5G-A超级上行技术白皮书

前言 随着数字助理、具身智能、沉浸式通信、网联汽车等新兴业务蓬勃发展，AI手机、XR眼镜、具身智能机器人等新型终端不断涌现，正在深刻改变人们的生活和生产方式，其强交互、高算力、多模态的业务特征，对移动通信网络的上行能力提出了更高要求，传统以下行能力为主导的移动通信网络，正逐步向上下行均衡演进，在这一演进过程中，网络上行容量、覆盖和速率均面临重大挑战。 为应对上述挑战，中国移动积极布局大上行关键能力，推动5G-A网络向“功能实用、效果管用、体验好用”演进，实现需求牵引、能力引领、场景驱动的螺旋式上升，着力推进5G-A网络与智能化、沉浸式业务的融合发展，聚焦覆盖、容量、速率三大核心性能指标，持续提升网络上行能力，推动更多5G-A上行增强技术应用落地。白皮书旨在分享中国移动在上行增强技术领域的最新成果与实践经验，联合产业合作伙伴，共同助力产业蓬勃发展，为数字经济发展再添活力。 目录 1.需求与挑战................................................................11.1服务业务发展........................................................11.2释放5G潜能.........................................................11.3追求卓越性能........................................................32.技术与应用................................................................52.1补充上行（SUL）.....................................................52.1.1技术方案.......................................................52.1.2性能增益.......................................................72.1.3应用试点.......................................................82.2多载波聚合.........................................................102.2.1技术方案......................................................102.2.2性能增益......................................................122.2.3应用试点......................................................122.34.9GHz帧结构调整..................................................132.3.1技术方案......................................................142.3.2性能增益......................................................152.3.3应用试点......................................................162.4上行数据压缩.......................................................162.4.1技术方案......................................................162.4.2性能增益......................................................172.4.3应用试点......................................................183.总结与展望...............................................................18参编单位及人员..............................................................19 1.需求与挑战 1.1服务业务发展 在移动通信发展的早期，主要聚焦人与人之间的通信，业务类型以语音通话和短信服务为主，此类业务具有点对点的传输特性，对通信带宽的需求较低。自2010年起，移动互联网进入高速发展阶段，涌现大量网络服务及应用，服务内容也从单一的文本加速向音视频等多媒体形态演进，业务模型呈现下行为主、上行为辅的非对称特征。为满足日益增长的下行数据传输需求，通信网络也随之将建设重心聚焦于下行传输。 近年来，高清视频相关技术的蓬勃发展，催生出了高清视频通话、视频会议、视频直播等业务，对移动通信网络的上行能力提出了更高的要求。尽管目前上行流量的规模与下行流量相比仍存在较大差距，但其增速迅猛，预计网络业务模式逐渐从传统的“下行为主”向“上下行并重”转变。在社交网络、视频通话等双向交互应用场景中，上行流量占比显著提升，甚至在直播、机器视觉等业务领域，上行流量可接近总流量的一半。 1.2释放5G潜能 随着5G网络的规模化部署，并向5G-Advanced逐步演进，同时，人工智能（AI）与5G网络深度融合的需求，使得网络业务模式加速转变。因此，新兴业务对网络上、下行均提出了更高要求。 1.AIAgent-智能助理新体验 近年来，智能体（AIAgent）技术逐渐渗透到日常生活中。AIAgent是一种能够自主进行环境感知、决策和执行动作以达成特定目标的软件实体或系统。