超级时频折叠技术厉害在哪?看刘桂清、丁耘如何解读

超级时频折叠技术厉害在哪?看刘桂清、丁耘如何解读
2022年05月12日 10:29 黄海峰看科技

5月10日,中国电信联合华为共同举行了“5G-Advanced超级时频折叠技术创新方案”发布会。作为最新的成果,双方携手推出“超级时频折叠”5G-Advanced创新方案,通过融合TDD大带宽和FDD空口“0等待”优势,一网多能满足行业对5G的更高确定性能力要求。

在本次发布会上,中国电信集团有限公司副总经理刘桂清和华为技术有限公司运营商BG总裁丁耘先后致辞,中国电信集团有限公司5G共建共享工作组总经理张新和华为技术有限公司无线网络产品线副总裁甘斌分别进行了主题报告。

中国电信刘桂清超级频折叠技术可满足80%行业应用生产环节

中国电信副总经理刘桂清表示,当前的5G行业应用,多集中在辅助生产环节,这一类行业应用占比50%,现有5G技术基本能够满足。

但在核心生产环节,对网络的大带宽、低时延、可靠性要求更为苛刻。比如:远程控制、机器间协作等场景,网络保障等级要求在4ms时延,6个9的可靠性,满足大带宽上行。机器运动控制,高精度行为等场景,网络保障等级要求在0.5-2ms时延,可靠性6个9以上,满足大带宽上行和下行。

显然,现有5G网络能力无法满足上述行业核心生产环节的要求。为更好地满足行业数字化对确定性网络能力的要求,业界明确将5G-Advanced作为演进目标,针对5G现有三大应用场景持续增强,新增带宽实时交互,上行超宽带,通信感知融合三大场景,将5G“三角形”扩充为5G-Advanced“六边形”,全面优化和提升5G确定性网络能力。

“一直以来,中国电信携手产业伙伴,从5G到5G-Advanced,从超级上行到超级频率聚变,从标准制定到商用实践,不断探索,持续深耕。”刘桂清表示,今天中国电信再次提出超级频折叠创新方案。

据刘桂清介绍,该方案可提供4ms的时延,6个9的可靠性,1Gbps大带宽的确定性网络能力,能够满足80%的行业应用生产环节,旨在持续贡献5G和行业深度融合的新技术和新方案,为产业数字化转型持续提供技术源动力。

华为丁耘超级家族“第三胎”一网多能高效支撑多种业务能力

华为监事会副主席、运营商BG总裁丁耘表示,作为双方5G核心能力演进持续联合创新的最新成果,“超级时频折叠”融合TDD大带宽和FDD空口“0等待”优势,一网多能高效支撑多种业务能力、满足行业极致网络性能需求,助力产业互联网实现业务价值。

5G自商用以来,呈现蓬勃发展态势,全球200多家运营商部署了5G商用网络,5G用户数超过7亿户,商用终端超过1200款。丁耘指出,5G的规模发展,极大地促进了消费互联网发展、加速了行业的数字化升级进程。

在消费互联网方面,移动视频高清化、沉浸式AR/VR初步催生了智能家居、VR直播营销等新业务,5G消息、云游戏等应用也逐步普及;在行业物联方面,5G已赋能20多个行业,创新项目超过1万个,最大规模5G矿井陕西神东、“5G全智能炼厂”长庆石化、北京“灯塔工厂”三一重工的5G全连接,以及刚刚荣获“绽放杯”标杆赛金奖的佛山美的5G园区等,5GtoB项目已经“扬帆启航”,逐步深入工业企业的核心业务环节。

随着5G逐步涉及行业互联网核心业务数字化,对“数据连接”的质量要求正在不断提升,基础网络需要同时提供更高的多维能力。从无纸化首检、视频监控、设备数据上报、AGV管控,到AR智能作业辅助、机器视觉、大数据质量管理、产线集成运用,园区特定区域内的业务越来越丰富,各种应用在同一区域的集成度也越来越高,基础网络既要同时满足局部海量高并发、中/高数据速率的物联网连接;也要同时满足毫秒级时延的实时性控制、高可靠性的应用场景。为此,网络建设需要同时兼顾可靠、实时、带宽、容量、成本均衡,这对5G网络能力演进也提出了挑战。

丁耘介绍说,基于5.5G演进构想,此次双方联合推出的“超级家族第三胎”“超级时频折叠”,充分发挥中国电信共建共享3.5G TDD 300M大带宽优势通过TDD双载波上下行互补模拟FDD双工方式,降低空口等待时延,将TDD大带宽优势与FDD空口“0等待”时延优势集于一身,一网多能高效支撑低时延&高可靠、大上行、超大容量等多种业务能力,同时满足企业园区、生产车间各类综合应用对于URLLC/大上行/大下行的网络能力需求,“真正做到让设备‘开口说话’、让机器自主运行、让职工更轻松地工作、让企业更有效率”,从而帮助产业互联网企业实现核心业务数字化价值。

