中國(guó)工程院院士鄔賀銓：市場(chǎng)需求，技術(shù)驅(qū)動(dòng)，5G-A發(fā)展正當(dāng)其時(shí)|世界焦點(diǎn)

“當(dāng)前5G發(fā)展到了關(guān)鍵拐點(diǎn)，需要5G-A來(lái)破局?！?/p>

5G基站累計(jì)超過(guò)284萬(wàn)站，占移動(dòng)基站總數(shù)的四成；5G移動(dòng)電話用戶數(shù)6.51億戶，占移動(dòng)電話用戶的38.1%；5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋所有地市級(jí)城區(qū)、縣城城區(qū)……

(資料圖)

從“戰(zhàn)略布局”到“系統(tǒng)推進(jìn)”，再到“應(yīng)用落地”，正式商用四年來(lái)，我國(guó)已建成全球規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的5G網(wǎng)絡(luò)，并以此為“土壤”，融入超六成國(guó)民經(jīng)濟(jì)大類，培育出產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型的“碩果”。

如今，5G發(fā)展已過(guò)半場(chǎng)，5G-A蓄勢(shì)待發(fā)。為什么要在此時(shí)凝心聚力發(fā)展5G-A？5G-A相比5G有哪些關(guān)鍵能力和創(chuàng)新？5G-A的發(fā)展現(xiàn)狀如何，其與6G之間的關(guān)系又是怎樣的？

帶著關(guān)于5G-A的各角度問(wèn)題，記者很榮幸地獨(dú)家專訪了中國(guó)工程院院士、我國(guó)通信領(lǐng)域權(quán)威專家鄔賀銓，請(qǐng)他對(duì)5G-A的發(fā)展進(jìn)行了闡釋與解讀。

5G發(fā)展拐點(diǎn)：5G-A既是市場(chǎng)的需求，又是技術(shù)的驅(qū)動(dòng)

在近期“第四屆5G千兆網(wǎng)產(chǎn)業(yè)論壇”上，鄔院士做出“當(dāng)前5G發(fā)展到了關(guān)鍵拐點(diǎn)，需要5G-A來(lái)破局”這一關(guān)鍵判斷，原因是什么呢？

“商用4年來(lái)，5G發(fā)展之所以比同期4G的部署進(jìn)度快，是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)都比4G時(shí)期好。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常每一代移動(dòng)通信達(dá)到一定的覆蓋程度和用戶普及率，應(yīng)用就要起來(lái)了。從運(yùn)營(yíng)商角度看，將逐漸進(jìn)入投資回報(bào)期；但從用戶角度看，5G部署相比4G略快，但用戶體驗(yàn)還有差距。”對(duì)于5G發(fā)展的用戶體驗(yàn)感不強(qiáng)的問(wèn)題，鄔院士用市場(chǎng)參與雙方的“視角差”和“時(shí)間差”這兩個(gè)維度進(jìn)行了闡釋。

一直以來(lái)，鄔院士都強(qiáng)調(diào)5G時(shí)代面向消費(fèi)市場(chǎng)的“殺手級(jí)應(yīng)用”的重要意義。“5G的上下行速率，無(wú)論是峰值還是均值，都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4G的。然而，一秒鐘還是十秒鐘下載一個(gè)大文件，一般消費(fèi)者的感受是差別不大的。這也是消費(fèi)者感覺(jué)5G‘英雄無(wú)用武之地’的原因。然而，VR/AR和車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，將成為5G時(shí)代的關(guān)鍵消費(fèi)級(jí)應(yīng)用。特別是VR/AR和車聯(lián)網(wǎng)對(duì)低時(shí)延和高帶寬的需求，4G顯然不行，現(xiàn)有5G也有不足，必須發(fā)展5G-A?！?/p>

除了消費(fèi)市場(chǎng)的需求，面向工業(yè)生產(chǎn)需求，5G已經(jīng)開(kāi)拓了豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。進(jìn)入5G-A發(fā)展時(shí)代，將會(huì)向核心生產(chǎn)場(chǎng)景繼續(xù)延伸。“5G的初心就是瞄準(zhǔn)toB，但簡(jiǎn)單將消費(fèi)網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)搬到工廠不適應(yīng)工廠場(chǎng)景。消費(fèi)應(yīng)用是大下行，工業(yè)應(yīng)用是大上行，而且工業(yè)應(yīng)用要求確定性時(shí)延、高可靠與精定位等，這些都是一般消費(fèi)應(yīng)用不關(guān)注的?！睂?duì)于工業(yè)需求的差異性，鄔院士談道，“5G需要面向工業(yè)應(yīng)用做適應(yīng)性改造，過(guò)去我們對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的扁平化、大上行做了一些努力和探索，但還是不夠。5G-A對(duì)于‘怎么支持大上行’有了明確的要求和技術(shù)方案。”

