秦鵬太，李愛華，姜怡，張昊，王瑋

（中國移動通信有限公司研究院，北京 100053）

0 引言

5G 是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎，可驅(qū)動千行百業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。目前全球5G 產(chǎn)業(yè)仍然處于發(fā)展初期，在業(yè)務(wù)場景演進、技術(shù)方案優(yōu)化、垂直行業(yè)能力適配、產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同發(fā)展等多方面仍需要持續(xù)推動。業(yè)界普遍認為，未來3～5 年仍是5G 發(fā)展的重要階段。為此，3GPP 在2021 年4 月舉行的PCG #46 次會議上首次確定以5G-Advanced 作為5G 網(wǎng)絡(luò)演進的理念，產(chǎn)業(yè)各界將從R18 開始為5G-Advanced 設(shè)計相關(guān)框架及技術(shù)方案。

在端到端通信網(wǎng)絡(luò)中，核心網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)連接的核心樞紐，是整個網(wǎng)絡(luò)拓撲的中心，需要兼容各種接入類型管理及控制；同時核心網(wǎng)又是通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行的匯聚點，對接各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用需求，是未來業(yè)務(wù)發(fā)展的發(fā)動機。因此，核心網(wǎng)的演進在5G-Advanced 端到端網(wǎng)絡(luò)演進過程中有著舉足輕重的作用。

5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)需具備“增能、智能、賦能”三個特性，進一步增強網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力及融合能力，推動網(wǎng)絡(luò)智能化變革，為千行百業(yè)用戶高效賦能，從表1 列舉的發(fā)展方向出發(fā)，驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)變革和能力全面升級，幫助行業(yè)用戶更好地利用5G 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)行業(yè)數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型。

表1 5G-Advanced網(wǎng)絡(luò)特性

1 基礎(chǔ)能力增強

5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)需要充分考慮基礎(chǔ)架構(gòu)演進及功能增強，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、組網(wǎng)方案、設(shè)備形態(tài)和服務(wù)能力上匹配復(fù)雜業(yè)務(wù)環(huán)境，從切片增強、ATSSS（Access Traffic Steering,Switching &Splitting，接入流量控制、切換和分流）增強、衛(wèi)星接入設(shè)計等方向推動網(wǎng)絡(luò)能力增強。

1.1 切片能力增強

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可基于統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源及設(shè)施隔離出多個虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò)，并且保證各虛擬網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)隔離性，以適應(yīng)多樣化業(yè)務(wù)。R17 中，網(wǎng)絡(luò)切片的基本功能以及技術(shù)方案已經(jīng)基本成熟，但在SLA 保障、切片管理、能力開放等方面仍需加強。5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)將針對以下三個方面進行增強，推動網(wǎng)絡(luò)切片更好地應(yīng)用于不同的通信業(yè)務(wù)。

一是實現(xiàn)SLA 保障增強。在切片使用者提出切片訂購需求后，可通過增強網(wǎng)絡(luò)能力保證切片服務(wù)質(zhì)量。需研究在當前切片/ 切片實例不能支持PDU 會話時保證業(yè)務(wù)連續(xù)性的方案；同時考慮增強網(wǎng)絡(luò)控制，使得終端可以按照策略在用戶注冊或者會話建立時請求合適的切片。

二是支持切片智能化管理。目前針對切片的配置與管理多數(shù)以人工為主，在網(wǎng)絡(luò)自動化趨勢推動下，需要提高網(wǎng)絡(luò)智能化水平，實現(xiàn)各個子域的切片管理相關(guān)的參數(shù)和接口的自動化閉環(huán)管理。

三是支持切片能力開放。結(jié)合垂直行業(yè)特點，更好地利用網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)于垂直行業(yè)。使用者可獲知網(wǎng)絡(luò)切片的資源使用情況，同時支持行業(yè)客戶對切片的監(jiān)控、查詢等管理需求。

1.2 ATSSS增強

R17 中，多連接接入流量切換與分流管理技術(shù)通過增強UE 和UPF 間數(shù)據(jù)分流、增加QoS 流的性能檢測等方案，使得UE 能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供的ATSSS 規(guī)則在3GPP接入和non-3GPP 接入之間實現(xiàn)流量控制、切換和拆分。

