編者按2024年，各廠商紛紛推進5G-A技術驗證和網絡部署，拓展5G-A新“藍海”。發展5G-A有助于提前培育6G相關的產業要素，如終端、頻譜、業務等，為6G的商用做好產業儲備，進一步鞏固我國在通信產業領域的優勢地位。如今，三大運營商聯合產業上下游企業緊鑼密鼓加速布局5G-A，搶占5G產業新高點，打造了一批批示范案例，有望在2024年底逐漸實現從點狀應用到規模化建設的最終目標。

在5G-A澎湃能量開始賦能千行百業之際，通信世界全媒體特策劃“打響‘發令槍’，5G-A正式開賽”專題報道，以期管中窺豹，助力5G-A應用場景不斷拓展和深入，為新質生產力注入新動能。

如今，5G商用走入第五個年頭，我國的網絡及應用規模雙雙居于全球前列。截至2023年底，我國5G基站達到337.7萬個，5G行業虛擬專網超2.9萬個；5G移動電話用戶達到8.05億戶，占移動電話用戶的46.6%；裸眼3D、云手機等5G業務開始興起，5G行業應用融入71個國民經濟門類，應用案例超9.4萬個，覆蓋七成大類行業，并在采礦、電力、港口等行業規模復制。

5G在消費和行業領域的應用取得了良好進展，但隨著5G發展進入“深水區”，5G賦能千行百業融合創新發展的作用日益凸顯，這對5G自身能力也提出了更高要求。

核心環節應用的支撐能力及應用規模化推廣成為驅動5G持續演進的動力，尤其是裸眼3D、工業實時控制等創新應用對5G網絡的傳輸速率、確定性能力、實時交互能力、安全等方面提出了新的演進需求，因此5G-A（5G-Advanced）應運而生。

5G-A是5G和6G之間的過渡，它不改變5G的網絡架構，僅通過改進射頻、升級軟件等方式，就可以賦予5G新的功能和性能。5G-A的總體定位是持續完善5G對消費和行業兩大領域核心應用的網絡支撐能力，開拓感知、無源等新領域，推動5G體驗和賦能能力進一步提升。

5G-A的標準化進展及關鍵技術方向

2021年4月，3GPP（第三代移動通信標準組織）正式將5G演進技術的名稱確定為5G-A，并從Rel-18開始，至Rel19、Rel-20，將不斷豐富5G-A的內涵和價值。預計2024年上半年，Rel-18 ASN.1正式凍結，5G-A發展將步入產業推進的新階段。

5G-A在技術及標準方面主要面向人聯優化、行業能力提升、海量物聯及通感融合新領域四大方向演進。

在人聯優化方面，5G-A主要通過載波聚合、超大陣列Massive MIMO（大規模密集型多輸入多輸出天線陣列）、毫米波及QoE（體驗質量）增強等方式，提升5G網絡的上下行傳輸速率和實時交互性，使其能夠實現上行1.5Gbit/s的峰值速率和在單站300MHz帶寬下5Gbit/s以上的峰值速率。5G-A網絡采用“超大陣列Massive MIMO系統+協議算法優化”，使得天線的陣子數在6GHz及毫米波頻段達到1000以上，通道數達到64以上，實現與C-band（C波段）的覆蓋能力相當；同時5G-A還采用多載波聚合技術，將700MHz—900MHz、1.8GHz、2.1GHz以及3.5GHz等頻段進行聚合，形成虛擬大帶寬和超大上行，從而大幅提升網絡的上下行速率。

在業務實時交互性增強方面，5G-A基于端到端QoE增強標準支持新的業務類型和場景，例如5G-A通過定義AR（增強現實）/MR（混合現實）網絡傳輸質量，以及與終端、內容、業務相關的沉浸感和臨場感指標，全面優化XR（擴展現實）業務，提升用戶體驗水平。在行業能力提升方面，5G-A主要通過XSO（跨層調度協同）、5G TSN（時間敏感網絡）、5G uRLLC（超高可靠低時延通信）、5G高精度定位等技術來提升網絡的確定性，將網絡時延降低到10ms以內，可靠性提升到“5個9”。為了解決行業業務到達隨機性問題，5G-A引入XSO技術，對業務層與網絡層進行聯合優化，從而滿足更低時延、更高連接數的業務場景需求。5G TSN技術主要通過解決網絡時間同步問題保障業務的確定性，3GPP在Rel-16階段增加了對TSN的支持，預計其在Rel-18階段還將增加時鐘彈性、支持TSN回傳網絡互通等功能，持續增強對敏感通信的支持。在高精度定位方面，5G-A通過基于帶內載波PRS（定位參考信號）/SRS（探測參考信號）帶寬聚合和NR（新空口）載波相位測量等技術，提高定位精度，降低定位時延，滿足亞米級定位需求。