5G-A不僅更充分地滿足工業(yè)生產(chǎn)各場(chǎng)景中的需求，還將使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“煥然一新”?！霸诠I(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上，5G-A著重考慮了輕量級(jí)物聯(lián)網(wǎng)以及無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)這些技術(shù)有可能打破工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的‘瓶頸’?！编w院士對(duì)5G-A支持工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的能力充滿期待。

無(wú)論是消費(fèi)需求，還是工業(yè)需求，均對(duì)大帶寬、低時(shí)延、高可靠等技術(shù)指標(biāo)提出了要求?！耙?025年為商用目標(biāo)，發(fā)展5G-A從時(shí)間上看正好”，這是鄔院士對(duì)于5G-A規(guī)模化商用的時(shí)間節(jié)點(diǎn)做出的判斷。

“5G-A的上下行帶寬均有望提高10倍，可靠性有望提升到99.999%—99.9999%。結(jié)合AI、光學(xué)技術(shù)等技術(shù)的突破，視頻消費(fèi)內(nèi)容將從二維物理世界延伸到三維虛擬世界，這將是突破性的體驗(yàn)。在車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景，無(wú)論是車路協(xié)同，還是云網(wǎng)融合、星地聯(lián)網(wǎng)，都是5G-A所關(guān)注的方向。”鄔院士說(shuō)道，“通過(guò)5G的前期部署，提升用戶體驗(yàn)和優(yōu)化toB業(yè)務(wù)，都需要提升現(xiàn)有5G的能力。因此，我認(rèn)為現(xiàn)在討論5G-A發(fā)展，既是市場(chǎng)的需要，也是技術(shù)的驅(qū)動(dòng)，這兩者是相輔相成的?！?/p>

5G-A創(chuàng)新能力：相對(duì)5G實(shí)現(xiàn)四大維度數(shù)量級(jí)提升

談到5G-A對(duì)于數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵能力和創(chuàng)新，鄔院士用“主要性能有數(shù)量級(jí)的提升”這一句話簡(jiǎn)要概括，涵蓋了“十倍帶寬、十倍連接數(shù)、十倍定位精度、十倍能效改進(jìn)”四個(gè)維度。

“5G-A的下行帶寬將從Gbps提高至10Gbps，上行帶寬將從100Mbps提高至Gbps，這是帶寬數(shù)量級(jí)的提升。除此之外，5G-A還會(huì)通過(guò)大規(guī)模天線和超材料的創(chuàng)新，進(jìn)一步提高峰值帶寬。”鄔院士就“十倍帶寬”維度介紹道。

在“十倍連接數(shù)”維度，主要涉及5G-A在物聯(lián)網(wǎng)方向的全新創(chuàng)新，即輕量級(jí)物聯(lián)網(wǎng)RedCap和無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)。“我們希望輕量級(jí)物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模成本控制在百元以內(nèi)，而無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)成本是幾毛錢?！编w院士認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模應(yīng)用，成本控制是關(guān)鍵。 “5G-A的無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)可以有效覆蓋200米，與RFID相比可以用在密集場(chǎng)景，這就大大拓展了無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍，將覆蓋倉(cāng)儲(chǔ)物流甚至一些快消品。原有5G的大連接物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模是每平方公里100萬(wàn)連接，現(xiàn)在無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)有可能做到每平方公里1000萬(wàn)連接，這實(shí)現(xiàn)了連接數(shù)的數(shù)量級(jí)提升?！?/p>

伴隨產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化推進(jìn)，定位服務(wù)，特別是高精度室內(nèi)定位服務(wù)，愈發(fā)關(guān)鍵?！霸谑彝?，5G的定位能力已經(jīng)可以與北斗、GPS比擬。而在室內(nèi)，移動(dòng)通信具有獨(dú)有優(yōu)勢(shì)。5G可以做到米級(jí)定位， 5G-A將實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位精度，并且響應(yīng)速度更快?！编w院士針對(duì)“十倍定位精度”談道，“除了定位技術(shù)、波束賦形等，我們還會(huì)用到移動(dòng)通信的‘通感算一體’，讓基站具有‘千里眼’‘順風(fēng)耳’，利用感知能力實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。這將在工業(yè)生產(chǎn)、車聯(lián)網(wǎng)和低空經(jīng)濟(jì)具有很好的應(yīng)用前景?！?/p>

