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中国工程院院士邬贺铨：市场需求，技术驱动，5G-A发展正当其时|世界焦点

2023-06-27 15:52:29来源：人民邮电报

“当前5G发展到了关键拐点，需要5G-A来破局。”

5G基站累计超过284万站，占移动基站总数的四成；5G移动电话用户数6.51亿户，占移动电话用户的38.1%；5G网络覆盖所有地市级城区、县城城区……

(资料图)

从“战略布局”到“系统推进”，再到“应用落地”，正式商用四年来，我国已建成全球规模最大、技术最先进的5G网络，并以此为“土壤”，融入超六成国民经济大类，培育出产业数字化智能化转型的“硕果”。

如今，5G发展已过半场，5G-A蓄势待发。为什么要在此时凝心聚力发展5G-A？5G-A相比5G有哪些关键能力和创新？5G-A的发展现状如何，其与6G之间的关系又是怎样的？

带着关于5G-A的各角度问题，记者很荣幸地独家专访了中国工程院院士、我国通信领域权威专家邬贺铨，请他对5G-A的发展进行了阐释与解读。

5G发展拐点：5G-A既是市场的需求，又是技术的驱动

在近期“第四届5G千兆网产业论坛”上，邬院士做出“当前5G发展到了关键拐点，需要5G-A来破局”这一关键判断，原因是什么呢？

“商用4年来，5G发展之所以比同期4G的部署进度快，是因为我们现在的技术和网络建设经验都比4G时期好。根据经验，通常每一代移动通信达到一定的覆盖程度和用户普及率，应用就要起来了。从运营商角度看，将逐渐进入投资回报期；但从用户角度看，5G部署相比4G略快，但用户体验还有差距。”对于5G发展的用户体验感不强的问题，邬院士用市场参与双方的“视角差”和“时间差”这两个维度进行了阐释。

一直以来，邬院士都强调5G时代面向消费市场的“杀手级应用”的重要意义。“5G的上下行速率，无论是峰值还是均值，都是远远大于4G的。然而，一秒钟还是十秒钟下载一个大文件，一般消费者的感受是差别不大的。这也是消费者感觉5G‘英雄无用武之地’的原因。然而，VR/AR和车联网的出现，将成为5G时代的关键消费级应用。特别是VR/AR和车联网对低时延和高带宽的需求，4G显然不行，现有5G也有不足，必须发展5G-A。”

除了消费市场的需求，面向工业生产需求，5G已经开拓了丰富的应用场景。进入5G-A发展时代，将会向核心生产场景继续延伸。“5G的初心就是瞄准toB，但简单将消费网络上的网络架构搬到工厂不适应工厂场景。消费应用是大下行，工业应用是大上行，而且工业应用要求确定性时延、高可靠与精定位等，这些都是一般消费应用不关注的。”对于工业需求的差异性，邬院士谈道，“5G需要面向工业应用做适应性改造，过去我们对网络架构的扁平化、大上行做了一些努力和探索，但还是不够。5G-A对于‘怎么支持大上行’有了明确的要求和技术方案。”

5G-A不仅更充分地满足工业生产各场景中的需求，还将使工业物联网“焕然一新”。“在工业物联网应用上，5G-A着重考虑了轻量级物联网以及无源物联网。通过这些技术有可能打破工业物联网应用的‘瓶颈’。”邬院士对5G-A支持工业物联网建设的能力充满期待。

无论是消费需求，还是工业需求，均对大带宽、低时延、高可靠等技术指标提出了要求。“以2025年为商用目标，发展5G-A从时间上看正好”，这是邬院士对于5G-A规模化商用的时间节点做出的判断。

“5G-A的上下行带宽均有望提高10倍，可靠性有望提升到99.999%—99.9999%。结合AI、光学技术等技术的突破，视频消费内容将从二维物理世界延伸到三维虚拟世界，这将是突破性的体验。在车联网、工业互联网等场景，无论是车路协同，还是云网融合、星地联网，都是5G-A所关注的方向。”邬院士说道，“通过5G的前期部署，提升用户体验和优化toB业务，都需要提升现有5G的能力。因此，我认为现在讨论5G-A发展，既是市场的需要，也是技术的驱动，这两者是相辅相成的。”

5G-A创新能力：相对5G实现四大维度数量级提升

谈到5G-A对于数字产业化的关键能力和创新，邬院士用“主要性能有数量级的提升”这一句话简要概括，涵盖了“十倍带宽、十倍连接数、十倍定位精度、十倍能效改进”四个维度。

“5G-A的下行带宽将从Gbps提高至10Gbps，上行带宽将从100Mbps提高至Gbps，这是带宽数量级的提升。除此之外，5G-A还会通过大规模天线和超材料的创新，进一步提高峰值带宽。”邬院士就“十倍带宽”维度介绍道。

在“十倍连接数”维度，主要涉及5G-A在物联网方向的全新创新，即轻量级物联网RedCap和无源物联网。“我们希望轻量级物联网的规模成本控制在百元以内，而无源物联网成本是几毛钱。”邬院士认为物联网的规模应用，成本控制是关键。 “5G-A的无源物联网可以有效覆盖200米，与RFID相比可以用在密集场景，这就大大拓展了无源物联网的应用范围，将覆盖仓储物流甚至一些快消品。原有5G的大连接物联网规模是每平方公里100万连接，现在无源物联网有可能做到每平方公里1000万连接，这实现了连接数的数量级提升。”

伴随产业数字化智能化推进，定位服务，特别是高精度室内定位服务，愈发关键。“在室外，5G的定位能力已经可以与北斗、GPS比拟。而在室内，移动通信具有独有优势。5G可以做到米级定位， 5G-A将实现厘米级定位精度，并且响应速度更快。”邬院士针对“十倍定位精度”谈道，“除了定位技术、波束赋形等，我们还会用到移动通信的‘通感算一体’，让基站具有‘千里眼’‘顺风耳’，利用感知能力实现精准定位。这将在工业生产、车联网和低空经济具有很好的应用前景。”

