人民邮电报:下一个目标是6G,通信人永远在路上
来源:船溪地布信息门户网    发布日期:2019-10-21 18:10:32

[编者按]5g作为各国竞争激烈的主要战场之一,刚刚开始商业化部署。6g的烟雾已经点燃,许多国家和企业已经开始散发。记者,永远在路上!

这篇文章摘自大勇的《人民邮电新闻》。它已经编辑了1亿欧元,仅供业界参考。

据国外媒体近日报道,华为在加拿大渥太华的实验室已经开始开发6g技术。今年6月,诺基亚、爱立信和sk电信宣布建立战略伙伴关系,共同致力于6g的发展。

2018年7月,国际电信联盟成立了2030年网络技术研究小组。目前,美国、中国、日本、韩国、芬兰等国家都已踏上6g R&D赛道。今年2月,美国总统特朗普反复发推说:“我希望5g甚至6g能尽快进入美国。”不到一个月后,美国开始部署6g研究。

早在2018年3月,工业和信息技术部部长苗伟在一次采访中提到,中国在2018年初开始研究6g。2018年12月,中国移动、中国联通、中国电信、中国电信、华为、中兴、大唐、oppo和vivo9共同启动了“后5g系统的愿景和要求”项目。

不难看出6g已经成为全球通信行业的下一个目标。

6g,第六代移动通信技术。6g将是一个完全互联的世界,集成地面无线和卫星通信。通过将卫星通信集成到6g移动通信中,可以实现无缝全球覆盖,网络信号可以到达任何偏远的村庄,深山地区的患者可以接受远程医疗,儿童可以接受远程教育。此外,在全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统和6g地面网络的共同支持下,地对空全覆盖网络还可以帮助人们快速预测天气和应对自然灾害。这是6g的未来。6g通信技术不再是网络容量和传输速率的简单突破,而是旨在缩小数字鸿沟,实现万物互联的“最终目标”。这就是6g的意思。

在2018年9月于北美举行的美国世界移动通信大会上,美国联邦通信协会专员杰西卡·罗森维尔(jessica rosenworcel)表示:“6g将使用太赫兹(thz)频带,6g网络的‘致密化’水平将达到前所未有的水平。到那时,我们周围将充满小基站。”

太赫兹频段指100千兆赫至10千兆赫,远高于5g频率。从1g (0.9ghz)的通信频率到当前的4g频率(1.8ghz以上),我们使用的无线频率不断增加。因为频率越高,允许分配的带宽范围就越大,单位时间可以传输的数据量就越大,这就是我们通常所说的“更快的网络速度”

然而,频带发展得更高的另一个主要原因是低频带中的资源有限。就像高速公路一样,即使它很宽,它能容纳的汽车数量也是有限的。当道路不够用时,交通将被堵塞,交通将不能顺畅地运行。此时,有必要考虑发展另一条道路。

频谱资源也是如此。随着用户和智能设备数量的增加,有限的频谱带宽需要服务更多的终端,这将导致每个终端的服务质量严重下降。解决这一问题的可行方法是开发新的通信频带和扩展通信带宽。

这包括基站的覆盖范围,即基站信号的传输距离。一般来说,有许多因素影响基站的覆盖范围,例如信号的频率、基站的发射功率、基站的高度等。就信号的频率而言,频率越高,波长越短,信号的衍射能力越差(也称为衍射,当在电磁波传播过程中遇到障碍物时,障碍物的大小接近电磁波的波长,电磁波可以从物体边缘衍射,衍射可以帮助覆盖阴影区域),损耗越大。该损耗将随着传输距离的增加而增加,并且基站的覆盖区域将相应地减小。6g信号的频率已经在太赫兹水平,并且该频率已经进入分子旋转能级的光谱,其容易被空气中的水分子吸收。因此,在太空中传播的距离远不到5g信号,6g需要更多的基站来“中继”。

5g使用的频带高于4g。不考虑其他因素,5g基站的覆盖面积自然小于4g。当频带更高6g时,基站的覆盖区域将更小。因此,5g基站的密度远高于4g基站的密度,在6g时代,基站的密度无法增加。