深入踐行綠色低碳發(fā)展理念，需要充分發(fā)揮5G在推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型中的示范作用?！拔覀兿Ｍ?G-A不僅利用更多綠色低碳的技術(shù)，而且在單比特能效上改進(jìn)10倍，這要在提高信息容量上下功夫?！编w院士說(shuō)道。

除了“十倍帶寬、十倍連接數(shù)、十倍定位精度、十倍能效改進(jìn)”四個(gè)維度的技術(shù)創(chuàng)新，5G-A還將在車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)核心生產(chǎn)線、低空管理、天空地一體的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。技術(shù)架構(gòu)和場(chǎng)景應(yīng)用將形成創(chuàng)新的雙輪驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)5G-A實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展目標(biāo)。

5G-A通感物聯(lián)：通感一體、泛在物聯(lián)前景廣闊

為充分發(fā)揮移動(dòng)通信“通感算一體”的優(yōu)勢(shì)，5G-A在“通感一體”和“泛在物聯(lián)”兩方面凸顯創(chuàng)新。

通感一體方面，5G基站作為通信天線，充分發(fā)揮其定位感知能力，將在車聯(lián)網(wǎng)和低空管理等應(yīng)用中大有可為?！?G頻段和一般雷達(dá)相比，頻率是相對(duì)低的，而且基站相對(duì)城市雷達(dá)更密集，市域包括低空環(huán)境的感知能力比常規(guī)雷達(dá)強(qiáng)。與車聯(lián)網(wǎng)使用的激光雷達(dá)相比，可實(shí)現(xiàn)超視距感知，特別是在雨霧天氣，激光雷達(dá)也會(huì)受到雨霧的影響。通過(guò)5G-A的‘通感算融合’，可以輔助雷達(dá)提高精準(zhǔn)度。這將幫助解決車聯(lián)網(wǎng)的車到路、路到車以及車到車之間的感知問(wèn)題?！编w院士講道。

基于前期的建設(shè)成果，5G基站數(shù)量龐大，部署密集。合理改造并充分利用5G基站的感知能力，將極大降低城市車聯(lián)網(wǎng)和低空經(jīng)濟(jì)的管理門檻。

“在不改變5G基站天線仰角的前提下，低空探測(cè)空間高度近600米，這將避免低空專網(wǎng)的重復(fù)建設(shè)，有助于城市對(duì)‘低慢小’飛行物的識(shí)別和管理。既為城市低空安全監(jiān)管提供了技術(shù)手段，也開(kāi)拓了利用低空無(wú)人機(jī)開(kāi)展物流配送應(yīng)用的場(chǎng)景”鄔院士著重強(qiáng)調(diào)了車聯(lián)網(wǎng)和低空經(jīng)濟(jì)這兩方面的發(fā)展前景。

泛在物聯(lián)方面，物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)正快速增長(zhǎng)。據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2023年5月末，三家基礎(chǔ)電信企業(yè)發(fā)展蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶20.51億戶，比上年末凈增2.06億戶，占移動(dòng)網(wǎng)終端連接數(shù)（包括移動(dòng)電話用戶和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶）的比重達(dá)54.6%。隨著數(shù)智融合的推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)將成為連接數(shù)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。

“從2G到4G，帶寬從KB增長(zhǎng)到MB。進(jìn)入5G-A時(shí)代，我們希望有更大的帶寬，以支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中機(jī)器視覺(jué)、激光掃描等大上行應(yīng)用。此外，物聯(lián)網(wǎng)最重要的要素就是低成本、低能耗、長(zhǎng)待機(jī)?，F(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)成本太高，因此要開(kāi)發(fā)RedCap。通過(guò)簡(jiǎn)化功能，從而降低功耗和成本，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大?！编w院士十分注重輕量化物聯(lián)和無(wú)源物聯(lián)的使用成本，并強(qiáng)調(diào)規(guī)模效應(yīng)將會(huì)牽引應(yīng)用涌現(xiàn)，“我相信，伴隨5G-A物聯(lián)網(wǎng)的推廣普及，當(dāng)成本降低、規(guī)模擴(kuò)大，應(yīng)用就會(huì)相伴而生。”