在海量物聯方面，5G-A主要通過5G eRedCap（超輕量化5G）和無源物聯兩大技術，實現千億級的物聯場景，并大幅降低5G終端規模化部署成本。5G eRedCap技術對RedCap（輕量化5G）設備進行進一步簡化和優化，通過帶寬剪裁、收發天線數量減少、調制階數降低和終端節能等方式，在Rel-18階段進一步將帶寬縮窄至5MHz，同時實現設備電池可使用1~2周的低能耗。在無源物聯方面，Passive IoT（無源物聯網）技術通過基站代替傳統RFID（射頻識別）“掃碼槍”，利用移動信號激發終端標簽，以反向散射等方式將信息傳送到基站，可滿足基站2km內零售盤點、物流跟蹤等不同應用場景的覆蓋需求。

在通感融合新領域，5G-A通過通感一體技術拓展5G的應用領域。5G-A階段的通感融合架構主要基于5G NR基礎架構和空口增強設計，利用無線信道特征，實現基礎感知功能。5G-A針對定位類感知場景實現拓展，對通感波形設計、時頻域感知資源分配、信道建模等關鍵技術進行升級改進，實現行業用戶在通感融合應用中同時跟蹤64個目標，感知探測高度達600m，探測精度達到1m，漏檢率和虛警率低至1%。

5G-A提升消費體驗，拓寬行業應用范圍

隨著5G行業應用的深入，5G承載的業務范圍越來越廣、業務類型越來越多，同時拓展了許多新的應用領域。然而，實時交互視頻類業務、控制類業務以及海量物聯網業務等超出了5G最初的能力設計范疇，這也成為5G-A的主要應用場景。

在消費領域，實時沉浸、裸眼3D、XR等創新業務的興起，要求5G網絡傳輸速率達到100Mbit/s，甚至1Gbit/s以上，且需要具備實時交互性，端到端網絡時延小于15ms。例如，裸眼3D是實現全感官互動體驗的創新技術，將傳統的2D視聽體驗推向3D沉浸式時代，裸眼3D Pad、裸眼3D手機等相繼問世，同時AI和云技術也使得3D視頻內容源極大豐富。裸眼3D驅動終端分辨率逐步從入門級的4K@60fps，過渡到舒適級的8K@90fps，未來有可能達到視網膜級16～32K@120fps。如果支持視網膜級別，則需要5G網絡支持單用戶1Gbit/s以上的傳輸速率，單向時延10ms以內。

XR逐步進入高速發展期，以XR為代表的元宇宙將進一步拓展應用邊界。根據Counterpoint預測，XR設備的出貨量將從2021年的1100萬臺增長到2025年的1.05億臺，增幅高達近10倍。2024年2月，Apple Vision Pro頭顯設備的發布，標志著XR進入到3D的4K時代，由于需要實時采集前端圖像，并通過云渲染之后傳遞給頭顯，網絡傳輸速率需達到上行220Mbit/s（4K3D@60fps）、下行316Mbit/s（4K3D@90fps），并且整體交互時延小于70ms，網絡交互時延小于20ms。

在行業領域，5G逐步從視頻監控、巡檢等輔助環節，進入到工業控制、質檢等核心生產環節，生產業務的高價值性及高穩定性要求5G網絡提供更高性能的確定性傳輸。

其中，工業控制是5G賦能的核心場景之一，5G推動了PLC（可編程序邏輯控制器）的云化和遠程化。據了解，開放自動化論壇（OPAF）目前已有超過110家團體成員，論壇運用分布式云計算技術和虛擬化技術，重新定義工業架構及優化先進控制和MES(生產信息化管理系統）。該論壇旨在解決PLC遠程控制的網絡可靠性、低時延及確定性等方面的問題，PLC南向網絡控制需要實現0.5ms~4ms的傳輸時延，并實現99.9999%的確定性網絡傳輸，5G-A恰好可以滿足工業控制對低時延、穩定性的要求。

