5G 之后路线图是怎样的，5G Advanced又是什么？
Rel17是全球5G标准的第3个版本，也是5G RAN接口的唯一标准。而从Rel.18开始的5G演进，则被称为5G Advanced。
我们也发现，两年发布一版5G技术标准，似乎成为3GPP的固定节奏。可以说，3GPP一直以来旨在实现更宏伟的5G愿景。自2018年开始，5G的浪潮一波又一波，涌现了很多版本。截止目前3GPP已经完成Rel.15、Rel.16和Rel.17。
随着3GPP Rel.18及后续版本（5G-Advanced或5.5G）的推出，我们看到了渐进式技术改进，这些改进将5G提升到一个新的水平，为要求更高的应用和更广泛的用例奠定了基础。除了性能提升和对新应用的支持外，可持续性和智能网络自动化也成为5G-Advanced愿景的重要组成部分。
在去年12月份的3GPP全体会议上，Rel.19版中5G Advanced的范围得到了批准。Rel.19建立在Rel.18的基础上，专注于增强5G性能，同时跨设备和部署扩展5G功能。
此外，它还为6G的初步工作奠定了基础，包括进行6G功能的初步工作。Rel.19之后将发布Rel.20，这将是6G研究的第一个3GPP版本。
5G Advanced继续推动sub-7GHz和毫米波频谱的频谱效率极限和覆盖范围。除了对大规模MIMO无线电和移动性的持续增强外，3GPP Rel.19版还为XR和非地面网络等提供了改进。
- 在大规模MIMO方面
Rel.18引入了对大规模MIMO上行链路和下行链路吞吐量的改进。Rel.19将通过改进多用户MIMO进一步提高容量，使更多的用户设备（UE）能够共享相同的时间和频率资源。Rel.19还将实现分布式发射器和接收器的成本效益，从而提高信号质量。这是实现完全分布式MIMO（D-MIMO）系统的重要一步。其他增强功能包括5G波束管理和UE启动的测量报告，从而加快波束选择速度。
- 在移动性方面
5G Advanced引入了一种新的切换程序，称为低层（即L2）触发移动性（LTM）。在Rel.18中，LTM支持由同一gNB提供服务的单元之间的切换。而在Rel.19中，LTM框架将得到扩展，以支持由不同gNB提供服务的单元之间的切换。
- 在XR和Metaverse方面
Rel.19建立在Rel.18的低延迟和省电功能之上，通过使用数据包延迟信息添加改进的上行链路和下行链路调度来实现更高的XR容量。
- 在NTN非地面网络方面
5G Advanced首次将地面和卫星通信结合在一个标准下。Rel.19将建立在Rel.18中引入的增强功能之上，重点是增加卫星下行链路覆盖范围，引入具有更高输出功率的UE并提供Redcap设备支持。此外，还将调查再生有效载荷是否需要额外的支持。
5G-Advanced的当前优先事项包括：
- 更大的容量和更好的性能
一些估计表明，通过MIMO增强、更好的波束管理和全双工技术以及其他进步，包括多频段服务小区（MB-SC）和超大天线阵列（ELAA），将带来相对于当今5G的20%的效率提升。增强的上行链路（UL）和多小区UL改进可以为UL中更大的数据速率和延迟改进铺平道路。
华为将5G-Advanced定义为可以支持至少10Gbps蜂窝容量的站点，而中兴通讯也瞄准了10G-Advanced的10Gbps+目标。
（点击图片可下载）
- 扩大覆盖范围
除了MIMO和IAB覆盖增强之外，5G-Advanced还包括非地面网络（NTN）连接改进，建立在Rel.17引入的基于NR/LTE的NTN支持之上。
- 更加智能化
Rel.15-17版本已经包含一些AI/ML功能。5G-Advanced将在RAN（包括空中接口）和管理层中提供AI/ML增强功能。此外，智能RAN和人工智能驱动的分析将帮助运营商提高性能，并在网络问题成为问题之前主动解决它们。
- 节能方面
能效一直被3GPP认为是系统设计中很重要的方面，3GPP规范中已经为此定义了针对终端侧设备的智能睡眠模式；并且，在使用载波聚合去提升容量时，会同时借助处于较低频点的频段来在不提高发射功率的前提下扩展覆盖范围。
