合衛星系統的 5G 網絡N6N1/N2/N35GCDNUE射頻拉遠單元NR UugNBUEgNB-DUF1gNB-CUUENR UuNR UuNR UugNBNGUEgNBNRUuNG衛星回傳網絡透明轉發模式,但在語音業務、傳輸時延等方面存在一定的局限性。未來支持天地一體化網絡融合的5G-Advanced網絡將具備如下特點:-支持不同軌道高度的衛星網絡與地面5G網絡的融合,如低、中、高軌不同的移動性管理策略。-衛星提供無線接入時,可工作在彎管模式或再生

39、模式,分別提供數據透明轉發功能和星上信息處理功能,支持星地或星間組網,支持終端同時使用衛星接入和地面接入,以優化業務數據傳輸,支持衛星接入或者地面接入屬于一個或者多個運營商。5G核心網應能夠針對通過衛星接入的終端,采用增強的移動性管理機制,例如支持基于終端位置的接入控制,支持終端在衛星接入與地面接入之間無縫切換,基于衛星接入的類型進行策略與QoS控制,以及支持非連續衛星覆蓋時的尋呼增強和終端節電增強。支持基于網絡的定位來滿足非GNSS終端定位需求。-基站使用衛星網絡提供的回傳服務時或者星載基站,核心網應能夠感知衛星網絡的特征(例如時延、帶寬等),并在考慮衛星移動和整個星座系統情況下,進行策略與

40、QoS控制,以及向應用層開放回傳能力以輔助應用層的適配。-在主要業務應用上星的情況下,支持UPF上星,使衛星可以提供邊緣計算服務,以減少傳輸時延和回傳資源;支持通過星上UPF完成UE間通信數據的本地交換,減少通信的端到端時延,提高通信效率。125G-Advanced 網絡技術演進白皮書3GPP Rel-17針對云游戲和XR等交互式業務定義了新的5QI和QoS參數等,而在5G-Advanced階段,交互式通信還需要如下關鍵技術支撐:-IMS Data Channel:通過建立與音視頻通話同步的數據通道,在音視頻通話中實現屏幕共享,疊加AR,甚至是聽覺、視覺、觸覺、動覺、環境信息等同步的全沉浸式體

41、驗。-分布式、服務化融合媒體:構建統一的融合媒體面,同時支持音視頻、協作、AR/VR等媒體,分布式部署,就近調度,滿足此類業務的低時延及上行大帶寬需求。研究媒體控制接口服務化,以靈活滿足不同業務的差異化需求,如轉碼、放音、Data Channel等,提升媒體資源分配效率,縮短新業務上市時間。-通話應用可編程:終端除了需要支持IMS Data Channel,還需要支持通話應用可編程,支持Web引擎實時處理數據通道的業務數據并實時在用戶UI呈現,可以靈活擴展業務。-第三方ID可信接入:企業服務電話經常被當做騷擾電話拒接,導致溝通效率低下。需要定義運營商與企業的聯合認證機制,能夠在呼叫接續時攜帶經

42、過認證的主叫身份和呼叫意圖信息,確保企業服務電話是可信的,提升呼叫接通率。-全新QoS機制:網絡側針對多流業務進行分層編碼和分層傳輸,并提供不同的5QI進行QoS保障;識別不同的數據包并以更細粒度實施QoS控制(例如,延遲,或可靠性);引入新的QoS參數(例如新的等待時間要求,可靠性,帶寬)以支持觸覺數據或傳感器數據傳輸;支持感知媒體業務特征的QoS機制,基于業務特征信息對業務流的不同數據包提供差異化QoS調度;面向XR業務的端到端時延保障機制及去抖動機制。-增強多媒體數據流協同:觸感通信可支持多維數據采集,從而用于全面表征業務特征。這種新的通信模式需要實現多業務流間的傳輸協同和統一的調度,保

43、障數據包同步到達處理服務器或終端。-增強的網絡能力開放機制:針對AR/VR等強交互性業務場景,5G系統可通過開放更多更實時的信息來支持更好的用戶體驗以及更高效網絡資源利用。-增強的移動性管理和節能機制:面向XR和多媒體業務的新型移動性管理和能耗優化,提升終端的待機時間和業務體驗,讓用戶在移動場景下更好享受沉浸式的多媒體服務。-為確保XR業務體驗,可考慮針對占用網絡資源較高的多媒體業務提供資源保障能力。135G-Advanced 網絡技術演進白皮書3GPP自R15開始定義確定性通信的能力,并在R16及后續標準從空口、核心網、組網與集成、SLA保障架構、URLLC等不同維度持續增強。3GPP R1

44、6定義了較為完整的5G集成外部TSN網絡的組網模式,也稱TSN Bridge集成模式。3GPP R17開始定義了5G獨立組網模式的確定性通信架構,以適應更多的組網場景。但目前系統級的確定性保障網絡架構仍不夠完善,難以實現SLA/QoS的端到端確定性保障。5G-Advanced中,確定性通信能力增強需要覆蓋確定性網絡服務的管理與部署、度量、調度與協同保障等端到端領域和流程。1)增強確定性網絡服務的管理與部署能力:實現行業客戶業務場景KQI需求到網絡KPI需求的完整轉換,并將網絡KPI需求進一步完整分解映射到各網絡子域的KPI與確定性能力需求?;诮7抡婀δ?,預測并驗證特定網絡中上述的轉換、映射

