日前,由未來移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)委員會(huì)主辦,廣東省新一代通信與網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院承辦,高通公司特別支持的第四屆“5G和未來網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略研討會(huì)”在廣州日航酒店舉行。
廣東省新一代通信與網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)朱伏生在出席峰會(huì)時(shí)表示,6G應(yīng)用主要應(yīng)用分為消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)急通信和泛在互聯(lián)網(wǎng)。朱伏生預(yù)測(cè),6G網(wǎng)絡(luò)至少要到2020年才會(huì)開始研發(fā),2030年方能正式投入商用。
此外,在介紹6G候選技術(shù)時(shí),朱伏生認(rèn)為,人工智能廣泛應(yīng)用于6G;6G不能僅僅視為一種無線通信技術(shù),而是激活了帶寬達(dá)到400THz的可見光譜資源;MIMO/Massive MIMO 仍然是提升容量的重要手段等。
移動(dòng)通信的趨勢(shì)和挑戰(zhàn)
從2G引入數(shù)據(jù)能力以來,移動(dòng)通信逐步過渡到數(shù)據(jù)時(shí)代,面對(duì)的是60%以上的移動(dòng)數(shù)據(jù)年消耗增加。 VR/AR業(yè)務(wù)更是單用戶數(shù)據(jù)帶寬要求幾百M(fèi)甚至上Gbps。 而對(duì)高清視頻、VR/AR沉浸式內(nèi)容即便是5G也僅僅有可能改變現(xiàn)狀、實(shí)現(xiàn)部分用戶的期待。
6G時(shí)代,則意味著真正物物通信的開始,可以滿足無所不在的任意設(shè)備之間的信息傳輸,人類真正的告別互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。
移動(dòng)通信跨界融合越來越普遍。CT、IT、DT技術(shù)大融合,通信網(wǎng)會(huì)融合各種最新 的技術(shù),比如虛擬化、人工智能、區(qū)塊鏈等。 天與地融合,衛(wèi)星通信與蜂窩通信也開始融合。 人類活動(dòng)軌跡都需要通信,對(duì)人希望感知的地方也需要。
隨著網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)越來越開放,內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)的深度融合,促使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)極度開放,內(nèi)容隨處接入;MEC+CDN遠(yuǎn)離核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)就近接入;MEC+GPU替代終端進(jìn)行集中渲染;基站CACHE緩存,Wi-Fi AP緩存等。
傳統(tǒng)的PSTN/PBX交換機(jī),沒有復(fù)雜的上層管理,即便外網(wǎng)down掉,本地可以繼續(xù)使用。 從2G/3G發(fā)展以來的各代移動(dòng)通訊架構(gòu),更為復(fù)雜,鑒權(quán) ,用戶屬性和移動(dòng)性描述,使得業(yè)務(wù)的集中性更強(qiáng)。但系統(tǒng)也更脆弱和安全性更差。
考慮5G/B5G/6G對(duì)行業(yè)的重要性,簡(jiǎn)易的系統(tǒng)總是更安全。朱伏生認(rèn)為,簡(jiǎn)約即美,通過簡(jiǎn)約設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)三大安全。
一是對(duì)生物體的安全。 移動(dòng)通信的各種電磁波輻射總是存在的,目前明確在GHz作用的頻率影響較小,但微波甚至THz級(jí)別的還需要研究。
二是信息的安全。隱私泄露后造成的危害越來越大,黑產(chǎn)成為一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè),促使信息安全、隱私保護(hù)越來越嚴(yán),使得對(duì)用戶數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)都要進(jìn)行嚴(yán)格的保護(hù)。
三是產(chǎn)業(yè)的安全。通訊業(yè)是一個(gè)美國(guó)主導(dǎo)的全球化產(chǎn)業(yè)。美國(guó)的制裁、布拉格會(huì)議(5月2-3日,32個(gè)國(guó)家參加)需要從業(yè)者產(chǎn)生更多思考。
