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  • 现在谈6G,是否是太早了?

    本文来自微信民众号:鲜枣教室(ID:xzclasscom),作者:周磊,原文标题:《再谈6G》,题图来自:视觉中国

    2020年即将完毕,跟着5G网络的竖立推动,以及3GPP R16版本的凝结,越来越多的人将关注中心转移到6G身上。

    7月14日,韩国三星电子宣布了白皮书《下一代超衔接体验》。在白皮书中,三星预估6G规范完成及投入商业化的最早时候点是2028年,而大规模商业化大概发生在2030年摆布。

    现在谈6G,是否是太早了?插图

    这个展望时候点,和3月17日环球第二届6G Wireless Summit集会上复兴通讯给出的展望时候点非常靠近:

    现在谈6G,是否是太早了?插图1

    从社会和手艺的大趋向来看,6G将具有以下明显的特征:

    • 人和机械都将是6G的用户(而且机械反而会是6G的主要用户)

    • AI将会渗透到各行各业,比方金融,康健,工业制作等范畴,6G将会经由过程AI来进一步提拔机能而且下降CAPEX和OPEX。

    • 6G将会使通讯手艺变得越发开放(比方最近几年竖立的O-RAN同盟等)

    • 6G将会在诸多社会问题方面发挥症结作用。比方应对气候变化(与数字手艺连系削减温室气体排放量)和处理教诲不平等(远程教诲)等问题,5G已为此供应了一些辅佐。6G供应的超衔接,将会进一步辅佐完成团结国提出的2030可延续发展目的。

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    站在效劳的角度,6G又会带来什么呢?

    6G将进一步加强5G定义的eMBB、URLLC、mMTC等特征,而且融会越发先进的传感、成像、显现和AI等手艺,供应超衔接体验,比方:

    • 沉醉式扩大现实(XR)

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    • 高保真挪动全息影象

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    • 数字镜像(数字孪生)

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    (延长浏览:什么是数字孪生?

    6G必需满足的请求

    想要完成超衔接体验,6G必需满足来自三个维度的请求,分别是机能、架构和可信度。

    6G机能需求

    比拟5G,6G会有怎样的机能提拔?以下所示:

    • 峰值数据速度1Tbps(1000Gbps),是5G的50倍

    • 空口耽误小于100微秒(μs),是5G的十分之一

    • 可靠性到达10-7,是5G的一百倍

    • 装备衔接密度到达107/Km2,是5G的十倍

    • 频谱效力到达5G的两倍

    绘制成蜘蛛网模子,大抵以下:

    现在谈6G,是否是太早了?插图6

    6G体系构造需求

    处理挪动装备盘算才能有限所带来的问题,完成通讯和盘算的真正融会,以便最终用户的种种装备能够无缝地运用网络中可用的盘算才能,比方从手艺开发的早期就引入AI(或许称为原生AI)

    新的网络功用的天真集成,包含和非地面网络的集成,比方飞机、近地轨道和地球静止轨道卫星、高空平台等。

    6G可信度需求

    处理用户数据和AI手艺的普遍运用而带来的平安和隐私问题。

    6G的重点手艺发展方向

    6G的一些典范候选手艺以下:

    太赫兹频段(THz)

    5G NR已入手下手议论在52.6GHz以上的频段事情,遵照这一趋向,6G时期挪动通讯生怕将不可避免地运用太赫兹THz频段。

    现在谈6G,是否是太早了?插图7

    然则现实运用THz频段,有一些必需战胜的手艺应战,比方:

    (1)本身的流传特征(严峻的途径消耗和大气吸取):须要针对室内和室外的场景竖立适宜THz的多径信道模子。

    (2)芯片和射频器件:过去十年,研讨者们致力于开发芯片级的太赫兹手艺,如今基于InP、GaAs、SiGe、以至CMOS手艺已在较低的THz频段产生了一些打破。然则在更高的THz频段,还须要进一步打破,以满足高效力、低能耗和低本钱需求。

    (3)天线和波束赋形:太赫兹意味着途径消耗的急剧增添。因而,须要超大规模的天线阵列来赔偿途径消耗。另一方面,这会致使非常狭小的细波束(类似于激光波束),因而怎样优化波束赋形,以合理的本钱和能效来提拔体系的机能也非常主要。

    (4)新的波形、信号、信道和协定:现在来看OFDM依旧会是一个候选项,然则须要去探究新的备选波形,下降PAPR,满足THz的硬件限定。别的,还须要开发适宜的信号、信道和协定来有效地适配THz的种种操纵。

    新型天线手艺

    5G NR已运用Massive MIMO手艺,然则THz波段须要比毫米波更多的天线,因而会有更大的应战,以下是一些可选项:

    (1)基于超材料的天线和射频前端

    第一种方法:将超外表透镜作为移相构造运用于天线阵列信号,施加直流偏置来调解波束方向,有助于锐化波束外形。

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    第二种方法:超材料天线作为谐振天线,其本身辐射定向波束,与超外表透镜差别,它不须要一个带移相器的自力天线阵列。

