芯耀
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5G-Advanced（也就是我們說的5.5G）（見圖1）在3GPP第18版中首次被概述，它顯著提升了網(wǎng)絡(luò)效率、降低了延遲、提高了吞吐量并擴大了覆蓋范圍。5G-Advanced在新的人工智能和機器學(xué)習(xí)能力基礎(chǔ)上，增加了演進型MIMO技術(shù)以及安全方面的更新。
圖1. 5G標準的演進時間軸
憑借新的特性，5G-Advanced帶來了諸如XR、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧農(nóng)業(yè)等應(yīng)用。事實上，5G-Advanced已經(jīng)在幫助3GPP制定新興的6G技術(shù)規(guī)范。
頻譜效率
5G-Advanced對MIMO技術(shù)進行了重大改進，提升了上行鏈路和下行鏈路的吞吐量。它使得用戶設(shè)備（UE）能夠更有效地共享相同的時間和頻率資源，從而提高了網(wǎng)絡(luò)容量。5G-Advanced跨越多個版本，旨在通過以下方式全面提高頻譜效率：
1、啟用子帶全雙工（SBFD）模式（圖2），有效地將TDD載波劃分為子帶，以便在相同的時隙內(nèi)同時進行發(fā)送和接收。
2、簡化多傳輸和接收點（TRP）操作，改善下行鏈路中的單TRP以及上行鏈路中的多TRP操作。
3、在非理想同步和回程場景（如定時失配、可變延遲和數(shù)據(jù)包丟失）中支持相干聯(lián)合傳輸。
4、增強毫米波（mmWave）能力，重點是改善室內(nèi)外部署時的移動性和穿透特性。
5、在FR1中，為降低容量（RedCap）的5G NR-Light設(shè)備支持5MHz的頻譜帶寬。
6、增強信道狀態(tài)信息（CSI）反饋，這對于改善波束成形和整體網(wǎng)絡(luò)性能至關(guān)重要。
7、優(yōu)化動態(tài)頻譜共享（DSS）。
探索人工智能和機器學(xué)習(xí)不斷演變的作用
先進的人工智能和機器學(xué)習(xí)能力將進一步提升5G-Advanced（以及6G）網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率和性能?？赡艿膽?yīng)用包括能夠適應(yīng)動態(tài)環(huán)境條件的人工智能賦能的波束管理，以及基于人工智能的切換優(yōu)化方法。人工智能和機器學(xué)習(xí)還可以通過實時預(yù)測和減輕干擾，來幫助簡化網(wǎng)絡(luò)切片，同時改善信道狀態(tài)信息（CSI）反饋、調(diào)制和編碼方案。
預(yù)計人工智能和機器學(xué)習(xí)將提高網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測的準確性，優(yōu)化小基站和宏基站之間的負載平衡，并且在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）不可用時，實現(xiàn)精確的室內(nèi)定位推斷。最后，人工智能和機器學(xué)習(xí)的跨節(jié)點應(yīng)用有望促進全網(wǎng)范圍的訓(xùn)練、推斷以及主動式維護。
強化安全：從網(wǎng)絡(luò)自動化到邊緣端
5G-Advanced探討并實施了關(guān)鍵的安全改進措施（見圖2），其中包括：
1、擴展N32互連安全協(xié)議，以適應(yīng)漫游中心節(jié)點和中間節(jié)點的需求。
2、更新用于邊緣客戶端與服務(wù)器交互的認證協(xié)議。
3、在云環(huán)境中通過新的自動化證書管理功能對基于服務(wù)的架構(gòu)進行升級，納入了互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組證書管理協(xié)議的配置文件。
4、引入用于無線接口加密和完整性保護的256 位算法，包括MILENAGE認證算法的256位版本。
5、更新通用應(yīng)用程序編程接口框架，以便在訪問數(shù)據(jù)之前獲得資源所有者的許可。
6、提高網(wǎng)絡(luò)自動化以及人工智能和機器學(xué)習(xí)方面的安全性，例如機器學(xué)習(xí)模型存儲和共享的程序、聯(lián)邦學(xué)習(xí)，以及漫游場景下的數(shù)據(jù)分析共享。
7、為UE到UE的流程以及UE到網(wǎng)絡(luò)的緊急服務(wù)添加安全措施。
擴展超可靠低時延通信（URLLC）、降低能力（RedCap）和海量機器類通信（mMTC）的能力
5G-Advanced力求在3GPP第17版中概述的時間敏感型網(wǎng)絡(luò)（TSN）能力的基礎(chǔ)上，進一步提升對確定性網(wǎng)絡(luò)（DetNet）的支持。通過增強超可靠低時延通信（URLLC）能力（見圖3），5G-Advanced 能更高效地支持關(guān)鍵任務(wù)型應(yīng)用，范圍涵蓋從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、聯(lián)網(wǎng)汽車到增強現(xiàn)實（AR）輔助的醫(yī)療程序等領(lǐng)域。
圖3. 5G與5.5G關(guān)鍵技術(shù)的對比。
5G-Advanced還擴大了對諸如智能計量、環(huán)境監(jiān)測和智慧農(nóng)業(yè)等機器類型通信（mMTC）應(yīng)用的支持。5G-Advanced提高了室內(nèi)外設(shè)備的傳感和定位精度（有可能低至亞10厘米級別），顯著增強了導(dǎo)航、物流、監(jiān)測和跟蹤系統(tǒng)的精確性。