不懂網(wǎng)絡(luò)的行業(yè)應(yīng)用者對(duì)網(wǎng)絡(luò)QoS有需求,運(yùn)營(yíng)商需要依托設(shè)備商來滿足需求,但不同廠家之間的協(xié)調(diào)會(huì)成為一個(gè)瓶頸。這就需要既懂得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特性、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)和行業(yè)業(yè)務(wù)需求的第三方出現(xiàn), 有機(jī)結(jié)合行業(yè)痛點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)特點(diǎn), 有效的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù),最優(yōu)的滿足行業(yè)業(yè)務(wù)需求。
在市場(chǎng)方面會(huì)呼喚網(wǎng)絡(luò)能力開放,超級(jí)業(yè)務(wù)編排,行業(yè)安全保證等新需求。
6G的愿景思考
6G除了對(duì)5G定義的8個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了描述,引入了總頻譜支持能力和基站算力需求。 使用頻率帶寬反應(yīng)了最后設(shè)備能夠達(dá)到和管理的能力。 基站算力是為了分析虛擬世界的支持能力,暫時(shí)以核心算法處理來衡量。特別是MEC,AI,BlockChain引入后,對(duì)5G/6G都是比較大的需求。
6G的能力場(chǎng)景主要?jiǎng)澐譃槿蠓矫妫阂皇腔谕ㄓ崅€(gè)體的自適應(yīng)模式選擇。 通訊個(gè)體對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行認(rèn)知,通過AI選擇合適的方式發(fā)起通訊請(qǐng)求。二是通訊場(chǎng)景描述貢獻(xiàn)服務(wù)。類似于代理進(jìn)行業(yè)務(wù)擴(kuò)大和信息收集,例如志愿提供服務(wù)的終 端對(duì)基站附近的環(huán)境進(jìn)行感應(yīng)和分析,包括拍照和雷達(dá)探測(cè),將周 圍的場(chǎng)境情況同步給基站?;拘纬闪艘粋€(gè)周邊環(huán)境的動(dòng)態(tài)3D圖 (4維),對(duì)終端需要的無線頻譜,信道路徑都作出最優(yōu)選擇。三是網(wǎng)元獨(dú)立工作能力。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在傳輸鏈路中斷或系統(tǒng)核心網(wǎng)故障,本地具有部分業(yè)務(wù)能力,保障本地的呼叫,關(guān)鍵行業(yè)應(yīng)用能正常進(jìn)行。
6G 承載的業(yè)務(wù)將進(jìn)一步演化為真實(shí)世界和虛擬世界這2個(gè)體系。 真實(shí)世界體系的業(yè)務(wù)后向兼容5G中的eMBB、 mMTC、uRLLC等典型場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界萬物互聯(lián)的基本需求。虛擬世界體系的業(yè)務(wù)是對(duì)真實(shí)世界業(yè)務(wù)的延伸,與虛擬世界的各種需求相對(duì)應(yīng)。 6G 創(chuàng)造的虛擬世界能夠?yàn)槊總€(gè)用戶構(gòu)建AI助理 (AIA,AI assistant),并采集、存儲(chǔ)和交互用戶的所說、所見和所思。
虛擬世界體系包括: 虛擬物理空間(VPS)、虛擬行為空間(VBS)、 虛擬精神空間(VSS)。Genie 存在于的虛擬世界體系,不需要人工參與即可實(shí)現(xiàn)通信和決策制定。Genie 基于實(shí)時(shí)采集的大量數(shù)據(jù)和高效機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),完成用戶意圖的獲取以及決策的制定。
6G應(yīng)用主要分為消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)急通信和泛在互聯(lián)網(wǎng)。2018年3月份,工信部部長(zhǎng)苗圩透露,中國(guó)已開始著手6G移動(dòng)通信技術(shù)的研究。朱伏生預(yù)測(cè),6G網(wǎng)絡(luò)至少要到2020年才會(huì)開始研發(fā),2030年方能正式投入商用?!?018年啟動(dòng)6G概念研究;2020年正式開始研發(fā)6G技術(shù);2030年開始6G商用?!?