5G-Advanced 致力于實現(xiàn)多場景、多能力以及多接入的增強。除了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)場景，支持Branching Point、ULCL 以及LADN 等分流場景；針對GBR 和non GBR 業(yè)務(wù)流，支持redundant traffic steering 能力，提升可靠性；R16/R17 僅支持一個3GPP 接入（NR 或者LTE）和一個非3GPP 接入的業(yè)務(wù)建立場景，5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)支持更多接入的解決方案，如實現(xiàn)在相同PLMN 內(nèi)的兩個非3GPP 接入之間切換。

通過新一代多連接技術(shù)，將會實現(xiàn)更加快速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，增加帶寬、提升業(yè)務(wù)可靠性。短期來看，在家寬提速、Wi-Fi 室內(nèi)補盲等2C 場景，工業(yè)控制等2B場景有小規(guī)模商用前景，未來可廣泛推廣，應(yīng)用于智能辦公、智慧工廠等對網(wǎng)絡(luò)延遲敏感的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

1.3 衛(wèi)星接入增強

5G 與衛(wèi)星通信的融合是未來空天一體的基礎(chǔ)，如圖1 所示，R17 已支持衛(wèi)星作為接入和回傳與5G 融合的兩種方式，同時支持衛(wèi)星彎管模式接入時固定TA 條件下的移動性管理，衛(wèi)星作為接入和回傳時的會話管理、QoS控制以及衛(wèi)星覆蓋多國家的選網(wǎng)機制等技術(shù)問題。

圖1 衛(wèi)星作為接入和回傳與5G融合的兩種方式

但R17 仍然沒有完全解決移動TA 情況下的移動性管理、業(yè)務(wù)連續(xù)性等問題，RAN 在R17 也提出了針對不連續(xù)衛(wèi)星覆蓋的優(yōu)化需求。因此5G-Advanced 將對5G與衛(wèi)星通信融合技術(shù)在衛(wèi)星作為接入和衛(wèi)星作為回傳兩方面進行增強和完善。

（1）在衛(wèi)星作為接入方面

1）針對衛(wèi)星不連續(xù)覆蓋的情況，實現(xiàn)移動性管理方面的優(yōu)化，可對UE 進行預(yù)測、喚醒，支持組播和廣播等能力；

2）在移動情況時，支持再生模式下的移動性管理和會話管理的優(yōu)化增強方案。

（2）在衛(wèi)星作為回傳方面

1）增強5G 系統(tǒng)對衛(wèi)星回傳質(zhì)量變化的適配，提供基于包檢測的動態(tài)QoS 控制以及回傳質(zhì)量信息開放等機制，實現(xiàn)對衛(wèi)星回傳帶寬受限或者QoS 變化等情況的更好支持；

2）分析UPF 在低軌衛(wèi)星上部署的可行性，探討通過星上UPF 實現(xiàn)基于衛(wèi)星的邊緣計算和本地環(huán)回等降低回傳時延的技術(shù)方案。

2 新業(yè)務(wù)支持

隨著科技飛速發(fā)展，5G 需要進一步面向新興行業(yè)需求，加速推動網(wǎng)絡(luò)能力升級迭代。5G-Advanced 關(guān)注新業(yè)務(wù)支持能力，包括未來網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)主體XR（Extended Reality，擴展現(xiàn)實）、IMS（IP Multimedia Subsystem，IP 多媒體系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)演進、近距通信業(yè)務(wù)以及位置增強服務(wù)等，5G-Advanced 需要實現(xiàn)交互式通信能力增強，以滿足向交互式、沉浸式、開放式等方向演進的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，使能社會及個人消費體驗升級。

2.1 XR與媒體業(yè)務(wù)

5G 時代，新媒體業(yè)務(wù)層出不窮，如直播、短視頻等，其業(yè)務(wù)特征與傳統(tǒng)文本、語音等業(yè)務(wù)不同，對于網(wǎng)絡(luò)傳輸提出了更為嚴苛的要求。多媒體業(yè)務(wù)編解碼以幀為單位，幀內(nèi)包存在關(guān)聯(lián)，若幀內(nèi)有包丟失，則已接收的幀內(nèi)數(shù)據(jù)包均失效；業(yè)務(wù)流傳輸過程中對于網(wǎng)絡(luò)帶寬需求不固定，例如：媒體流幀傳輸具有周期性和突發(fā)性，視頻點播業(yè)務(wù)在開啟視頻時帶寬需求大，平穩(wěn)播放后帶寬需求降低。