现在，在Release 18,将会针对网络节能进行专门的研究。具体地，将定义基站能耗模型、基站能耗的评估方法和关键性能指标，并研究有助于达成网络节能的重点技术领域和潜在技术特性。此前，在Releases 16和17,针对终端侧的节能，已经开展了类似的工作。在从系统级的角度来考虑网络节能时，对于在基站侧配置了大规模天线阵列的位于市区的宏小区和微小区，基站的负载均衡和睡眠模式就会成为被重点研究的领域。
- 灵活频谱（FD、DSS、CA）
目前，NR基于TDD或FDD频谱。全双工（FD）是5G-Advanced的竞争者，它通过允许上行链路（UL）和下行链路（DL）共享相同的频谱来提高频谱利用率（FD应改善容量和延迟，尤其是在UL中）。Rel.18还包括DSS容量增强（通过允许NR PDCCH以与LTE CRS重叠的符号传输来增加PDCCH容量）。5G-Advanced的其他频谱相关升级包括多载波增强和对低于5 MHz的专用频谱带宽的NR支持。
- 确定性物联网络
5G已经定义了一个功能框架，支持基于以太网和IP的5G时间敏感通信(TSC)。其中包括通过UPF进行的UE到UE通信、时间同步和5G TSN集成。后者使5GS能够当作一个或多个可管理以太网交换机。然而，有些应用需要确定性网络(DetNet)支持，这些应用领域不仅需要有限的IP低延迟，还需要低延迟变化和极低的丢包率。5G Advanced将在Release18的版本中，基于Release17版本中定义的TSC框架，增加对DetNetIP流的支持
同时5G-Advanced通过引入RedCap物联网设备，为物联网应用提供了更低成本、低功耗的解决方案。
- 物联网的发展
极低成本、极低功耗的的无源物联网技术，是目前物联网产业发展的新兴重点。通过支持无源物联网设备，允许设备在没有电源的情况下连接。这种技术为工业、智慧电力、智能农业、工业无线传感器网络、智能物流等领域提供了创新的解决方案，有助于实现更可持续的物联网应用。
- 在定位方面
5G-Advanced有望提高定位精度和功耗。通过引入新的定位技术和改进现有技术，5G-Advanced可以提供更准确、高效的定位服务，满足各种物联网应用对位置信息的需求。
AI/ML在5G Advanced中的作用
同时，5G-Advanced还充分利用了AI/ML技术的优势。AI/ML在5G网络中发挥着关键作用，从网络规划和优化到全网络自动化，再到提高5G空中接口的性能和功能。通过利用AI/ML技术，5G网络可以更好地适应不断变化的网络环境和用户需求，提高网络效率和用户体验。
（点击图片可下载）
3GPP 研究了 AI/ML 在 Release 18 中空中接口中的使用，并定义了三个用例：信道状态反馈 （CSF） 信息、波束管理和定位。根据 Release 18 研究的结论，Release 19 将指定一个通用的 AI/ML 框架，即支持上述三个用例的实际规范以及对每个单独用例的特定支持。Release 19 还将探索 AI/ML 空中接口的新领域，例如移动性改进和 AI/ML 相关的模型训练、模型管理和全球 5G 数据收集。
5G Advanced为6G奠定基础
Rel.19作为最后一个专注于5G的版本，将不仅专注于当前的通信技术，而且为未来的6G发展奠定基础。通过集成传感和通信（ISAC）技术，它将无线通信与射频传感相结合，从而开发出众多基于位置的新型应用。
在这个版本中，研究人员将探索适用于多种物体（包括车辆、无人机和人）传感的信道特性。此外，全双工技术作为6G的关键组成部分，能够在同一频率上同时运行发射机和接收器，有望使网络容量翻倍。Rel.19将特别关注子带全双工的研究，该技术有望提高网络容量并降低延迟，特别是在上行链路方面。同时，该版本还将研究7-16GHz中高频段频谱的信道模型，这一频段预计将在6G时代由“Giga-MIMO”技术支持，以实现更广泛的区域覆盖。
尽管AI/ML在5G Advanced中发挥着关键作用，但它们将成为6G的核心基础技术，并推动6G实现革命性的功能。例如，6G预计将摒弃传统的、基于模型的通信系统设计方法，转向更加数据驱动的设计方式。
（点击图片可下载）
事实上，6G的空中接口很可能从一开始就设计为人工智能原生，这标志着通信系统设计方法的根本性变革。人工智能原生的空中接口具有诸多优势，例如，通过不断学习和优化现有的通信协议，它们能够动态地适应并优化本地无线电环境。