摘 要:當前,5G/F5G雙千兆網(wǎng)絡高速發(fā)展,新的業(yè)務需求更加多樣化、復雜化,對5G/F5G雙千兆網(wǎng)絡能力提出了更高要求。超寬帶5.5G是5G/F5G下一步升級演進的必由之路,已在產業(yè)形成共識。隨著無線網(wǎng)絡5.5G、固定網(wǎng)絡F5.5G和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡Net5.5G標準節(jié)奏明確,頻譜策略清晰,關鍵技術及多樣應用場景驗證通過,加速推動超寬帶5.5G萬兆網(wǎng)絡商用,而十倍網(wǎng)絡能力提升將觸發(fā)千行百業(yè)釋放更強大的數(shù)字生產力。對此,需充分發(fā)揮政府、通信企業(yè)和終端生態(tài)等不同主體在新時代下的創(chuàng)新力量,打通產業(yè)鏈從技術、產品到終端、生態(tài)應用的通道,實現(xiàn)超寬帶5.5G產業(yè)的不斷自我升級進化,助推“寬帶中國”向 “超級寬帶中國”發(fā)展,加快建設網(wǎng)絡強國,為我國數(shù)字經(jīng)濟高質量發(fā)展提供堅實的基礎網(wǎng)絡能力支撐和創(chuàng)新動能。
關鍵詞:超級寬帶中國;超寬帶; 5.5G; F5.5G; Net5.5G;萬兆
目前5G進入高速發(fā)展期,截至2022年底,全球5G用戶數(shù)超過10億,千兆寬帶用戶數(shù)達到1億,行業(yè)應用超過2萬種。
在ToC領域。5G繼續(xù)保持高速發(fā)展,截至2022年底,全球已經(jīng)商用243張5G網(wǎng)絡(GSA統(tǒng)計),為同期4G商用網(wǎng)絡數(shù)的1.9倍。2022年底,5G用戶數(shù)超過10億(GSMA統(tǒng)計),為同期4G用戶數(shù)的7倍。5G用三年時間走完4G五年的發(fā)展歷程。
在ToH領域。2020年2月歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)正式發(fā)布F5G,解決了固網(wǎng)產業(yè)碎片化和代際不清晰的問題,定義了eFBB(增強超寬帶)、FFC(全光聯(lián)接)、和GRE(可保障品質體驗)三個典型技術特征,全球固網(wǎng)產業(yè)形成合力并進入快車道。截至2022年底,千兆寬帶用戶數(shù)已達到1億。在家庭環(huán)境下,千兆接入在中國和很多發(fā)達國家已經(jīng)成為普遍服務。
在ToB領域。隨著5G/F5G網(wǎng)絡的普及,基礎網(wǎng)絡服務也從ToC/ToH擴展到ToB領域,以5G為代表的聯(lián)接技術實現(xiàn)了與行業(yè)應用的深度融合。截至2022年底,5G行業(yè)應用已超過2萬個,逐步從生產輔助系統(tǒng)走向核心生產系統(tǒng)。良好的網(wǎng)絡基礎,為各行各業(yè)數(shù)字化轉型提供了強有力的支撐。
隨著5G的繁榮發(fā)展,新的業(yè)務需求更加多樣化、復雜化。
在個人業(yè)務方面。人類一直在追求更好的體驗。“元宇宙”概念的持續(xù)火熱,XR向著超高清、3D、沉浸式實時交互的方向快速推進。以3D顯示為例,在光學、算法、芯片、編解碼、3D影像合成、3D影像顯示等技術的快速推動下,已從穿戴式3D發(fā)展至無需佩戴任何輔助設備的裸眼3D,掃除了3D大規(guī)模商用的障礙之一。此外,云和AI為裸眼3D上游內容制作提供了有力保障,并已取得可喜進展。AIGC的快速發(fā)展,則大幅提升了內容創(chuàng)作的效率和質量,勢必成為未來內容制作的核心模式。內容的高效創(chuàng)作,特別是3D內容的蓬勃發(fā)展,將有力地推動移動用戶DOU持續(xù)增長,驅動網(wǎng)絡能力持續(xù)提升。因此,隨著XR、全息通信等沉浸式業(yè)務的逐步成熟,聯(lián)接體驗從千兆1Gbps走向萬兆10Gbps,移動DoU將從現(xiàn)在的15GB上升到100GB,對時延和泛在聯(lián)接也提出更高要求。