現(xiàn)有5G 系統(tǒng)對同一業(yè)務(wù)流均采用相同的處理方式，不能針對流內(nèi)的不同特點進行靈活高效的調(diào)度?；赬R與媒體業(yè)務(wù)特性，5G-Advanced 將制定QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）及傳輸增強方案，以提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率，優(yōu)化用戶體驗。主要包括如下三個方面：

一是解決當前網(wǎng)絡(luò)以IP 包為粒度進行調(diào)度，丟包后幀內(nèi)包繼續(xù)傳輸?shù)膯栴}。

二是解決當前網(wǎng)絡(luò)以五元組/三元組為最小QoS 控制粒度，針對同一QoS 流的業(yè)務(wù)流采用相同的處理機制，網(wǎng)絡(luò)擁塞時不區(qū)分幀的重要性執(zhí)行丟包，導(dǎo)致重要幀丟失的問題。

三是解決當前網(wǎng)絡(luò)調(diào)度方式未考慮業(yè)務(wù)突發(fā)特性，不能根據(jù)業(yè)務(wù)特性實時調(diào)整QoS 策略，導(dǎo)致視頻開始播放時等待時間長等問題。

2.2 下一代實時通信業(yè)務(wù)

作為多媒體音視頻實時通信系統(tǒng)，當前IMS 系統(tǒng)依舊在沿用3GPP R15 中的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，R16 與R17 均未對IMS 進行架構(gòu)增強。隨著實時通信需求日漸增加，提升業(yè)務(wù)體驗、豐富業(yè)務(wù)內(nèi)涵已成為5G 時代IMS 網(wǎng)絡(luò)演進的必然趨勢。5G-Advanced 將實現(xiàn)IMS 架構(gòu)增強-下一代實時通信（NG-RTC,Next Generation-Real Time Communication），通過對IMS 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能的增強滿足實時通信新業(yè)務(wù)特性，主要包含以下三個增強點：

一是支持MMTel（Multi Media Telephony，多媒體電話）業(yè)務(wù)新需求，MMTel 業(yè)務(wù)面向2C 用戶支持AR 通信，將視頻通信與AR 能力結(jié)合；面向2B 用戶提供三方可信任標識的鑒權(quán)和顯示。

二是支持Data Channel 機制，對IMS 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進行增強支持Data Channel，在呼叫媒體面之外增加數(shù)據(jù)交換通道，在呼叫前和呼叫中提供新通話應(yīng)用的入口，拓展多媒體實時通信業(yè)務(wù)場景。

三是IMS 媒體控制接口的服務(wù)化，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)媒體控制接口與Data Channel 媒體控制接口進行服務(wù)化方案的可行性研究。

該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)增強具備開放、敏捷、靈活的特性，可以為用戶提供除高清音視頻之外更加豐富的實時通信交互服務(wù)，支撐行業(yè)更高效地進行業(yè)務(wù)探索和創(chuàng)新，豐富IMS 網(wǎng)絡(luò)生態(tài)。

2.3 近距通信業(yè)務(wù)

ProSe（Proximity-based Services，近距通信業(yè)務(wù)）作為一種基于3GPP 通信系統(tǒng)的近距離直接通信技術(shù)，是3GPP 實現(xiàn)D2D（Device-to-Device，設(shè)備到設(shè)備）通信技術(shù)的業(yè)務(wù)名稱，旨在通過實現(xiàn)近距離范圍內(nèi)用戶設(shè)備的直接通信，降低對服務(wù)基站的負荷。3GPP R17 中，ProSe 與5G 技術(shù)首次結(jié)合，制定了5G 支持Prose 的架構(gòu)，支持基于PC5 的終端直接發(fā)現(xiàn)功能，以及單播、廣播和組級通信三種直接通信能力，同時支持通過終端到網(wǎng)絡(luò)的單跳中繼以及PC5/Uu 路徑選擇策略。

5G-Advanced 將對Prose 進行以下五個方面的能力增強：

一是對PC5 UE-to-Network 中繼進行增強，包括支持多跳中繼、支持層2 方案的跨gNB 路徑切換時的業(yè)務(wù)連續(xù)性，以及支持通過直接通信和間接通信路徑同時傳輸數(shù)據(jù)等。