AI助理业务是AIAgent技术的典型应用之一，以点咖啡为例，用户只需下达指令，AI助理便能自动完成咖啡种类选择、支付、配送等一系列操作。这种便捷体验的背后，是AIAgent技术在自然语言处理、机器学习和大数据分析等领域快速发展的体现。AI Agent技术不仅能够理解用户的意图，还能根据历史数据和实时情境做出个性化推荐。 AIAgent技术主要有端侧AI、混合AI、云侧AI三种实现方案。端侧AI在本地运行，即数据处理和模型推理都在终端完成，在响应速度和隐私性方面具备优势，但受设备性能、存储能力和整机功耗的限制，处理复杂任务能力较弱。 云侧AI是将所有计算和数据存储都放在云端执行，利用云端计算资源处理复杂任务，但因依赖网络连接能力，存在网络延迟和隐私安全风险。混合AI则结合了两者的优势，部分简单任务在端侧执行，复杂任务上传至云端执行，实现了性能、隐私和网络依赖性的平衡。 随着AI Agent技术应用的普及，会出现端侧图片连续上云的场景，对上行提出高速率需求，例如传输高清或超高清图片。 2.具身智能-人机交互新形态 具身智能是指通过物理实体与环境交互，进行环境感知、信息认知、自主决策并采取行动，进一步从经验反馈中提升智能水平。机器人技术自20世纪中期发展至今，已经从简单的自动化设备逐步演变为具备高度智能的具身智能机器人。传统机器人基于规则和固定程序，用于专用场景，功能单一、程序开发周期长、适应性差；具身智能机器人基于任务通用、场景通用的AI大模型，实现认识世界、理解世界、主动影响世界并持续学习迭代的能力。目前，具身智能已成为机器人技术发展的新方向，其市场潜力巨大、应用场景广泛，涵盖了从日常生活到工业生产的多个领域。 具身智能的广泛应用对通信技术提出了更高的要求，尤其是对通信网络的需求日益凸显。基于5G网络大带宽、低延迟等特性，融合AI能力，可通过云端协同提升具身智能的高精度定位、低延迟、实时控制、数据采集、增量训练等能力，对网络上行业务能力提出更高要求。 3.沉浸式通信-虚实融合新视听 沉浸实时通信融合了虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）、裸眼3D等多种先进技术，打破了传统显示技术的局限，为人们带来了全新的、沉浸式的感官体验，作为元宇宙的初期核心载体，是未来5G业务主要发展方向之一，其超高清、高交互、强计算的业务特点，为5G网络承载该类业务带来挑战。 面向文娱领域，基于VR/AR等沉浸式业务，用户可以随时随地沉浸式体验演艺剧场、游戏、虚拟旅游、文化展览等，进行实时互动和协作。面向教育领域，可进行远程实时教学，实现课堂互动、实验演示等教学活动，还可以构建历史场景和文化遗址的虚拟模型。面向社交领域，随着XR设备的普及，用户可以沉浸在不同的3D虚拟空间自然地进行互动，构建虚拟形象，形成线上新社交。面向消费领域，通过XR三维化技术的应用可以带来商品3D全景展示，结合AR的三维交互，提供虚实融合的试穿试戴，全面提升购物体验。 随着AR眼镜的普及，需要实时上传超高清的视频流，以提供无缝、逼真的虚拟现实体验，对上行链路的时延和带宽提出了严苛的要求。 四、网联汽车-广域物联新场景 网联汽车是指网络与智能车的有机联合，最终实现可替代人来操作的新一代汽车。智能网联车辆搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，融合先进通信技术，实现车与人、车、路、后台等智能信息共享，具有安全、舒适、节能、高效的特点。2013年，国际上发布了汽车自动驾驶L0至L4五级标准。其中，根据发展战略路径不同，自动驾驶商业路径主要分为两种：一是从L2级（部分自动化）逐步演进，二是直接瞄准L4级（完全自动化）。 当前，L2以上自动驾驶级别乘用车的智驾系统需要持续上传运行数据，进行云端智驾大模型训练。L3/L4级的无人智驾大模型已能支持90%以上的常见道路场景，剩余10%的极端场景仍需云端遥控以确保安全。后台可以实时查看4-6个摄像头同步回传的1080P高清视频，总速率不低于20Mbps，并通过低于20ms@99%的空口时延实时下发控制指令。 面向未来，随着通信网络的上行速率达到50+Mbps@99%的需求，将实现从云端遥控驾驶向云端辅助自动驾驶的演进。 1.3追求卓越性能 随着业务的迅速发展，为应对其在系统容量、网络覆盖和用户速率等方面对网络性能提出的更高要求，中国移动携手产业伙伴合力提升网络性能，追求更加卓越的业务体验。 1.系统容量 热点高容量场景通常有大量并发上传业务，例如文体赛事、公司内视频会议、工业园区内多摄像头回传等场景，需在有限频谱内支持更多上行用户。网络既要 满足高容量用户数接入，又要满足每个用户的上行速率要求，用户存在无速率或接入拥塞的风险，导致用户体验受到影响。 2.网络覆盖 广域覆盖场景下，需要保障边缘用户体验。郊区、交通干线、工业园区等场景需上行全域连续覆盖以及稳定的上行传输速率，网络面临如下挑战： 高频段衰减和穿透损耗严重：相对于低频，4.9GHz频段上行路径损耗较大、穿透能力较弱，现代建筑玻璃/金属结构墙体带来上行信号衰减，导致上行覆盖变弱，进而影响用户上行速率；上行发射功率有限：终端发射功率相对网络侧有限，轻量化终端发射功率进一步受到限制，如可穿戴设备等，导致边缘用户上行业务体验恶化。高容量场景用户体验差：大量上行小数据包业务占用资源，导致网络边缘通话质量降低、高容量场景可用资源不足。 3.用户速率 上行用户速率通常受频谱带宽、载波数、调制阶数、MIMO层数等因素制约。4K/8K视频、AR/VR等高带宽上传业务，在极端场景需要百兆级上行速率，带来如下挑战： TDD系统上下行资源配置不灵活：当前5G部署以TDD模式为主，传统帧结构配置上行时隙占比相对较低，严重限制系统上行速率；载波聚合应用限制：中低频单载波最大100MHz，载波聚合的能力推广受限于业务需求及终端能力。 2.技术与应用 面向系统容量、网