在物聯(lián)應用方面。2022年中國物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)已超過人的連接數(shù),物聯(lián)應用的爆發(fā)式增長已成確定性的大趨勢。一方面,RedCap規(guī)模商用加速。RedCap通過簡化終端設計復雜度,簡化5G系統(tǒng)配置和相應的業(yè)務流程,實現(xiàn)降低RedCap終端芯片和模組的成本、降低終端功耗等目的,預計到2023年底,將有50+款RedCap商用終端在智慧電力、智慧安防、智慧制造等各個場景開始得到應用。另一方面,在多個行業(yè)應用實踐中,市場對Passive IoT無源物聯(lián)技術的需求也日益旺盛。免電池、免維護、易部署的Passive IoT在工業(yè)制造、物流、能源、醫(yī)療、畜牧、倉儲、交通、家居等領域具有廣泛應用前景,已成為千億級移動物聯(lián)網(wǎng)連接場景的主要來源。相比傳統(tǒng)技術,Passive IoT以相同的成本,卻可提供上行通信能力以及10倍覆蓋能力,提升10%-30%的生產效率。Passive IoT現(xiàn)已在海爾制造等多家工廠的倉儲、制造、物流、消費等價值場景實際部署,相信5G物聯(lián)將進一步收編傳統(tǒng)蜂窩物聯(lián)和其他碎片化物聯(lián),通過引入RedCap/Passive IoT技術,開辟千億級聯(lián)接的新藍海市場。
在行業(yè)數(shù)字化方面。“推進新型工業(yè)化”、“促進數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟深度融合”是我國的發(fā)展戰(zhàn)略。《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》 《5G應用“揚帆”行動計劃(2021-2023年)》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組2022年工作計劃》等多份文件均提出打造5G全連接工廠,拓展“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”典型應用場景,促進5G在工業(yè)生產中由“局部單點”向“生產全局”、由“外圍應用”向“生產核心”的創(chuàng)新發(fā)展,加快推動工業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉型步伐。截至2022年底,全國已建設部署5G行業(yè)專網(wǎng)8600張。隨著工業(yè)數(shù)字化的深入和產業(yè)的創(chuàng)新升級,已經(jīng)逐步涌現(xiàn)出更豐富的需求,包括更多種類、更高頻次的數(shù)據(jù)采集,更低時延、更高可靠性的數(shù)據(jù)通信,以及海量的實時數(shù)據(jù)分析與應用,這些新的應用場景對5G網(wǎng)絡能力提出新的要求。比如,煤礦遠程視頻監(jiān)控及控制需要1Gbps上行帶寬,工業(yè)機器人實時控制的網(wǎng)絡時延要求在20微秒以內,電網(wǎng)調度要求網(wǎng)絡的可靠性達到6個9。這意味著,5G網(wǎng)絡需要在上行帶寬、時延及可靠性等方面,持續(xù)大幅提升網(wǎng)絡能力。
新業(yè)務和商業(yè)創(chuàng)新需要基礎網(wǎng)絡能力持續(xù)提升,目前6G還處于早期研究階段,因此,超寬帶5.5G是5G/F5G網(wǎng)絡下一步升級演進的必由之路,對此產業(yè)界在加速形成共識。
(一)產業(yè)標準節(jié)奏明確