二是支持PC5 UE-to-UE 中繼，包括單跳中繼和多跳中繼。

三是制定PC5 和Uu 兩種直接通信路徑的切換方案。

四是支持Non-3GPP 接入，PC5 將支持通過non-3GPP 接入的直接通信和發(fā)現(xiàn)功能。

五是制定UE-to-Network 中繼情況下遠端UE 使用緊急呼叫業(yè)務(wù)的方案。

ProSe 具備臨近特性和數(shù)據(jù)直通特性，可以有效提高頻譜利用率，擴展通信應(yīng)用，將在5G-Advanced 架構(gòu)演進中占據(jù)重要地位。

2.4 位置定位增強

eLCS（enhanced LoCation Services，增強的位置服務(wù)）將更多的位置服務(wù)能力引入到5G 網(wǎng)絡(luò)。如圖2 所示，R16標準定義了基于服務(wù)化的5G 定位能力架構(gòu)，5G-Advanced將對LCS 架構(gòu)持續(xù)增強，主要包含如下方面：

圖2 eLCS定位架構(gòu)

一是功能增強，出于安全考慮，進行邊緣場景下的LCS 架構(gòu)增強；引入通過用戶面?zhèn)鬏敹ㄎ恍帕畹姆桨?，進一步降低定位時延。

二是定位信息的協(xié)同增強，推動定位服務(wù)從NWDAF獲取信息以增加UE 定位精度；考慮UE 移動定位服務(wù)連續(xù)性的研究演進。

三是新型定位服務(wù)載體，引入低功耗終端定位場景，實現(xiàn)更加靈活和有效的周期定位和觸發(fā)定位，采用低功率終端提供低功耗高精度定位，降低用戶整體功耗。

5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)中定位能力增強可進一步提高定位精度和時延，在室內(nèi)定位增強、接入安全監(jiān)管等方面得到應(yīng)用。

3 分布式智能化

隨著5G 網(wǎng)絡(luò)的演進，網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)運維的復(fù)雜性也相應(yīng)增加，這就要求網(wǎng)絡(luò)是一個高度智能化、高度自動化的自主網(wǎng)絡(luò)。5G-Advanced 力求形成一個應(yīng)用廣泛、分布與集中相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)智能化處理體系，以應(yīng)對更加多樣化的業(yè)務(wù)需求，使5G 網(wǎng)絡(luò)更好地服務(wù)各行各業(yè)，同時借助數(shù)字孿生技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)進行更好的監(jiān)測和控制。

3.1 網(wǎng)絡(luò)智能化

3GPP 在R15 首次引入NWDAF 智能實體，目前已經(jīng)歷3 個版本，基于NWDAF 的應(yīng)用場景、智能架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)能力、信令流程等已初步完成定義。5G-Advanced網(wǎng)絡(luò)將聚焦于面向商用部署的分布式智能架構(gòu)、新型分析機制和應(yīng)用案例的研究，并拓展與周邊系統(tǒng)之間的智能協(xié)同。體現(xiàn)在如下三個方面：

一是支持分布式智能架構(gòu)，研究基于聯(lián)邦學習、在線學習等智能架構(gòu)，解決面向商用的數(shù)據(jù)隱私、模型實時更新等問題，支持跨運營商的國際漫游架構(gòu)。

二是支持新型分析機制和案例，研究智能策略的有效推薦、UE 訂閱網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果等，支持精細化智能定位等新應(yīng)用案例。

三是加強智能網(wǎng)絡(luò)跨域協(xié)同，支持與網(wǎng)管域智能協(xié)作，推動與V2X（Vehicle To Everything，車連網(wǎng)）等系統(tǒng)的深入?yún)f(xié)作，支持異廠家訓練模型的共享。

面向5G-Advanced 的網(wǎng)絡(luò)智能化架構(gòu)及能力增強突出了對運營商所關(guān)心問題的解決，更契合運營商提升網(wǎng)絡(luò)智能化水平的實際需求，助力運營商網(wǎng)絡(luò)向高度智能化階段的演進。

分布式智能化架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 分布式智能化架構(gòu)

3.2 AI/ML業(yè)務(wù)

隨著人工智能技術(shù)和機器學習技術(shù)的廣泛普及，基于AI（Artificial Intelligence，人 工 智 能）/ML（Machine Learning，機 器 學 習）的 推 理 面 臨IDC（Internet Data Center，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）計算量大、高數(shù)據(jù)率低時延需求對網(wǎng)絡(luò)要求高及信息隱私保護問題，為解決上述問題，AI/ML 分割技術(shù)被提出，推理任務(wù)可由終端、邊緣節(jié)點和云節(jié)點獨立或共同完成，減輕云端及網(wǎng)絡(luò)側(cè)壓力，保障用戶隱私。

