从网络角度看 5G - 先进技术演进 （ 2021 年 ）

从网络角度看 5G - 先进技术演进 （ 2021 年 ）——迈向智能连接 X 的新时代 Abstract5G 网络的商业化正在全球加速。从行业发展驱动因素来看，5G 通信被认为是个人消费体验升级和数字化产业转型的关键。全球主要经济体要求 5G 成为长期工业发展的重要组成部分。5G 在业务方面将进入数千个行业，从技术上讲，5G 需要进一步整合 DOICT 等技术。因此，本白皮书提出，对 5G 网络的后续演进进行持续研究。—需要 5G - Advanced [1] ， 需要充分考虑架构演进和功能增强。本白皮书首先分析了 5G - Advaced 的网络演进架构，并从人工智能、融合和支持三个特点阐述了 5G - Advaced 的技术发展方向。Art fi cial Itelligece 代表网络 AI，包括充分利用机器学习，数字孪生，识别和意图网络，可以增强网络的智能运营和维护能力。融合包括 5G 和行业网络融合、家庭网络融合和空地网络融合 ， 以实现融合发展。支持提供了 5G 交互通信和确定性通信能力的增强。它增强了现有技术等网络切片和定位 ， 更好地助力行业数字化转型。来源公司中国移动, 中国电信, 中国联通, 中广网, SK 电信, KT, CAICT华为, 爱立信 (中国), 诺基亚上海贝尔, 中兴通讯, CICT, 三星, 亚信, vivo, 联想, IPLOOK, UNISOC, OPPO, 腾讯, 小米（ 上面的列表没有任何特定的顺序 ） Contents15G 发展 011.11.21.2.1行业要求 011.2.2网络技术演进 0325G - 高级架构和技术趋势 0435G - 先进关键技术 063.13.1.1面向网络 06 的 AI 关键技术3.1. 3 应用 073.2083.33.43.53.63.73.83.93.103.114结论 14 01网络视角下的 5G 技术演进1.2. 1 行业要求1.1进展5G 网络的全球商用部署如火如荼。截至 2021 年 4 月 ， 68 个国家和地区的 162 个 5G 网络已经商用发布 [2] 。除此之外 ， 预计有超过 1000 个行业特定应用从 5G 提供的优势中受益 ， 例如高带宽 ， 低延迟和强连接性。就连接性而言 ， GSMA 预测 5G 将使大量连接数量从 2020 年的 2 亿增加到 2025 年的 18 亿 [3] 。总体来看, 全球 5G 产业仍处于网络建设的初期阶段, 业内普遍认为 “未来 6G 技术 ” 要到 2030 年才能应用, 因此, 无论是在业务场景、网络技术、产业进展、部署节奏等方面, 未来 3 至 5 年仍将是 5G 发展的关键。因此 ， 3GPP 最初将 5G - Advanced 确定为在 4 月举行的 PCG # 46 [1] 会议上 ， 5G 网络演进的概念。未来 ， 从 R18 开始 ， 电信行业的各个方面都将逐步完善 5G - Advanced 的框架并丰富内容。在端到端 5G - Advanced 网络演进过程中, 核心网的演进起着举足轻重的作用, 一方面, 核心网连接各种业务和应用 ， 是整个网络业务的汇聚点 ， 也是未来业务发展的引擎 ； 另一方面 ， 核心网连接各种标准终端和接入网 ， 整个网络拓扑。中心牵一发而动全身, 因此, 根据实际业务需求推进 5G 核心网技术和架构演进, 有助于运营商提高投资回报率, 帮助行业用户更好地利用 5G 网络实现数字化转型。1.2驱动力与前几代通信网络不同 ， 5G 被认为是行业数字化的基石转型。世界主要经济体已要求 5G 作为长期工业发展的重要组成部分。例如 ， 欧盟提出了 2030 年数字指南针 （ Digital Compass ） 计划 ， 该计划制定了商业数字化转型和公共服务数字化的纲要。它采用 5G 作为工业 4.0 的基础。