5.5G已經(jīng)開啟標準化的進程,將通過3GPP Release18、Release19、Release20三個版本定義5.5G技術規(guī)范,持續(xù)豐富5.5G的技術內涵,而Release18 版本將于2024年H1凍結;F5.5G已經(jīng)從產業(yè)倡議落地標準設計,ETSI也于去年9月份發(fā)布F5G Advanced產業(yè)白皮書,牽頭定義的F5.5G第一個標準版本Release3將于2024年H1凍結。國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務組(IETF)、電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)也全面開展了SRv6、Wi-Fi 7、800GE等Net5.5G第一階段相關的標準工作,相關標準將于2024年全面發(fā)布。
(二)頻譜資源策略清晰
頻譜資源是無線網(wǎng)絡的基石。5.5G產業(yè)正共同推進Sub100GHz頻譜走向NR:一方面,當前存量頻譜通過頻譜重耕按需整合,逐步走向5.5G;另一方面,共同推動毫米波和U6GHz超大帶寬頻譜商用,為5.5G提供資源保障。
(三)產業(yè)共識穩(wěn)步推進
當前,5.5G在產業(yè)界已形成廣泛共識,全球領先運營商正積極推進5.5G標準制定及技術創(chuàng)新驗證。在近期舉辦的2023世界移動通信大會期間,全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會(GSMA)牽頭產業(yè)界伙伴組建5.5G Community;世界寬帶協(xié)會(WBBA)也已于2022年正式成立,并發(fā)布面向F5.5G的Next Generation Broadband Roadmap白皮書;市場調研機構Omdia在去年9月份發(fā)布了Net5.5G白皮書,從技術演進、應用場景、產業(yè)生態(tài)等方面對齊產業(yè)目標,拉齊產業(yè)節(jié)奏,加快商用進程。
目前產業(yè)界提出的超寬帶5.5G產業(yè)愿景,包括無線網(wǎng)絡5.5G/5.5G Core、固定網(wǎng)絡F5.5G、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡Net5.5G和L4級別的網(wǎng)絡高度自治。超寬帶5.5G有四大關鍵網(wǎng)絡特征:下行萬兆、上行千兆、千億互聯(lián)、內生智能。
(一)下行萬兆
無線5.5G采用超大帶寬頻譜+ELAA技術,讓泛在10Gbps成為可能;固定網(wǎng)絡從F5G演進到F5.5G,通過50G PON、WiFi-7、800G等超大帶寬技術,邁向全光萬兆時代。
(二)上行千兆
無線網(wǎng)絡通過多頻融合+FSA(靈活頻譜接入)實現(xiàn)上行1Gbps。上行能力提升10倍,支撐海量數(shù)據(jù)全面上傳至云端,助力5G走向工業(yè)控制等核心生產流程,賦能智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛以及全息交互的對稱體驗。
(三)千億聯(lián)接
5.5G全面物聯(lián)網(wǎng)能力,涵蓋從工業(yè)級高速連接到RedCap、NB-IoT、無源物聯(lián)的全系列物聯(lián)模組和不同的成本檔位。其中無源物聯(lián)是5.5G新增的物聯(lián)能力,適用于標識類連接,同時支持高精度定位、微型傳感類連接能力,在物流、汽車制造、電力、畜牧等行業(yè)有廣泛應用前景。
(四)原生智能
系統(tǒng)性引入人工智能,從當前L2/L3級別走向L4級別的高度自治,實現(xiàn)從業(yè)務目標到多域網(wǎng)絡目標的閉環(huán),實現(xiàn)整網(wǎng)自治。
相比5G/F5G,超寬帶5.5G能夠帶來10倍網(wǎng)絡能力提升,進一步發(fā)揮5G/F5G的全部潛力。同時,從5G/F5G向超寬帶5.5G的演進升級是一個平滑的過程,能夠幫助運營商保護已有投資。