為支持AI/ML 業(yè)務(wù)，5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)專注以下三方面能力增強：

一是為AI/ML 服務(wù)提供智能傳輸支持，通過5GS 策略增強，包括AM 策略、SM 策略和UE 策略增強等來保證傳輸質(zhì)量。

二是制定針對監(jiān)控終端及與其相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源使用情況并對外開放的技術(shù)方案，如終端位置、行為與運動情況等終端信息，終端所在基站的負載、擁塞情況等可開放給外部應(yīng)用。

三是支持應(yīng)用可根據(jù)終端自身情況及其通信條件進行分割點選擇與調(diào)整、推理模型下載與傳輸、聯(lián)邦學習成員選擇與調(diào)整等。

5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)將推動AI/ML 的業(yè)務(wù)流程與通信網(wǎng)絡(luò)更好地融合，保證高速高質(zhì)高實時性的模型傳輸，同時AI/ML 將更好協(xié)同包含通信網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)各領(lǐng)域的智能化能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化轉(zhuǎn)型。

3.3 數(shù)字孿生

隨著5G 向5G-Advanced/6G 演進，網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)運維的復(fù)雜性也相應(yīng)增加，要求網(wǎng)絡(luò)具備高度智能化和高度自動化。這不但要求網(wǎng)絡(luò)能根據(jù)自身和環(huán)境的變化，自動調(diào)整以適應(yīng)快速變化的需求，也要求網(wǎng)絡(luò)能根據(jù)業(yè)務(wù)和運維要求，自動完成網(wǎng)絡(luò)管理和更新。

面向5G-Advanced 的數(shù)字孿生技術(shù)可創(chuàng)建一個虛實等效的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)，有效提升網(wǎng)絡(luò)運維的自動化管理水平。體現(xiàn)在如下三個方面：

一是對網(wǎng)絡(luò)進行更好的監(jiān)測，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)、流量等更好的預(yù)測和統(tǒng)計，以便及時做好運維的策略調(diào)整。

二是針對必要的網(wǎng)絡(luò)變更在孿生虛擬環(huán)境中提前進行仿真、試驗和評估，使得網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)更平穩(wěn)、更可靠、更健壯。

三是對網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的故障或性能下降提前做出預(yù)警，在數(shù)字孿生環(huán)境中進行分析，將分析結(jié)果反應(yīng)到實際網(wǎng)絡(luò)。在流量異常變動的情況下，利用孿生網(wǎng)絡(luò)可提前預(yù)測業(yè)務(wù)質(zhì)量的潛在變化，確定影響的客戶類型及影響程度。

運營商借助5G-Advanced 數(shù)字孿生技術(shù)，可大幅提升網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化管理水平，保持網(wǎng)絡(luò)運行和運營的穩(wěn)定性和可靠性，力爭使得網(wǎng)絡(luò)始終處于效率最優(yōu)狀態(tài)。

4 垂直行業(yè)能力增強

5G-Advanced 關(guān)注面向垂直行業(yè)的能力增強。面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、礦山、港口、醫(yī)療健康等不同行業(yè)的業(yè)務(wù)需求，5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)不但需要提供差異化的業(yè)務(wù)體驗，更需要對業(yè)務(wù)結(jié)果提供確定性的SLA 保障。5G-Advanced 需要充分考慮對行業(yè)業(yè)務(wù)的確定性體驗保障，包括實時業(yè)務(wù)感知、調(diào)度，并最終形成整體的控制閉環(huán)。針對不同行業(yè)，5G-Advanced 需借助于5G LAN（Local Area Network，局域網(wǎng)）、NPN（Non Public Network，非公共網(wǎng)絡(luò)）等方案，切實滿足行業(yè)所需的業(yè)務(wù)隔離和數(shù)據(jù)安全等系列需求。

4.1 5G LAN增強

5G LAN 是3GPP R16 版本新增的面向垂直行業(yè)的重要特性，用于滿足工業(yè)終端的群組管理與隔離通信需求，基于5G 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛擬“局域網(wǎng)”，支持第三方應(yīng)用對終端進行靈活群組管理，群組內(nèi)終端可進行二層和三層的點對點以及點對多點通信，不同群組終端之間實現(xiàn)通信隔離。但R16 版本的5G LAN 技術(shù)在跨SMF 的組管理等方面并未進行標準化。