此外，機器視覺質檢利用“視覺+AI”替代傳統人工。目前，機器視覺質檢從傳統的簡單圖像識別向深度學習與人工智能相結合的復雜圖像識別過渡，視覺圖像從2D向3D過渡，應用的速率也隨著像素和幀率的提升而逐漸提升，單攝像頭的上行速率從幾十Mbit/s提升到幾百Mbit/s。在物聯場景中，數據采集、工業傳感及可穿戴設備對5G低成本中高速物聯網提出了新的需求。

在創新方面，5G-A將不斷拓寬行業應用領域，低空、海洋等將成為5G-A應用的“新戰場”。近年來，低空無人機高速發展，2021年UTMISS（中國民航局無人駕駛航空器空管信息服務系統）全年累積接收到無人機實時飛行約386億架次、飛行時長約1668.9萬小時等信息。因此，對低空無人機“黑飛”等行為進行感知并加以管理，成為5G-A應用的主要場景，這不僅需要5G-A具有通信能力，還需要具備精確的感知能力，能夠實現感知距離1000m、感知精度0.5m~1m、漏檢率小于1%等。

5G-A產業尚處于探索期

5G-A產業目前尚處于探索初期，主要開展關鍵技術測試驗證、場景驗證工作。

在關鍵技術驗證方面，主要由設備商和運營商聯合對5G-A涉及的關鍵技術進行功能和性能驗證。2023年，諾基亞貝爾聯合高通、聯發科分別對上下行超寬帶Sub-6GHz和毫米波頻段組合、上下行超寬帶Sub-6GHz頻段上2Tx Switching（兩個發射通道切換技術）、寬帶實時交互基于L4S的端到端協同等關鍵技術進行驗證。沙特Zain、阿聯酋du等中東地區的電信運營商聯合設備商針對下行萬兆、XR、Passive IoT等關鍵能力與場景完成網絡能力驗證。

我國早在2022年就開始5G-A技術驗證工作，中國移動規劃了三期5G-A技術試驗，2022年6月到2024年6月，中國移動擬完成前兩期的試驗工作；華為在2023年10月完成了5G-A的全部功能測試，首次將端到端跨層協同技術應用在5G-A寬帶實時交互上；2024年2月，陜西移動聯合華為、中興通訊等企業在西安率先完成業界首個“700MHz+2.6GHz+4.9GHz”三頻段“2T+F3CC”載波聚合端到端技術驗證，完成兩頻段3CC載波聚合、RedCap、通感一體等多項5G-A技術的商用驗證和規模部署。

在產品研發方面，芯片廠商和終端制造商、設備制造商相繼推出芯片、模 組、終端和網絡產品。高通、聯發科等芯片企業發布支持5G-A 的芯片，美 格智能正式推出5G-A模組SRM817WE以及全新的5G-A FWA（固定無線接入）解決方案。華為在“2023 全球移動寬帶論壇”（M BBF 2023）上發布了5G-A 全 系列產品和解決方案。2024年世界移動通信大會舉辦期間，中興通訊 發布5G-A十大創新產品及解決方案，推出5G-A算網一體機UniEngine等產品。

在應用場景方面，沙特Zain聯合華為率先布局物聯領域，2023年7月宣布完成Passive IoT倉庫場景驗證。阿聯酋du發布全球首個“5G-A智能家居”示范別墅，提供裸眼3D和XR等應用豐富的智能家居體驗。2023年，國內三大運營商都開啟了5G-A網絡試點工作，啟動了裸眼3D、物聯、車聯、低空等多樣化的5G-A試點項目。中國移動研究院、浙江移動聯合華為實現全球首個5G-A通感一體基站低空場景多站協同測試驗證；中國聯通攜手長城精工自動化（精誠工科汽車系統有限公司保定自動化技術分公司的簡稱）打造了國內首個工業領域5G-A uRLLC汽車柔性產線，試制線達到時延4ms、穩定性99.999%的性能指標。

隨著5G與各行業融合的逐步深入，5G-A也漸漸步入公眾視野，5G-A將在工業互聯網、智能交通、智慧能源、虛擬現實、增強現實等領域為各行各業打開新的大門、創造新的能力和價值。對于行業來說，5G-A增強了5G網絡的能力，將5G網絡與行業現有光纖網等融合，構建行業數字化轉型的一張“底網”，使能行業構建全流程、全周期的數據流通環境，孵化更多創新應用，帶動行業數字底座的迭代升級，實現行業更高級別的智能化發展。

*本文刊載于《通信世界》總第941期 2024年4月10日 第7期原文標題:《5G-A產業和應用發展分析》