初窥6G时代:频段的探索、广域覆盖、云与连接

投稿时间:2021-09-02  消息来源:  提交者:洪门小拳

当 5G 的 R16、R17 还没落地的时候,6G 的声浪已经此起彼伏,一方面可能由于通信行业喜欢不断看向未来的习惯,另一方面也可能是因为人们潜意识中信奉的逢双才是正式版的信条。
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尽管 3GPP 预计在 2023 年才开展 6G 的研究,在 2025 年下半年开始对 6G 进行标准化。但随着不少公司已经开始启动 6G 研究,并在不同场合展望 6G 的愿景,对于 6G 目前已经足已管中窥豹。
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频段的探索

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5G 时代,通信业已经开始了对于频段的探索,频段不再局限于 Sub-6GHz,开始利用资源更丰富的毫米波频段,来实现更高的速率与更低的延迟,进而实现 5G 的 10Gbps,甚至是 20Gbps 的峰值速率。
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6G 将会进一步对更高频段进行探索,除了目前开始在 5G 中应用的毫米波频段外,太赫兹已经被普遍提及。不过随之而来的技术难题也可想而知,由于频率更高,单一基站的覆盖范围可能只有 100 多米,同时信号的穿透能力肯定更加有限,这就意味着基站的密度会更大,实现连续覆盖的难度会更高。
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由于要使用太赫兹,联合处理的方法比如信源信道联合编码、语音和通信结合等同样需要解决。业内已经开始预计会在 6G 时代使用全双工技术,告别目前时间、频率、空间分开的情况,可以实现同样频段同样资源。天线问题无疑将会更复杂,目前 5G 设备的频段组合已经成倍上升,增加了太赫兹后肯定会再翻上几倍。
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甚至除了太赫兹外,卫星通讯同样已经被考虑到 6G 网络中。近期的消息已经显示,苹果 iPhone 将会在后续产品中支持低轨卫星的通讯能力,SpaceX 在向美国联邦通信委员会 (FCC) 提交的文件也显示,其准备在 6 个月内发射近 1300 颗 Starlink 星链卫星。这无疑也正在为 6G 时代埋下伏笔。卫星通讯能力的引入也将解决以往蜂窝通讯时代的覆盖难题。
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多维度覆盖
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目前,5G 地面蜂窝系统覆盖了地球表面不到 10%,具体约 7% 左右,而 6G 实际想实现覆盖的空天地海的一体化。Starlink 大量发射卫星的目的就在于实现全域覆盖。
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实际上,在目前的生产生活领域有着大量的信号盲区,例如科考活动集中的北极区域,只能依靠铱星系统进行通信,对于高带宽网络的覆盖有着巨大需求。同样在沿海的大量航线中,同样没有蜂窝网络的覆盖,存在着大量宽带覆盖盲区,卫星通信无疑将会解决这一问题。
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不过,如果通过卫星实现广域覆盖,也存在服务质量能否有保障的问题,容易出现业务分配的不均衡,StarLink 这种规模的低轨卫星成本还是过高,设计中的规模换能力还是会导致效费比太低。而高轨卫星又存在着回传延迟,高轨资源不充分的问题。
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与此同时,大量卫星的升空上天还存在着环境保护的问题,天文学家目前在观测自然星体的过程中,已经开始出现了被卫星干扰的问题,随着更大规模发射活动的进行,天文学家将会更加难以了解外太空的世界。随着未来卫星到达使用年限,还存在着巨大的太空垃圾问题。
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除了解决广域覆盖的问题外,深度覆盖同样需要进行,其旨在消除盲点,提升弱覆盖区域的覆盖能力以及用户的通信体验,为了实现无处不在的智能通信,6G 系统对深度覆盖率要求将接近 100%。
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另外,人工智能的地位将更加重要,预计在 R18 开始将会为 6G 进行铺垫,其中重要的一点就在于,人工智能将会在基站中发挥作用,产业将会设计由数据驱动的端到端无线系统,实现具备机器学习能力的空口设计,实现动态化优化无线系统的性能和效率,例如可动态空口适应、跨网络和终端的联合训练、模型共享和分布式推理。
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6G 时代,无疑将会朝着上天下海入地均有网络的目标前行。
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云与连接
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5G 无疑正在朝着物联网的愿景迈进,工业中的大量设备,生活中仪器仪表都将具备连接能力。当然,如今在垂直行业的推广还存在着成本难题,一方面应用方认为通信模组的成本较高,大规模应用后花费较多。另一方面,模组厂商也常年薄利求生。要想压下价格,恐怕还真不是轻而易举能解决的课题。
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然而 6G 时代更是豪言每一粒沙都要接入网络,给沙子装上模组自然不可能,但至少可能得每一把铲子都能具备连接力了。但这无疑更是一个巨大的成本问题,至少 5G 模组的成本问题还悬而未决,6G 时代如果需要支持更多频段,通过更先进的制程腾出空间,才能放入“铲子”中的话,那么恐怕并不是每个人都买得起这样一把“铲子”,也许信号是实现了全面覆盖,但数字鸿沟的问题却会卡在钱上。
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万事万物的连接,也将让云变得更加重要,每个人手持终端中的系统将会全面云化,工作娱乐也更加依赖云,也许届时连接力会比本地算力更加重要。这也意味着安全性将更加重要,数据如何脱敏,隐私如何保护,云端会不会监守自盗,都将是更为严峻的课题。
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