面向6G多载波多模态融合组网及关键技术探究*

面向6G多载波多模态融合组网及关键技术探究*一文创作于：2023-04-12 11:49:55，全文字数：26936。

赵?矗?醴疲?趴到?/p>

（1.中兴通讯股份有限公司，广东 深圳 518057；2.移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室，广东 深圳 518057）

0 5G NR系统总体回顾

5G NR 系统标准化之前，业界已意识到：网络KPI性能提升不再是唯一追求，面对垂直行业蓬勃发展，5G网络需要灵活高效地支持更多样化业务。当时业界形成统一的认识，提出eMBB（Enhanced Mobile Broadband，增强移动宽带）、URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communication，超低时延且超高可靠）、mMTC（大规模机器连接，Massive Machine Type Communication）三大典型业务应用场景。不同的业务场景对于性能指标的要求不同，例如：虚拟现实更注重时延和峰值速率，而对连接密度和移动性要求较弱；物联网更注重可靠性、连接密度和能耗指标，却对于峰值速率和移动性要求不高。为了支持这三大差异化场景，5G NR 在架构设计方面引入了控制面和用户面解耦、核心网和接入网解耦和网络切片等技术[1]，使运营商可以更灵活高效地组网部署，在一个基础硬件之上利用软件手段切分出多个虚拟的端到端网络。切分出来的每个虚拟网络，从接入网到传输网和核心网都实现逻辑层面的隔离分治，不同的切片可以适配不同的业务需求。资源编排方面，5G 支持五种子载波间隔以及254 种上下行子帧配置，并且原生地支持CA（Carrier Aggregation，载波聚合）、RAT 制式双连接DC（Dual Connectivity，双连接）[2]、MR-DC（异RAT 制式双连接，Multi-RAT Dual Connectivity）[3]和SUL（Supplemental UL，补充上行机制）等功能，进一步丰富增强了跨载波频段的联合互操作方式等[4]。

虽然5G NR 系统设计较大地超越4G 基础，引入了诸多新特征功能，但5G 设计思路以eMBB 为基础，URLLC 和mMTC 的功能是在eMBB 的基础上增加或裁减，导致URLLC 和mMTC 内核过重，并且无法满足除三大场景之外的新场景需求。

1 痛点弊端和发展需求趋势分析

本节将分析传统多载波多频段组网技术的痛点弊端、业界发展动态和未来趋势需求等方面。

1.1 5G痛点弊端分析

从资源使用角度看，为了灵活满足不同的用例业务，需要多载波多频段的灵活搭配使用。5G 系统设计虽然原生地支持CA/DC/SUL 多载波技术，但是CA 和SUL 使用存在一些重叠，面向未来新组网的复杂场景用例会有额外冗余的协议复杂性。随着5G-A 和未来6G 更多新频段和更大带宽资源的引入，例如毫米波微波[5]，传统设计理念和技术模式只会导致上述痛点弊端越来越凸显，无法适配各种动态灵活组网和新型业务应用的需求。例如，面对To B（To Business，面向企业）场景下以机器视觉为代表的大上行传输需求，需要对上行CA 技术进一步扩展增强；面对更大的网络节能需求，跨小区系统消息发送机制需要进一步增强；面对空天地一体化组网场景，还需要综合考虑MR-DC技术增强等[6]。由于5G NR 系统当初缺乏统一的多载波多频段智能融合组网的设计考虑，上述各种技术增强将会为未来网络带来越来越多的补丁和系统复杂性。

从服务的角度来说，现有标准使用网络切片作为逻辑网络支持不同种类的业务，核心网可以配置切片的专属网元，提供不同的网络功能服务。接入网主要负责资源和调度的隔离和区分处理，随着功能需求的多元化以及通算智的融合，业务流程也会产生一系列的影响：1）算力任务和智能任务的发起者、业务流程和交互方式与会话任务不同：业务发起者可能非UE 或核心网；2）业务流程不同：可能产生非端到端的交互；3）交互方式不同：由点对点变为多点交互。上述变化导致接入网络业务流程的变化，现有接入网“烟囱式”的架构设计的主要出发点是无线空口资源的高效利用，并不是为了空口连接的灵活性和开放性，无法满足全连接、泛连接、内生感知，内生智能，内生可信/安全等要求。未来系统架构需要考虑数据面、智能面在原有系统中的融合形式以及接口，使系统内原生地支持计算能力、智能的计算、训练和传输的能力。

从开发运维角度看，To B 协议功能完全是脱胎于To C（To Consumer，面向个人）的，当前5G 系统内核沉重，网络运营商需要在To C 基础上做裁剪或新增，导致协议波及功能多，版本波及模块多，研发需要耗费大量的人力通过从大版本拉分支的方式重开发，代价极高。To B 功能版本的迭代速度与To C 有差异，其更新换代的节奏可能更快或者更慢，协议的更新周期很难兼顾二者差异化的要求。

1.2 5G-A发展新需求特征分析

基于5G-A 时代潜在的新业务新场景，在频谱灵活使用方面，3GPP RAN1 已经开始讨论以下几个增强方向：空闲态下，多载波系统消息发送方式的增强，系统消息仅在下行锚点载波发送，给UE 提供多个载波资源。连接态下，提供多载波灵活使用，一个服务小区可包括多个载波，UE 可以灵活使用多个载波的资源，省去辅载波搜索、时间和频率同步以及RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）测量等的过程或延迟，实现了即时宽带传输，从而提高了用户感知数据速率。从智能化方向，标准化定义了NWDAF（Network Data Analytics Function，网络数据分析功能）可功能和相关机制流程，更进一步地，标准已经开始研究N2 接口的服务化，增加接入网和核心网网络功能的直接接口以及接入网之间的交互，提升交互的效率和灵活性。

5G-A 已经针对新场景进行标准化设计，但是受限于现有NR 框架以及复杂度，很难从根源上进行变革。6G接入网将会全盘考虑资源、服务和网络间的编排和开放，一开始就将多载波融合、服务组件可编排、服务开放作为基本要素进行设计，从而按需满足不同的组网目标。

接下来本文将展望6G 发展趋势、6G 架构潜在特点以及关键技术。

1.3 6G时代融合趋势展望

（1）丰富的业务场景和极致的需求

6G 时代相比5G 时代，业务场景将进一步扩展，新场景层出不穷，如全息通信业务（高吞吐量低时延）、虚拟现实、卫星宽带业务（超高速率，超音速客机可以达到2 140 km/h）、工业互联网（超低时延、确定性指标）、通感融合业务（感知能力、超可靠、超灵敏，安全隐私）[7]、普惠智能服务（行业子网敏捷按需定制）、绿色低碳集约通信[8]等。6G 移动新网络将向更高的工作频段扩展，进一步向数据功能、感知功能、智能功能、安全可信的能力扩展[9-10]。6G 相比5G 网络不仅在现有能力上需要巨大的提升，也需具备许多新能力，如网络的感知能力、智能自组织能力等。

（2）差异化定制化服务

基于第一点所列举的丰富业务场景，6G 时代网络有两个重要的趋势，一个是差异

提醒您：因为《面向6G多载波多模态融合组网及关键技术探究*》一文较长还有下一页，点击下面数字可以进行阅读！

《面向6G多载波多模态融合组网及关键技术探究*》在线阅读地址：面向6G多载波多模态融合组网及关键技术探究*