5G-Advanced 將在組管理和組通信方面進行持續(xù)演進和完善：

一是在組管理方面，實現(xiàn)無需提前簽約的動態(tài)組管理能力，使終端可以在一定條件下動態(tài)建組，同時實現(xiàn)組成員粒度的組屬性設(shè)置、修改、組狀態(tài)上報和組管理的能力開放，擴展AF 對5G VN 組的管理控制能力。

二是在組通信方面，增強5G VN 組的組網(wǎng)、通信能力。實現(xiàn)跨SMF 和跨運營商的組通信、支持特定組屬性（如基于特定區(qū)域或者QoS 要求等）的組用戶間的通信以及同一用戶同時在不同組屬性的多組間通信場景。

5G LAN 組管理和組通信增強如圖4 所示：

圖4 5G LAN組管理和組通信增強

4.2 NPN增強

NPN 可滿足垂直行業(yè)客戶構(gòu)建專用私有網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需求。經(jīng)過R16 和R17 版本的迭代增強，3GPP 已較為全面地定義了NPN 標準化方案，包括基于運營商大網(wǎng)的PNI-NPN（Public Network Integrated Non-Public Network，公共網(wǎng)絡(luò)集成NPN）和獨立組網(wǎng)的SNPN（Stand-alone Non-Public Network，獨立NPN）兩種私網(wǎng)模式。在SNPN 方案中，用戶可通過網(wǎng)絡(luò)對白名單終端進行配置，也可以通過第三方存儲的鑒權(quán)數(shù)據(jù)在多個SNPN 網(wǎng)絡(luò)中注冊使用業(yè)務(wù)。

在5G-Advanced 中，將對NPN 尤其是SNPN 在以下方面進行增強完善：

一是支持SNPN 之間的業(yè)務(wù)移動性，包括空閑態(tài)和連接態(tài)。

二是增強SNPN 能力，以支持非3GPP 接入方式。

三是對Onboarding 能力進行增強，一方面增強PNINPN 支持基于控制面的遠程鑒權(quán)數(shù)據(jù)配置，另一方面制定Onboarding SNPN 支持多個Provisioning Server 并獲取server 信息的方案。

四是支持通過本地NPN 提供本地業(yè)務(wù)，制定用戶發(fā)現(xiàn)、選擇和接入本地SNPN 以及本地業(yè)務(wù)的方案。

4.3 確定性網(wǎng)絡(luò)

確定性網(wǎng)絡(luò)TSN（Time-Sensitive Network，時間敏感網(wǎng)絡(luò)）是解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)確定性傳輸需求的關(guān)鍵技術(shù)，也是5G 網(wǎng)絡(luò)的主要驅(qū)動力之一。3GPP R16 版本中，該技術(shù)方案主要是將5G 網(wǎng)絡(luò)作為一個傳輸節(jié)點嵌入現(xiàn)有的TSN系統(tǒng)中，實現(xiàn)5G 用戶面端到端的高精度時間同步，初步實現(xiàn)有界時延、低抖動、高可靠性的確定性傳輸。3GPP R17 版本進一步完善并增強了5G 網(wǎng)絡(luò)對IEEE TSN 協(xié)議的支持程度，5G 系統(tǒng)可獨立支持確定性網(wǎng)絡(luò)機制，在支持以太報文傳輸?shù)幕A(chǔ)上，進一步支持IP 報文的確定性傳輸，可承載更廣泛的時延敏感業(yè)務(wù)。

5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)將從如下方面進行能力增強：

一是制定UE 和AF（Application Function，應(yīng)用功能）獲取時間同步狀態(tài)信息的技術(shù)方案，包括無線和核心網(wǎng)判斷時間同步狀態(tài)信息，實現(xiàn)信息請求和傳遞，以及相關(guān)的業(yè)務(wù)管理等。

二是設(shè)計AF 發(fā)起的高可靠請求方案，支持報文誤碼率的QoS 方案。

三是支持和TSN 傳輸網(wǎng)的交互機制，以支持更低的時延和抖動。

4.4 支持無人機系統(tǒng)