45、與分解結果能否滿足業務需求;并提前對網絡部署和配置進行對應的修正和調整,該機制可大幅避免業務上線過程中的復雜度和降低潛在的后帶來的業務損失風險。2)增強確定性網絡的度量能力:當前網絡KPI數據基于統計周期平均值,難以匹配高確定性應用低至毫秒級別的發包周期需求。因此,5G-Advanced網絡需要實現時延、帶寬、抖動等相關KPI的精確度量,基于此才能進行有效增強調度和保障。3)增強確定性網絡的調度與協同保障能力:突破5G單域系統的邊界,提升系統級確定性傳輸能力,實現SLA/QoS可預測,可承諾。5G-Advanced 將在下面幾個方面不斷增強:-完善應用感知:基于應用主動通知、網絡深度感知業務數

46、據特定格式與編碼等方法,實現5GS對于應用以及多業務流的特征和優先級感知。不僅感知周期性業務,也支持非周期業務感知。-豐富調度手段:基于應用感知,可使能流級調度、業務內流間調度、業務級調度等多種調度模式。-網絡與應用協同:基于感知業務的發送特征和優先級,構建包括應用以及E2E網絡在內的閉環確定性協同。通過雙向接口,實現應用數據發包與端到端網絡調度的同步,通過反向調整應用,規避多業務并發導致的擁塞。-E2E 5G網絡各域內部協同:基于CN與AN協同,支持RAN實現最優差異化調度,確保整體QoS最佳。該機制可提升URLLC空口容量,同時降低調度等待時延,如上行時延。-網絡與終端協同:按需提供多終端

47、多連接的主備連接、雙方選收等增強模式,提升傳輸鏈路可靠性。4)根據產業需求,5G-Advanced網絡按需對5G支持TSN做進一步增強:-在支持IEEE TSN全集中式配置模型基礎上,擴展支持其他TSN配置模型(例如分布式)。提升靈活組網和創新應用部署的能力,提升業務部署的動態控制和可擴展性。5)目前對精準時間同步有要求的行業大多依賴全球導航衛星系統(GNSS),為解決惡意攻擊、空間電磁干擾、室內信號弱、接收機耗電等問題,5G系統需要提供定時服務,并在極端情況下作為GNSS系統的備份或補充系統,為公網和垂直行業用戶持續提供精準的時間同步服務。3.6 確定性通信能力增強145G-Advanced

48、 網絡技術演進白皮書UPF應能夠支持來自eMBB、URLLC、mMTC的不同類型的5G服務。由于UPF與控制平面功能分離,UPF目前聚焦于包處理優化。隨著5G網絡部署,垂直行業對邊緣場景下的5G需求越來越明確。5G UPF可根據市場需求下沉部署,并按需進行能力擴展,這就要求5G UPF具備靈活開放的能力,支持功能按需定制并能夠快速上線。通過SBA設計支持其他網絡功能對用戶面能力的調用。針對行業客戶關注的如高精度位置信息、用戶面負載情況、網絡時延、網絡切片信息、計費等特定信息可按需通過5G UPF進行開放。為了將UPF更好地納入5GC SBA整體框架,R18版本支持通過NRF發現和注冊/注銷UP

49、F能力開放服務。該服務可以開放UPF自身信息給需要的網絡功能。3.7 用戶面演進網絡切片是一種按需組網的技術。網絡切片技術在統一的基礎設施上隔離出多個虛擬的端到端網絡,以適應各種各樣的業務需求,是5G SA最關鍵的顯性特性之一。標準上多個相關標準組織例如3GPP/ITU-T/ETSI/CCSA等都針對網絡切片進行了相關的標準化工作,網絡切片相關的功能和技術規范已經基本成熟。為了讓網絡切片具體落地商業應用于千行百業,還需要在網絡切片功能演進,智能化配置,能力開放,與垂直行業的結合等方向繼續完善:-網絡切片功能演進:網絡切片功能的進一步演進,以滿足新的需求,例如:當前切片無法滿足PDU會話的需求時

50、如何保證業務連續性;如何支持漫游用戶基于網絡切片的PLMN選擇;如何增強網絡對終端使用網絡切片的控制機制;如何增強切片機制以支持本地業務部署等。-智能化配置:目前網絡切片相關的配置在標準上已經逐步完善,例如3GPP定義了NSMF以及各個子域的NSSMF相關的參數和接口。目前針對這些參數的控制仍然以手工為主,如何實現自動化的閉環控制以滿足SLA保障,如何提高智能化水平等問題還需進一步研究。-SLA保障:標準上定義了切片使用者可以向網絡管理者訂購切片的流程。在提出訂購切片后,如何保證服務質量,以及切片使用者如何獲知網絡切片的資源使用情況等,需要開放給切片訂購者,這些問題需要進一步解決。-與垂直行業

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