深入践行绿色低碳发展理念，需要充分发挥5G在推进经济社会发展全面绿色转型中的示范作用。“我们希望5G-A不仅利用更多绿色低碳的技术，而且在单比特能效上改进10倍，这要在提高信息容量上下功夫。”邬院士说道。

除了“十倍带宽、十倍连接数、十倍定位精度、十倍能效改进”四个维度的技术创新，5G-A还将在车联网、工业核心生产线、低空管理、天空地一体的卫星互联网等场景应用上实现创新。技术架构和场景应用将形成创新的双轮驱动，驱动5G-A实现更好的发展目标。

5G-A通感物联：通感一体、泛在物联前景广阔

为充分发挥移动通信“通感算一体”的优势，5G-A在“通感一体”和“泛在物联”两方面凸显创新。

通感一体方面，5G基站作为通信天线，充分发挥其定位感知能力，将在车联网和低空管理等应用中大有可为。“5G频段和一般雷达相比，频率是相对低的，而且基站相对城市雷达更密集，市域包括低空环境的感知能力比常规雷达强。与车联网使用的激光雷达相比，可实现超视距感知，特别是在雨雾天气，激光雷达也会受到雨雾的影响。通过5G-A的‘通感算融合’，可以辅助雷达提高精准度。这将帮助解决车联网的车到路、路到车以及车到车之间的感知问题。”邬院士讲道。

基于前期的建设成果，5G基站数量庞大，部署密集。合理改造并充分利用5G基站的感知能力，将极大降低城市车联网和低空经济的管理门槛。

“在不改变5G基站天线仰角的前提下，低空探测空间高度近600米，这将避免低空专网的重复建设，有助于城市对‘低慢小’飞行物的识别和管理。既为城市低空安全监管提供了技术手段，也开拓了利用低空无人机开展物流配送应用的场景”邬院士着重强调了车联网和低空经济这两方面的发展前景。

泛在物联方面，物联网连接数正快速增长。据工信部数据，截至2023年5月末，三家基础电信企业发展蜂窝物联网终端用户20.51亿户，比上年末净增2.06亿户，占移动网终端连接数（包括移动电话用户和蜂窝物联网终端用户）的比重达54.6%。随着数智融合的推进，物联网将成为连接数的主要增长点。

“从2G到4G，带宽从KB增长到MB。进入5G-A时代，我们希望有更大的带宽，以支持工业互联网中机器视觉、激光扫描等大上行应用。此外，物联网最重要的要素就是低成本、低能耗、长待机。现有物联网成本太高，因此要开发RedCap。通过简化功能，从而降低功耗和成本，实现市场规模的扩大。”邬院士十分注重轻量化物联和无源物联的使用成本，并强调规模效应将会牵引应用涌现，“我相信，伴随5G-A物联网的推广普及，当成本降低、规模扩大，应用就会相伴而生。”

5G-A发展导向：保持领先身位，引导6G探索

四年来，我国在5G发展方面成果斐然，有着显著优势。谈到5G-A的发展现状，邬院士从标准制定和东西差距两个方面做出深刻阐述。

“关于5G-A移动通信，3GPP将会制定R18到R20的标准。明年这个时间点就是R18标准完成的节点，这意味着5G-A将有最基本可用的标准了。实际上未等R18定型，我们的企业早已提前开发5G-A的相关技术与应用了。”邬院士就我国标准探索方面的领先谈道，“不改变现有网络架构，可以在现有5G基础上升级，这是5G-A的重要特点，也是利于5G-A部署和推广的重要优势。在北京、广东、上海等地已经开始了5G-A的初步试验，达到了预期的10倍性能提升的目标。”

除了标准制定，随着规模化商用的发展，成本将显著降低，同时5G-A将打破“5G用户体验感不够强”的现状，在裸眼3D、车联网、低空经济等方面形成新的推进动力。发展5G-A，改善5G体验，将成为运营商、设备供应商和用户三方的共识，这将进一步拉开东西方5G的发展身位。

“从全球5G发展现状看，中国5G不论用户数还是基站数都占全球60%，由此有人说中国5G走太快了，我认为其实是西方5G走太慢了，这既有西方经济不景气的原因，也有在5G商用时过于看重毫米波频段而低于预期。”邬院士说道，“西方5G的部署慢，为5G-A留了很大的市场空间，我们5G-A技术与产品如果能走在前面，不仅面向国内市场，也有希望成为开拓海外市场的有力技术支撑。”

日前，ITU通过6G框架和总体目标建议书，再次引发5G-A与6G两者关系的讨论。就此问题，邬院士认为5G-A是5G的升级，也是6G发展的前置探索。

“5G升级到5G-A在于提升用户体验、深化工业应用、扩展蜂窝物联、开拓感知空间，6G技术还不成熟，探路创新不是一蹴而就的，5G-A中包含着6G的基础愿景和技术应用探索。”邬院士特别强调了技术继承和演进的客观规律，“现在很难说准6G的真正锚点有哪些，当然在扩展频段上会进一步利用空分的一些特性，但这和大规模天线的应用也是密不可分的。不管是灵活双工，还是消除干扰，5G-A都在进行前置探索。”

“以我的理解，无论是从市场需求的角度，还是从技术进步的角度，5G-A这个阶段都是很有必要的，也是6G前的必经之路。否则，在我们探索6G的过程中，不管是市场还是技术，我们的心态和脚步都不会那么踏实和笃定。”邬院士总结道。

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