5G-A發(fā)展導(dǎo)向：保持領(lǐng)先身位，引導(dǎo)6G探索

四年來(lái)，我國(guó)在5G發(fā)展方面成果斐然，有著顯著優(yōu)勢(shì)。談到5G-A的發(fā)展現(xiàn)狀，鄔院士從標(biāo)準(zhǔn)制定和東西差距兩個(gè)方面做出深刻闡述。

“關(guān)于5G-A移動(dòng)通信，3GPP將會(huì)制定R18到R20的標(biāo)準(zhǔn)。明年這個(gè)時(shí)間點(diǎn)就是R18標(biāo)準(zhǔn)完成的節(jié)點(diǎn)，這意味著5G-A將有最基本可用的標(biāo)準(zhǔn)了。實(shí)際上未等R18定型，我們的企業(yè)早已提前開(kāi)發(fā)5G-A的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用了?！编w院士就我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)探索方面的領(lǐng)先談道，“不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以在現(xiàn)有5G基礎(chǔ)上升級(jí)，這是5G-A的重要特點(diǎn)，也是利于5G-A部署和推廣的重要優(yōu)勢(shì)。在北京、廣東、上海等地已經(jīng)開(kāi)始了5G-A的初步試驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的10倍性能提升的目標(biāo)?！?/p>

除了標(biāo)準(zhǔn)制定，隨著規(guī)?；逃玫陌l(fā)展，成本將顯著降低，同時(shí)5G-A將打破“5G用戶體驗(yàn)感不夠強(qiáng)”的現(xiàn)狀，在裸眼3D、車聯(lián)網(wǎng)、低空經(jīng)濟(jì)等方面形成新的推進(jìn)動(dòng)力。發(fā)展5G-A，改善5G體驗(yàn)，將成為運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備供應(yīng)商和用戶三方的共識(shí)，這將進(jìn)一步拉開(kāi)東西方5G的發(fā)展身位。

“從全球5G發(fā)展現(xiàn)狀看，中國(guó)5G不論用戶數(shù)還是基站數(shù)都占全球60%，由此有人說(shuō)中國(guó)5G走太快了，我認(rèn)為其實(shí)是西方5G走太慢了，這既有西方經(jīng)濟(jì)不景氣的原因，也有在5G商用時(shí)過(guò)于看重毫米波頻段而低于預(yù)期。”鄔院士說(shuō)道，“西方5G的部署慢，為5G-A留了很大的市場(chǎng)空間，我們5G-A技術(shù)與產(chǎn)品如果能走在前面，不僅面向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，也有希望成為開(kāi)拓海外市場(chǎng)的有力技術(shù)支撐?！?/p>

日前，ITU通過(guò)6G框架和總體目標(biāo)建議書，再次引發(fā)5G-A與6G兩者關(guān)系的討論。就此問(wèn)題，鄔院士認(rèn)為5G-A是5G的升級(jí)，也是6G發(fā)展的前置探索。

“5G升級(jí)到5G-A在于提升用戶體驗(yàn)、深化工業(yè)應(yīng)用、擴(kuò)展蜂窩物聯(lián)、開(kāi)拓感知空間，6G技術(shù)還不成熟，探路創(chuàng)新不是一蹴而就的，5G-A中包含著6G的基礎(chǔ)愿景和技術(shù)應(yīng)用探索?！编w院士特別強(qiáng)調(diào)了技術(shù)繼承和演進(jìn)的客觀規(guī)律，“現(xiàn)在很難說(shuō)準(zhǔn)6G的真正錨點(diǎn)有哪些，當(dāng)然在擴(kuò)展頻段上會(huì)進(jìn)一步利用空分的一些特性，但這和大規(guī)模天線的應(yīng)用也是密不可分的。不管是靈活雙工，還是消除干擾，5G-A都在進(jìn)行前置探索?！?/p>

“以我的理解，無(wú)論是從市場(chǎng)需求的角度，還是從技術(shù)進(jìn)步的角度，5G-A這個(gè)階段都是很有必要的，也是6G前的必經(jīng)之路。否則，在我們探索6G的過(guò)程中，不管是市場(chǎng)還是技術(shù)，我們的心態(tài)和腳步都不會(huì)那么踏實(shí)和篤定?！编w院士總結(jié)道。

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