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    第三种方法:可重构智能外表(RIS),浅显的讲,智能外表能够转变电磁波的电磁特征,从而影响四周的流传环境。

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    (2)轨道角动量(OAM)

    1992年,科学家经由过程试验证明,光子具有轨道角动量OAM这一基础性子。

    OAM通讯研讨的中心,是把轨道角动量这一还没有运用的电磁波参数用于通讯。OAM是电磁波在流传方向上在垂直平面上示意相位扭转的特征,相位扭转的次数称为OAM形式。差别的OAM形式互相正交,在统一频点上可传输多路正交信号,从而提拔频谱效力和信道容量,这就是OAM复用手艺:

    现在谈6G,是否是太早了?插图11

    2018年5月,日本NTT已运用轨道角动量(OAM)多路复用在环球初次胜利演示了100Gbps无线传输,试验室设想了OAM-MIMO复用传输。结果表明,体系能够明显提拔传输容量。

    现在谈6G,是否是太早了?插图12

    这项手艺看起来照样相称有前程的,然则试验室只举行了十米的传输试验,现实的实行和操纵肯定另有许多的问题须要处理。

    全双工手艺

    5G NR引入了动态TDD手艺,进步双工天真性,从而能够依据流量来动态调解下行链路和上行链路之间的时隙比率。

    全双工手艺大概会在6G获得运用,从而消弭传统双工机制对收发信机频谱资本运用的限定,有助于进一步进步频谱效力(理论上同时同频全双工可提拔一倍的频谱效力)和体系的天真性。

    现在谈6G,是否是太早了?插图13

    上下行链路同时同频传输信号,会存在严峻的自滋扰和交织滋扰问题,须要在装备和网络布置时采用肯定的滋扰抑止和消弭手腕。

    频谱同享手艺

    本着开源与撙节并重的头脑,怎样越发充足地运用现有的频谱资本就显得分外主要(特别是在低频段)

    因而,动态频谱同享(DSS)手艺闪亮上台。

    它能够让差别制式的网络同享运用雷同的频谱资本,相称于频谱和制式解耦合。比方,现在动态频谱同享手艺已能够在4G和5G之间动态分配频谱。

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    6G时期,动态频谱同享手艺明显还要在原有基础上继续发展,或许会被称为“智能”频谱同享手艺。

    网络拓扑构造的演进

    网络拓扑演进方面的一个明显趋向,就是运用非地面网络NTN,比方卫星和HAPS,纵然在没有地面网络的处所也能供应掩盖。

    NTN手艺的完成,须要斟酌地面网络所没有的新方面,包含对挪动小区的支撑、数百千米大的小区、较大的流传耽误、NTN的高速挪动致使的较大多普勒频移和较大途径消耗等。

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    现在尚处于开发支撑NTN的手艺初始阶段,3GPP R17将会完成对NTN网络的第一阶段支撑,让我们拭目以待吧。

    PS:现阶段想要多相识一些NTN的内容,发起参考3GPP TR38.811。

    AI手艺

    3GPP 5G规范已在中心网中引入了NWDAF网络功用,对网络举行数据网络和剖析。置信该功用在后续版本中延续演进,以后3GPP也会对无线侧举行相干的手艺研讨。到了6G时期,AI手艺的运用将会无处不在。

    现在谈6G,是否是太早了?插图16

    举例来说,当地AI手艺给信道编码研讨供应了一种全新的处理计划,使其不再依靠传统的编码理论举行设想,经由过程进修、练习、搜刮就能够找到适宜当前传输环境的最好的调制编码体式格局。团结AI的一个例子是基于展望的切换优化,而端到端的AI能够辨认或许说展望网络运转中的非常并提出改正计划。

    后话:如今谈6G,是否是太早了?

    5G商业化尚处于起步阶段,如今入手下手预备6G正是时候。由于从入手下手研讨到新一代通讯手艺商业化,一般须要10年摆布的时候。

    早在2019年3月,芬兰就举办了环球第一届6G峰会,来自列国的通讯专家们协商制订了环球首份6G白皮书:6G泛在无线智能的症结驱动与研讨应战。

    在过去的一年,世界列国纷纭制订了本国6G的发展规划,并付诸实行。

    现在谈6G,是否是太早了?插图17

    世界列国的6G研讨进展

    此前有报导称,韩国5G网络现实传输速度仅为4G的三倍多,远远低于20倍的规范。由此能够看出,环球范围内的主要任务,照样先把5G的潜力充足引发出来,让企业和个人充足感受到5G所带来的实在代价。不然,空口说6G是没有任何意义的。

    假如用一句话总结,那就是——

    既要瞻仰星空(6G),也要踏踏实实(5G)

    文中部份图片及内容来自白皮书《下一代超衔接体验》

    本文来自微信民众号:鲜枣教室(ID:xzclasscom),作者:周磊

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