3GPP 已經(jīng)著眼于通信網(wǎng)絡(luò)與無人機產(chǎn)的深度融合，經(jīng)歷3 個版本演進，4G/5G 網(wǎng)絡(luò)與無人機產(chǎn)業(yè)的結(jié)合已經(jīng)取得階段性成果：R15+R17 已經(jīng)確定4G/5G 通信網(wǎng)絡(luò)支持無人機的整體方案，包含支持UAV（Unmanned Aerial Vehicle，無人機）用戶簽約，通過定義UAV 的專用標識，實現(xiàn)UAV 系統(tǒng)的接入管理、授權(quán)認證，同時面向飛行監(jiān)控、C2 通信、UAVC（UAV controller，無人機控制機）配對關(guān)聯(lián)等需求，進行網(wǎng)絡(luò)能力適配增強。

5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)研究RID（Remote ID，遠程標識）廣播、5GS/EPS互通、DAA（Detection and Avoidance，檢測避障）等通用性解決方案，同時設(shè)計支持無人機應(yīng)用服務(wù)遷移方案；研究UAV 專用頻段引入的可行性；制定在UAV 飛行等環(huán)節(jié)體現(xiàn)更多的5G 網(wǎng)絡(luò)增值能力，協(xié)同解決電子圍欄、航線管理等需求；研究無人機監(jiān)管功能本地化等潛在應(yīng)用實例及能力。

無人機系統(tǒng)支撐架構(gòu)如圖5 所示。

圖5 無人機系統(tǒng)支撐架構(gòu)

4.5 多播廣播增強

如圖6 所示，R17 定義了組播廣播的基本架構(gòu)以及網(wǎng)元功能，通過對現(xiàn)有網(wǎng)元功能增強，實現(xiàn)多播組播業(yè)務(wù)的基本能力。面向多播廣播增強業(yè)務(wù)模式、場景能力增強等方向，5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)AF 觸發(fā)的組播模式切換、多播數(shù)據(jù)接收、基站共享增強三個能力。具體包括：

圖6 多播廣播增強架構(gòu)

一是制定AF 觸發(fā)的組播模式切換方案，AF 根據(jù)自身判斷和需求，動態(tài)觸發(fā)多播群組建立，實現(xiàn)從單播向組播的模式切換。

二是設(shè)計Inactive 態(tài)的多播數(shù)據(jù)接收方式，UE 進入非活動狀態(tài)時，能接收多播數(shù)據(jù)。

三是支持基站共享場景增強場景，基站共享時采用共用空口資源，兩個運營商可分別進行獨立業(yè)務(wù)運營。

5 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)演進

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用發(fā)展需要結(jié)合成熟的工業(yè)技術(shù)及方案，5G-Advanced 將引入無源物聯(lián)、能力簡化等新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，促進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通信系統(tǒng)的進一步融合。在5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)中，既可實現(xiàn)從周圍環(huán)境捕捉無線電磁能量，進行數(shù)據(jù)或位置傳輸，又可實現(xiàn)面向高速率傳輸且有一定節(jié)電需求的能力簡化，滿足不同類型物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求，構(gòu)建一個層次化的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和能力體系。

5.1 無源物聯(lián)網(wǎng)

無源物聯(lián)是一種新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也被稱為Passive IoT。相比傳統(tǒng)RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）技術(shù)，無源物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)務(wù)體驗看，標簽的讀寫區(qū)域更大，識別準確率更高；從市場前景看，客戶無需更換新標簽即可應(yīng)用此技術(shù)，通信運營商可將激勵源和接收器與室內(nèi)小站相結(jié)合，故可幫助運營商拓展新的市場。

面向5G-Advanced 的無源物聯(lián)網(wǎng)包括兩大典型應(yīng)用場景：

一是資產(chǎn)追蹤類，希望低成本實現(xiàn)資產(chǎn)/ 物料管理無紙化和自動化，要求ID 識別類標簽超低成本（＜1 元），且免電池維護。

二是畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)，海量傳感類終端（＞100 萬/農(nóng)場）電池維護成本高，要求終端低成本免電池，支持可拋棄式部署，可達到百億級連接規(guī)模。

無源物聯(lián)網(wǎng)存在兩大類技術(shù)方案，即標簽弱管理方案和標簽強管理方案。在標簽弱管理方案中，標簽無需接入網(wǎng)絡(luò)，標簽對于5G 網(wǎng)絡(luò)是不可見的，網(wǎng)絡(luò)對標簽無策略控制和計費能力，標簽弱管理方案部署簡單，但運營商的價值體現(xiàn)較弱；在標簽強管理方式中，標簽需以UE 形式接入到5G 網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)需對標簽進行認證，網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)策略控制和計費管理，標簽強管理方案相對復(fù)雜，其盈利模式待進一步的研究。