對于可穿戴設(shè)備、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器和視頻監(jiān)控5G RedCap（降低能力）應(yīng)用，5G-Advanced旨在增強第17版中引入的關(guān)鍵能力，重點是進一步降低設(shè)備復(fù)雜度（天線數(shù)量）和功耗。第18版中的關(guān)鍵特性包括20MHz或5MHz的帶寬（在頻率范圍1，即FR1內(nèi)）、全雙工/半雙工和時分信號復(fù)制、64階正交幅度調(diào)制（可選256階）以及最高10Gsps的最大數(shù)據(jù)速率（下行鏈路和上行鏈路）。5G-Advanced還探索了RedCap的新用例，包括用于工業(yè)質(zhì)量控制的視頻監(jiān)控，并討論了針對時間關(guān)鍵型通信的上行鏈路能力的改進。
此外，5G-Advanced為環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（見圖 4）引入了新目標，這些設(shè)備可從射頻波、光或運動中獲取能量。環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)有望支持廣泛的用例，從工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能物流（倉庫和存儲設(shè)施）到供應(yīng)鏈跟蹤等領(lǐng)域。
圖4. 展示環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備各種能量收集方式的示意圖。
加速擴展現(xiàn)實（XR）技術(shù)的應(yīng)用
擴展現(xiàn)實（XR）涵蓋了增強現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）和混合現(xiàn)實（MR），它為游戲、培訓(xùn)甚至復(fù)雜的醫(yī)療程序提供了沉浸式和交互式的體驗。5G-Advanced增強了對XR應(yīng)用的支持，改善了上行鏈路和下行鏈路的調(diào)度，并更有效地分配了帶寬和功率。5G-Advanced中探索的XR 關(guān)鍵特性包括：
1、使用戶設(shè)備（UE）的非連續(xù)接收（DRX）與 XR 流量的周期性保持一致，以節(jié)省電量。
2、利用搜索空間集組（SSSG）切換和物理下行鏈路控制信道（PDCCH）跳過機制來優(yōu)化容量。
3、實施具有多個物理上行鏈路共享信道（PUSCH）間隔的配置許可周期，允許用戶設(shè)備（UE）指示未使用的時段，以便由下一代基站（gNB）重新分配。
4、利用跨層協(xié)作技術(shù)，對XR視頻流中特定幀的傳輸進行優(yōu)先級排序。
5、支持XR服務(wù)所需的多個數(shù)據(jù)流（音頻、視頻、控制信號和信息收集信號）的同步傳輸，將各種服務(wù)流之間的時間差降至最低。
彌合5G與6G之間的差距
移動網(wǎng)絡(luò)運營商期望5G-Advanced 的新功能能夠拓寬他們所提供服務(wù)的范圍和規(guī)模，從醫(yī)院中的超可靠低時延通信（URLLC）服務(wù)，到覆蓋數(shù)百英里農(nóng)田的海量機器類通信（mMTC）智慧農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)。借助5G-Advanced，移動網(wǎng)絡(luò)運營商可以為自動駕駛汽車、智能電網(wǎng)以及倉庫和港口等物流設(shè)施提供無縫的專用網(wǎng)絡(luò)連接。最新的5G標準還將幫助移動網(wǎng)絡(luò)運營商及其客戶更有效地遵守服務(wù)水平協(xié)議，并滿足不斷提高的服務(wù)質(zhì)量指標。
5G-Advanced有望彌合這兩個標準之間的差距（見圖5），幫助行業(yè)為21世紀30年代6G基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備的廣泛部署做好準備。盡管6G仍是一個新興標準，但它將建立在5G-Advanced的關(guān)鍵創(chuàng)新成果之上，這些創(chuàng)新成果可實現(xiàn)高效的頻譜管理、擴大覆蓋范圍、超低延遲以及更高的吞吐量。
圖5. 5G-Advanced使5G更接近6G。
在3GPP的引領(lǐng)下，5G-Advanced 的開發(fā)工作與早期的6G探索工作同步進行。對于5G-Advanced，3GPP將專注于進一步完善用于融合通信與感知的信道建模，利用子帶全雙工技術(shù)提高容量并降低延遲，在更高頻率范圍內(nèi)驗證3GPP信道模型，以及在高中頻帶頻譜（7GHz至16GHz）擴展先進的MIMO技術(shù)，以便更高效地支持廣域覆蓋。
總結(jié)
5G-Advanced顯著提升了網(wǎng)絡(luò)效率、降低了延遲、提高了吞吐量并擴大了覆蓋范圍。作為仍在開發(fā)中的最新5G標準，它引入了許多新的創(chuàng)新成果，例如演進型MIMO技術(shù)、新的人工智能和機器學(xué)習(xí)能力，以及更新后的安全協(xié)議。5G-Advanced優(yōu)化了URLLC、降低RedCap和海量機器類通信（mMTC）技術(shù)，同時通過在公共和專用5G網(wǎng)絡(luò)上提供更具沉浸感的體驗，加速了擴展現(xiàn)實（XR）技術(shù)的應(yīng)用。值得注意的是，3GPP已經(jīng)在5G-Advanced的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上為6G做準備，為21世紀30年代即將到來的6G標準的廣泛實施鋪平了道路。