(一)無線全頻譜走向5.5G,為10Gbps萬兆能力鋪平道路。對于無線5.5G,超大帶寬的頻譜是5.5G技術創(chuàng)新和能力兌現(xiàn)的基石。建議充分利用好ub100GHz的頻譜資源,通過不同路徑構筑超大帶寬,為5.5G提供資源保障。首先,毫米波是5.5G的關鍵頻譜。運營商需要獲得800MHz以上的毫米波頻譜,才能兌現(xiàn)10Gbps速率、毫秒級低時延等能力,實現(xiàn)5.5G商用領先。其次,對于中頻,6GHz是潛在的超大帶寬新頻譜。去年6月,3GPP正式定義了6GHz授權頻譜,為后續(xù)產業(yè)鏈研發(fā)6GHz產品提供了標準依據(jù)。當前,全球6大區(qū)域中已有三大區(qū)域形成初步正向決議,6GHz標識為IMT頻譜。各個國家需考慮在WRC-23標識后開始發(fā)放6GHz頻譜,給每個運營商分配400MHz以上的6GHz頻譜,實現(xiàn)10Gbps以上體驗。對于Sub-6GHz的頻譜,5.5G支持通過頻譜重耕實現(xiàn)超大帶寬。對于暫未獲得毫米波和6GHz的運營商,可優(yōu)先考慮存量頻譜向 NR演進,按需使用4.9GHz、3.5GHz及Sub-3GHz等頻段,通過頻譜重耕按需整合,逐步向5.5G平滑演進,充分保護運營商已有投資。
(二)基于50G PON技術,固定網(wǎng)絡F5.5G提供泛在萬兆接入能力。從F4G到F5G再到F5.5G,PON速率提升是固定網(wǎng)絡代際更迭的一個重要信號和標志性事件。根據(jù)以往經(jīng)驗,從標準發(fā)布到大規(guī)模部署通常需要5至10年時間,比如10G PON首個標準于2010年發(fā)布,到2015年前后才開始進入規(guī)模部署階段。得益于數(shù)字化轉型的加速,這一周期會越來越短,預計F5.5G的50G PON在未來3至5年,亦即2025年前后,就會快速上量。50G PON具有三大技術特征:速率從10G提升至50G、時延從2ms下降到200μs以及支持多業(yè)務切片,從而更好地滿足豐富多樣的業(yè)務需求。實現(xiàn)50G PON規(guī)模商用,還有兩個關鍵因素必須考慮:一是要保護現(xiàn)網(wǎng)ODN投資,因為ODN占到FTTH網(wǎng)絡投資的80%以上,引入50G PON不能導致ODN改造;二是目前全球有十億臺G/10G PON ONT,引入50G PON技術,必須兼容現(xiàn)網(wǎng)的GPON和10G PON。只有滿足這兩個關鍵要素,運營商的PON網(wǎng)絡才能夠向5G PON平滑演進,實現(xiàn)投資保護。
(三)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡Net5.5G關鍵技術方向需達成共識。隨著5.5G/F5.5G的發(fā)展,驅動IP網(wǎng)絡向Net5.5G升級演進。Net5.5G在超寬、IPv6+、智能化、安全、時延等方面持續(xù)增強,為運營商帶來了新能力和新機會,也將激發(fā)運營商持續(xù)增長。目前有三個關鍵技術方向需在產業(yè)界形成共識,共同加速Net5.5G成熟。第一,要打造融合承載的超寬廣域網(wǎng)絡。面向無線5.5G和家寬F5.5G、企業(yè)上云多云多算力聯(lián)接等多種業(yè)務的綜合需求,當前接入、匯聚和骨干網(wǎng)絡承載帶寬需要進一步升級。Net5.5G需要提供50G到基站/BRAS的移動固定融合承載能力,并推動廣域骨干網(wǎng)向800GE升級,全面做大端到端網(wǎng)絡超寬能力。第二,要提供確定性體驗。應用上云是行業(yè)數(shù)字化轉型的必經(jīng)之路,隨著越來越多核心生產業(yè)務上云,企業(yè)對上云專線端到端的確定性承載提出新要求。當前的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡基礎設施普遍提供“盡力而為”的服務,這無法滿足極致時延和抖動確定性組網(wǎng)需求。而且業(yè)務開通效率低,也無法匹配云的速度。