5G-Advanced 無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究處于起步階段，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、技術(shù)方案、運營模式等方面尚待深入研究，需通信網(wǎng)、無源物聯(lián)網(wǎng)等各方產(chǎn)業(yè)加強投入，開展聯(lián)合研究，力爭早日在業(yè)界達成共識。

Passive IoT 場景如圖7 所示：

圖7 Passive IoT場景

5.2 能力簡化技術(shù)

REDCAP（Reduced Capability，能力簡化）是適用于較高速率傳輸、有一定節(jié)電需求等場景的新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。當前在3GPP 已完成R17 REDCAP 架構(gòu)課題研究，正在開展接口協(xié)議的定義，在R18 繼續(xù)開展第二階段的特性增強研究。

REDCAP 有三類典型應(yīng)用場景，具體包括：

一是視頻監(jiān)控，如智能車載監(jiān)控、泛安防監(jiān)控等。上行帶寬2～4 Mbps（經(jīng)濟型）或7.5～25 Mbps（高端），可靠性99%～99.9%。

二是智能穿戴，如智能手表等。下行帶寬5～50 Mbps，上行帶寬2～5 Mbps，電池續(xù)航一周左右。

三是工業(yè)傳感，如園區(qū)預(yù)測性生產(chǎn)維護等。上行帶寬＜2 Mbps，時延＜100 ms，電池續(xù)航可達幾年。

5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持REDCAP 能力，其方案包括如下四個方面：

一是從端到端層面，簡化移動性管理以及會話管理等流程/ 信令，進一步降低UE 復(fù)雜度。

二是網(wǎng)絡(luò)側(cè)定義面向REDCAP 的新終端類型，用作基本特性的選擇，并實現(xiàn)面向REDCAP 的差異化計費能力。

三是基于簽約等信息，網(wǎng)絡(luò)側(cè)實現(xiàn)限制UE 使用REDCAP 能力，如通過簽約。

四是基于RAN 側(cè)結(jié)論，根據(jù)新的終端類型，更新eDRX 取值范圍、eDRX 協(xié)商等機制。

面向高速率物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，針對5G-Advanced能力簡化技術(shù)，產(chǎn)業(yè)界有較高的期待，但仍需解決較多技術(shù)困難與問題方可走向技術(shù)成熟。

6 結(jié)束語

本文重點介紹了面向5G-Advanced 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)演進，為5G 網(wǎng)絡(luò)的下一階段發(fā)展提供方向和指導(dǎo)。5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)將圍繞“增能、智能、賦能”三大方向持續(xù)演進，在基礎(chǔ)能力增強、新業(yè)務(wù)支持、分布式智能化、垂直行業(yè)能力增強、物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)增強等方向不斷完善網(wǎng)絡(luò)能力。5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)將增強網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，提升網(wǎng)絡(luò)切片、流量控制等基礎(chǔ)能力，面向新型業(yè)務(wù)類型提供定制化解決方案，為面向地?？仗煲惑w化的全融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)奠定好基礎(chǔ)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力的全面提升；5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)將持續(xù)提升網(wǎng)絡(luò)智能化水平，面對通信網(wǎng)絡(luò)海量的數(shù)據(jù)資源，5G-Advanced 需繼續(xù)與大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)結(jié)合，從網(wǎng)元智能到網(wǎng)管智能協(xié)作，實現(xiàn)跨層跨域的智能化能力滲透，降低網(wǎng)絡(luò)管理成本，充分發(fā)揮通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化效應(yīng)，實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)字價值挖掘；5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)將持續(xù)賦能垂直行業(yè)，兼顧與垂直行業(yè)融合帶來的多樣化需求，實現(xiàn)更為精準的差異化服務(wù)能力及業(yè)務(wù)保障，在提供交互式通信、廣播通信增強等解決方案的同時，推動與無人機等專業(yè)系統(tǒng)的深度融合，提供高匹配、高隔離、高安全的一體式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，促進網(wǎng)絡(luò)價值的多元化發(fā)展，為千行百業(yè)用戶高效賦能。

3GPP R18 標準的啟動標志著5G-Advanced 大幕拉開，產(chǎn)業(yè)界的相關(guān)研究工作正式啟動，隨著通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式的變革，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游通力協(xié)作，為5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供可參考的場景需求和技術(shù)方向，不斷完善5G-Advanced 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及能力，不斷促進產(chǎn)業(yè)共識，共同推動5G 邁入發(fā)展新階段。