这种大胆的想象听起来像科幻电影中的场景。北京邮电大学通信专家张平教授在其论文《6g移动通信技术展望》中认为6g技术将与人工智能紧密相连。在6g时代,人工智能的进一步发展将把现实世界扩展到虚拟世界。换句话说,现实世界可以通过诸如ar/vr、ai、6g等各种技术被采样、传输和重构成虚拟世界。人们可以用想法来驱动网络。

在未来的10年里,大量的技术将被更新和迭代,新技术将不断涌现。那时,用大数据真正理解人们的想法是可能的。

目前,5g尚未普及。就6g而言,没有明确的目标和正式的愿景。因此,所有企业和国家的研发都属于早期的理论研发。

然而,在通信领域有一个普遍的说法,“用一代人,研究一代人,保留一代人”。现在5g标准已经初步制定,整个标准将在3gpp框架下于2021年左右完成。现在是开始6g研发的合适时机。让我们看看5g还有什么缺点,需要6g来补充它们。

同时,6g虽然前景光明,但似乎仍有许多技术和实施问题有待解决,主要集中在以下几点-

“目前,国际通信技术研发机构已经相继提出了实现6g的各种技术路线,但这些方案还处于构思阶段,能否实施还需要验证。”专家表示,芬兰奥卢大学无线通信中心是世界上第一个开始6g研发的机构,目前正在从四个领域进行研究:无线连接、分布式计算、设备硬件和服务应用。

无线连接使用太赫兹或者甚至更高频率的无线电波来实现通信。分布式计算通过人工智能、边缘计算等算法解决了大量数据带来的时延问题。设备硬件主要面向太赫兹通信,并开发了相应的天线和芯片等硬件。服务应用是研究6g可能的应用领域,如自动驾驶等。"目前只有这四个方向,具体细节还不清楚."

据了解,韩国sk集团信息通信技术中心在2018年提出了“太赫兹+脱蜂窝结构+高空无线平台(如卫星)6g技术方案。它不仅应用了太赫兹通信技术,而且彻底改变了现有的移动通信蜂窝结构,建立了一个集空间和地球于一体的通信网络。

技术上,6g将使用“空间复用技术”,6g基站将能够同时接入数百甚至数千个无线连接,其容量将达到5g基站的1000倍。如前所述,6g将使用太赫兹频带。尽管这个高频带具有丰富的频率资源和大的系统容量,但是使用高频载波的移动通信系统将面临提高覆盖范围和减少干扰的严峻挑战。

当信号频率超过10ghz时,其主要传播模式不再是衍射。对于NLOS传输链路,反射和散射是主要的信号传输模式。同时,频率越高,传播损耗越大,覆盖距离越近,衍射能力越弱。这些因素将大大增加信号覆盖的难度。

"随着无线通信的进一步发展,大量投资是必不可少的."专家表示,有两种方法可以提高通信速率:第一,基站密度更大,部署量增加。虽然基站的功率可以降低,但是数量的增加仍然会导致更高的成本。第二种方案是使用更高频率的通信,例如太赫兹或毫米波,但是高频需要更高的硬件设备,例如基站和天线。现在进行太赫兹通信硬件测试的成本非常高,超过了一般研究机构的承载能力。另外,从基站天线的数量来看,4g基站天线的数量只有8个,5g可以达到64个、128个甚至256个天线,6g天线可能更多,基站的更换也会增加应用成本。

“如果不改变现有的通信频带,仅依靠算法优化等措施,很难实现设想的6g视觉。替换所有基站也是不现实的。”专家认为,未来极有可能采用非独立的组网模式,即在原有基站和其他设施的基础上部署6g设备。6g将与5g甚至4g和4.5g网络共存。6g将主要用于人口稠密地区,或满足垂直行业的高端应用,如自动驾驶、远程医疗和智能工厂。

尽管6g仍有许多困难,但技术进步是通信领域永恒的话题。特别是在经历了“1g空白、2g跟进、3g突破、4g并行、5g领先”的阶段后,我们的记者深刻理解了一个事实,即在移动通信领域享有更多知识产权和专利的人就能享有更多发言权,而在6g领域取得更多成就显然是中国通信行业的目标之一。

记者,永远在路上!

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