Net5.5G將推動互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡基礎設施從“盡力而為”走向“確定性組網(wǎng)”,通過E2E SRv6+切片技術,一方面繼承了IP網(wǎng)絡的聯(lián)通性,另一方面可實現(xiàn)租戶級端到端ms級時延和us級抖動,將賦能企業(yè)核心生產業(yè)務一跳入多云,幫助客戶快速實現(xiàn)“少人化無人化生產”,提高生產效率。第三,要提供專線1+X創(chuàng)新業(yè)務。面向千行百業(yè)數(shù)字化轉型時代,專線業(yè)務必將是運營商的重要業(yè)務增長點和競爭點。依托于Net5.5G提供的確定性體驗、靈活的多云互聯(lián)、安全保障、智能化運營和管理等能力,運營商將實現(xiàn)從傳統(tǒng)MPLS VPN專線到“專線1+X”的全面升級,提供豐富的產品組合,激發(fā)B2B收入實現(xiàn)新增長。
(四)實現(xiàn)超寬帶5.5G需多方協(xié)同發(fā)力。超寬帶5.5G的整體產業(yè)升級,涉及無線、固網(wǎng)、數(shù)通等多個產業(yè)的協(xié)同推進。推進過程中需要不斷創(chuàng)新技術和模式,應充分發(fā)揮政府、通信企業(yè)和終端生態(tài)等不同主體在新時代下的創(chuàng)新力量,打通產業(yè)鏈從技術、產品到終端、生態(tài)應用的通道,實現(xiàn)產業(yè)的不斷自我升級進化,助推“寬帶中國”向 “超級寬帶中國”發(fā)展,加快網(wǎng)絡強國建設,為我國數(shù)字經(jīng)濟高質量發(fā)展提供堅實的基礎網(wǎng)絡能力支撐和創(chuàng)新動能。
參考文獻
[1] GSA.5G Market Snapshot 2022 [EB/OL].
[2] GSMA.5G Global Launches Statistics[EB/OL].
[3] 中國移動,等.5G-Advanced網(wǎng)絡技術演進白皮書(2021)[R].
[4] IMT-2020(5G)推進組.5G-Advanced場景需求與關鍵技術白皮書[R].
[5] 中國移動研究院.5G-Advanced新能力與產業(yè)發(fā)展白皮書[R].
[6] 3GPP TR 26.928.Technical Specification Group Services and System Aspects; Extended Reality (XR) in 5G.
[7] 徐曉東,李巖,葉威,王飛,劉亮,胡南.通信感知一體化應用場景、關鍵技術和網(wǎng)絡架構[J].移動通信,2022(05).
[8] 中國移動研究院,華為.5G大上行能力在行業(yè)數(shù)字化中的價值白皮書(2020) [R].
[9] Raghu Das, Dr Yu-Han Chang and Dr Matthew Dyson. RFID Forecasts, Players and Opportunities 2022-2032 [R].
[10] 3GPP RP-211990.Motivation for NR Passive IoT for automotive industry CMCC.BMW Brilliance Automotive.
[11] 3GPP RP-213602.New WI: Artificial Intelligence (AI)/Machine Learning (ML) for NGRAN.
[12] ETSI.ETSI White Paper: Fixed 5th Generation Advanced and Beyond [R].2022.
[13]田輝,魏征.“IPv6+”互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新體系[J]. 電信科學, 2020, 36(8): 3-10.
(作者步超系北京億維智源信息咨詢中心副總經(jīng)理,李成明系中央民族大學數(shù)字經(jīng)濟研究院副院長)