作为第一个部署 5G 的国家 ， 韩国进一步加强建设 5G + 融合生态系统 ， 推进 5G 联合服务。日本继续提升 B5G （ 超越 5G ） 对民生和社会的价值。中国还提出了 2035 年的长期目标 ， 坚持科技创新 ， 深化 “5G + 工业互联网 ” 作为当前的重要目标。015G 发展 网络视角下的 5G 技术演进02因此 ， 5G - Advanced 需要充分考虑架构的演进和功能的提升 ， 从目前以消费者为中心的移动宽带 （ MBB ） 网络以真正的工业互联网为核心。然而, 当前可以使用网络切片、 MEC (多接入边缘计算) 和 NPN (非公共网络) 来服务于该行业。无论是网络部署状态、业务 SLA (Service Level Agreemet) 保障能力、易运维能力，还是行业所需要的一些辅助功能，5G 网络目前的能力。仍然不足。因此 ， 它需要继续增强3GPP R18 和后续版本。首先 ， 在未来 ， XR (扩展现实） 将成为网络承载的业务主体。 XR 的 de fi nition 不仅将从 8K 升级到 16K / 32K 甚至更高 ， 行业的 AR （ 增强现实 ） 业务场景应用也将从单终端通信发展到多 XR 协作交互，并将在 2025 年后迅速发展。由于业务流量和业务特性的影响，XR 业务将对网络容量、时延、带宽等 SLA 保障提出更高的要求。同时，基础通信服务还有很大的发展空间。以远程办公为代表的多方视频通话和虚拟会议将成为常态。当前的固定访问和视频和通话的会议模式将转变为多方远程协作。的移动接入和业务中的富媒体和实时交互。例如 ， 公司员工可以在家中随时使用虚拟图像访问公司办公环境 ， 并与他们进行交流。同事交流因此 ， 5G - Advanced 需要提供升级的网络架构和增强的交互通信能力 ， 以满足现有的基于清晰语音的通信方式向全感知、交互、身临其境的通信方式演进的业务发展需求。它还应该使消费者体验升级。其次 ， 行业数字化带来了比消费者网络复杂得多的商业环境。不同行业的企业 ， 如工业互联网 ，能源互联网、矿山、港口和医疗健康 ， 需要网络为他们提供差异化的业务体验 ， 并为业务成果。例如，工业互联网需要确定性的通信传输时延上下有界，智能电网需要高精度的时钟同步、高隔离、高安全性。矿山需要提供精确的地表下定位，港口需要远程龙门起重机控制，医疗健康需要实时的诊断和治疗信息，同步和支持具有超低延迟的远程诊断。因此，。5G - Advaced 需要充分考虑行业服务的确定性体验保障，包括实时服务感知、测量、调度，并最终形成整体封闭的控制回路。对于不同的行业，5G 需要采用公网、本地专网以及各种混合组网模式，以满足行业的业务隔离和数据安全要求。因此，5G - Advaced 应重点关注与多样复杂的业务环境相匹配的网络架构、组网方案、设备形态、服务支撑能力。 03网络视角下的 5G 技术演进5G - Advanced 演进在技术上是 ICT 技术 ， 工业领域网络技术和数据技术的综合集成。4G 后的通信网络全面引入 IT 技术，一般采用电信云作为基础设施。在实际的电信云登陆过程中，诸如 NFV （ 网络功能虚拟化 ） 、容器、 SDN （ 软件定义网络 ） 和基于 API （ 应用编程接口 ） 的系统能力暴露等技术都得到了实际的商业验证。另一方面，网络边缘是未来业务发展的中心。尽管如此，它的业务模型、部署模型、运维模型，特别是资源可用性和资源效率，与云计算的集中式部署有很大不同。Lix 基金会提出，在将 Clod Native 的概念引入边缘之后，还需要将边界的各种功能组合起来，以形成边缘原生 （ Edge Native ） 应用程序表单 [4] 。因此，5G - Advaced 的演进需要融合云原生和边缘原生的特性，通过相同的网络架构实现两者的平衡，最终朝着云网融合的长期演进方向发展。对于 CT 技术本身，5G - Advaced 需要进一步发挥其网络融合能力。