中国电信张新超级频折叠技术破解低时延、高可靠、大容量“跷跷板问题”

中国电信5G共建共享工作组总经理张新介绍了当前5G+产业互联网发展遇到的瓶颈,以及如何通过“超级时频折叠”技术破局。

张新坦言,产业互联网应用普遍要求带宽、时延、可靠性兼顾的确定性网络能力,但无线接入网环境开放,易受干扰,网络波动大,特别是带宽、时延、可靠性就像跷跷板,难以兼顾。例如 TDD频谱连续大带宽,但端到端时延相对较高;FDD频谱时延相对较低,但带宽相对较小。

“为此我们设想能否将TDD半双工频谱大容量的优势和FDD的全双工低时延的优势相结合。”张新介绍,受“虫洞理论”的启发,通过时空弯曲折叠实现星际穿越。将TDD时域信息折叠到频域,调整TDD半双工载波上下行资源,实现TDD双载波时域互补,这样就在TDD上重构出FDD全双工方式。

通过时频折叠,可以映射出TDD大带宽和FDD低时延的双重效果,实现集低时延、大容量、高可靠为一身的确定性网络能力,赋予TDD频谱一网多能的能力。“我们将此方案称为‘超级时频折叠’,经典的5GTDD频段如2.6G/3.5G/4.9G频段,都可以适用超级时频折叠方案。”

以传统的3.5G200M带宽为例,采用7:3的时隙比,端到端的时延超过了10ms,上行等效带宽为60MHz,下行等效带宽为140MHz,可靠性为3到5个9。超级时频折叠方案,将TDD的载波折叠,通过双载波上下行的时域互补,模拟FDD全时隙上下行空口,再通过时域、频域、空域,三域协同和跨层业务调度,保障系统容量不下降。最终达到端到端时延4ms以内,时延降低60%以上,上下行等效带宽100MHz,可靠性提至6个9,更好的支撑了空口可靠性和增强性的特性部署

可以说,通过超级时频折叠,解决了低时延、高可靠、大容量“跷跷板问题”,提升了5G确定性网络能力,更好赋能产业数字化。

华为甘斌超级频折叠技术如何再次突破超级上行体验?

“超级频折叠”基于怎样的创新理念,究竟如何实现?其背后又蕴含着哪些历程与故事?华为无线网络产品线副总裁甘斌在发布会上作出了解读。

甘斌回顾道,华为与中国电信从2017年开始提出上行是5G发展的关键瓶颈,在5G产业发展初期,在原来4G TDD使用4:1使用配比的基础上,双方提出了7:3新时隙配比的增强上行能力方案,带来近50%频率资源和增益。

2019年6月,双方共同提出“超级上行”创新解决方案,通过C-Band与现有一个FDD 20M载波互补提升网络的上行带宽能力,实现上行体验2倍提升。双方提交的“超级上行”核心技术进入3GPP R16,成为了5G R16标准的关键特性之一;同时,“超级上行”得到海思、联发科、展锐等芯片厂商支持,在全国20多个城市规模商用,服务10多个行业。

2021年2月,电信与华为联合发布“超级频率聚变”,进一步聚合FDD存量频谱,将多个离散的频谱高效形成频谱云化,灵活接入进一步提升上行带宽,实现了上行体验3倍提升。“超级频率聚变”已成功在R18首批立项,并且获得了包括中国移动、中国联通、沃达丰在内的30多家产业伙伴的支持。

中国电信和中国联通一共拥有300M的C-Band资源,未来新引入的6GHz和毫米波频谱也将按照TDD模式发放,基于超大带宽的TDD频谱进行上行创新由此被提上日程。“超级频折叠”正是双方在这方面的创新成果。

“超级时频折叠”一方面基于7:3配比工作的载波1,如3.4GHz的100MHz;另一方面配置3:7的时隙配比的载波2,与载波1完全互补,如3.5GHz的100MHz。通过双载波时域互补,模拟FDD全时隙上下行空口,得到一个上下行全时隙大带宽的网络,上行等效带宽可以达到100MHz以上。同样的方式也可以使用到未来的6GHz和毫米波中。

经验证,使用C-Band频谱折叠互补增加上行带宽,上行体验超过了1Gbps相对于原先的TDD 7:3的单载波,上行速率提升接近5倍。据介绍,这个创新方案已经纳入到R18的上行增强的候选方案中。

除了有效提升上行的吞吐率以外,超级时频折叠的全时隙上下行的特征,还能有效降低时延。单载波7:3配比的端到端时延是10毫秒,超级时频折叠可以实现端到端时延小于4毫秒,降幅达到60%,高效支持5G进入核心生产环节。例如可以同时满足工业3D机器视觉和工业AR检测所需的Gbps大上行速率,以及机器协同所需的小于4ms时延。

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