这些集成包括 NSA / SA 的不同世代和不同模型的集成，以及个人消费者，家庭访问和行业网络的集成。此外，随着卫星通信的演进，5G - Advaced 核心网络也将为面向地、海、空、天一体化的全融合网络架构做好准备。除了 ICT 技术 ， 未来还有更多来自生产运营的需求 ， OT （ Operational Technology ） 将为移动网络带来新的基因。例如 ， 工业互联网制造业不同于传统的消费互联网。它对网络质量有更严格的要求。有必要考虑在支持最小网络的同时引入 5G 。基于机器视觉的质量检查场景要求网络同时保持大带宽和低延迟能力。远程机械控制要求网络支持确定性传输，保证可以承诺的连接数量和带宽，并且用于可移动制造的智能生产线还需要通过精确的网络定位，数据收集和其他功能来提供。因此，无线接入网络需要具有与有线接入相当的可靠性、可用性、确定性和实时性能。OT 与 CT 的融合将成为移动网络发展的重要方向。5G - Advaced 网络将成为工业中人员，机器，材料，方法和环境全面互连的关键基础设施。环境, 实现工业设计、研发、生产、管理等各行业无处不在的互联互通, 如服务等, 是行业数字化转型的重要推动力。此外，DT （ 数据技术 ） 技术也将为网络演进注入新的动力。数字经济的发展基础是海量连接、数字提取、数据建模、分析判断。将 5G 网络与大数据，AI （ Art fi cial Itelligece ） 等技术相结合，可以实现更准确的数字提取，并基于丰富的算法和业务特征构建数据模型。它还可以基于数字做出最合适的分析和判断。并充分发挥数字化的影响 ， 这将进一步推动网络的演进。综上所述 ， DOICT 的全面整合将共同推动网络变革和容量升级 ， 助力整个社会各个领域的数字化发展。1.2. 2 网络技术演进 网络视角下的 5G 技术演进045G 高级架构和技术趋势满足个人消费体验升级和行业数字化转型的需求。 5G - Advanced 网络需要从架构和技术层面不断发展 ， 以满足多样化的业务需求并增强网络能力。在架构层面 ， 5G - Advanced 网络需要充分考虑云原生、边缘网络、网络即服务的概念 ， 不断增强网络能力 ， 最终走向云网融合、计算网融合。- 云原生是基于电信云 NFV 的进一步云增强 ， 以更快地实现 5G 网络的可扩展部署和功能的可扩展开发和测试。云原生需要优化的软件 ， 以提高硬件的利用效率资源 ， 以及基于云的安全机制 ， 实现基础设施的内部安全。- 边缘网络是一种高效的部署形式 ， 结合分布式网络架构和边缘服务。网络即服务模式使 5G 系统高度灵活，可以适应各种定制解决方案，满足垂直行业需求。具体实现形式可以是 5G 网络切片或独立部署的网络。SBA 面向服务的 5G 核心网架构设计深入网络逻辑，帮助运营商全面控制网络，符合 “网络即服务 ” 的 5G 网络发展目标。. "这是因为 SBA 的设计使得 5G 网络功能 (NFs) 可以无状态开发。它允许 NFsBe modularized, flexable and more application - focused - focused for efficient communication. One of SBA’s important role is to manage and control various communication between NF services efficiently, by using request / response and subscription / noti fi cation based methods. SBA’s 框架还允许强大的扩展、监控和负载平衡NF 服务。运营商以 SBA 为网络基础, 以网络切片为服务框架, 以网络平台为核心,和关键网络功能 API 为起点，构建敏捷定制的 5G 能力，帮助用户深度参与网络服务的定义和设计。运营商需要越来越多的通过 API 访问的网络功能，以便与切片一起为用户提