6G時(shí)間表
6G候選技術(shù)分析
在6G候選技術(shù)分析中,朱伏生重點(diǎn)介紹了6G和人工智能 、可見光覆蓋、THz頻譜的開發(fā)、OAM軌道角動(dòng)量 、MIMO/Massive MIMO、同時(shí)同頻全雙工技術(shù)和頻譜管理和區(qū)塊鏈等技術(shù)。
朱伏生認(rèn)為,人工智能廣泛應(yīng)用于6G。無線信道分析和物理層算法利用AI算法?;緦?duì)周圍環(huán)境通過AI進(jìn)行語義描述,分幾個(gè)層面?;?60VR實(shí)時(shí)描述;地圖結(jié)合不可 見部分進(jìn)行語義描述;周圍運(yùn)動(dòng)物體的輔助描述請(qǐng)求(例如汽車)。對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)采用AI算法進(jìn)行業(yè)務(wù)量發(fā)展,規(guī)劃,運(yùn)營(yíng)及維護(hù)等進(jìn)行新一代技術(shù)的應(yīng)用 ,降低OPEX(人力和能源消耗)。
在行業(yè)應(yīng)用AI方面,朱伏生認(rèn)為,對(duì)安防,繼續(xù)將MEC下沉到基站,本地具有識(shí)別能力,各種服務(wù)器提供異構(gòu)體支持各種人識(shí)別,動(dòng)物識(shí)別,車輛識(shí)別, 災(zāi)害預(yù)警等業(yè)務(wù)。6G會(huì)建立智能制造本地業(yè)務(wù),智能規(guī)劃企業(yè)所需的通訊需求,本地頻率需求及申請(qǐng)。此外,6G將延續(xù)5G中無人機(jī)和AI的結(jié)合,并將應(yīng)用廣泛化,解決5G難以完成的應(yīng)用。
在朱伏生看來,6G不能僅僅視為一種無線通信技術(shù),而是激活了帶寬達(dá)到400THz的可見光譜資源。 拓展下一代寬帶通信的頻譜,搶占空白頻譜、有效利用資源。與照明、顯示產(chǎn)業(yè)深度耦合,為通信帶來獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。白光對(duì)人眼安全;無電磁污染,可以應(yīng)用在電磁敏感環(huán)境(飛機(jī)、醫(yī)院、工業(yè)控制); 可見光通信兼具照明、通信和控制定位等功能,符合國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略;頻譜無需授權(quán)即可使用;可見光通信適合信息安全領(lǐng)域應(yīng)用。 可見光通訊的業(yè)務(wù)場(chǎng)景可以覆蓋水下,高樓覆蓋(宏基站一般覆蓋很差)等。同時(shí),朱伏生認(rèn)為,6G技術(shù)的可見光覆蓋仍有需要解決的問題,器件問題,電力線和業(yè)務(wù)流的產(chǎn)業(yè)結(jié)合問題,上行鏈路設(shè)計(jì)問題。
在談到THz頻譜的開發(fā)方面,朱伏生指出,“中國(guó)經(jīng)過多年研究,在THz的產(chǎn)生,器件和生態(tài)鏈方面取得很大進(jìn)展。每2年一屆的中國(guó)泰赫茲研究大會(huì),到2018年10月,進(jìn)行了4屆。也在THz通訊領(lǐng)域進(jìn)行了很多研究成果。根據(jù)研究成果,THz通訊會(huì)對(duì)backhaul,relay方面產(chǎn)生直接影響。如果能解決方向性問題,預(yù)計(jì)可解決6G的小區(qū)覆蓋容量問題。部分研究也表明,THz信號(hào)也能夠通過反射波接受和恢復(fù)數(shù)據(jù),這對(duì)移動(dòng)組網(wǎng)是個(gè)好消息?!?
朱伏生進(jìn)一步表示,“憑借THz技術(shù)的發(fā)展,我們可以期望獲得Tbps的空口傳送能力。經(jīng)過理論和實(shí)驗(yàn),1GHz帶寬可超過50Gbps, 采用Massive MIMO在更寬帶寬下,預(yù)計(jì)可以50*8(MIMO帶來的增益)*2.5GHz=1000Gbps?!?
傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù),使用頻率、時(shí)間、碼型和空間等資源作為自由度,而OAM調(diào)制技術(shù)將載波攜帶的OAM模式作為調(diào)制參數(shù)。利用OAM模式內(nèi)在的正交性,將多路信號(hào)調(diào)制在不同的OAM模 式上,根據(jù)模式的不同區(qū)分不同的信道。由于具有OAM的螺旋波束可以構(gòu)成無窮維的希爾伯特空間,因此理論上同一載頻利用OAM復(fù)用可獲得無窮的傳輸能力。
OAM復(fù)用的頻譜利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LTE、802.11n和DVB-T。朱伏生透露,“OAM軌道角動(dòng)量的研究主要包括四方面:OAM波的調(diào)制產(chǎn)生和發(fā)射,特別是不同本征值; 傳輸特性研究;檢測(cè)和信號(hào)復(fù)原和組網(wǎng)的研究?!?
朱伏生認(rèn)為,MIMO/Massive MIMO 仍然是提升容量的重要手段 。“MIMO 技術(shù)通過多流實(shí)現(xiàn)容量的提升,對(duì)4G來說表現(xiàn)出很有效的方法。但對(duì)于5G來說,容量還是受限,特別是人口密集使用區(qū),如高樓,體育場(chǎng),大型車展或商場(chǎng),通信量巨大。于是 Massive MIMO通過區(qū)域性的分開終端用戶所對(duì)應(yīng)天線,從而達(dá)到大大提高容量的目的。
本質(zhì)上是將多個(gè)小型的MIMO基站(例如8*8),組合形成大的基站集(例如32*32=16* (8*8),即為16個(gè)MIMO基站),注意容量并不是倍數(shù)關(guān)系。可以包括全向MIMO,定向MIMO。6G要保持高吞吐量,當(dāng)毫米波,THz引入后,預(yù)計(jì)Massive MIMO天線數(shù)可以繼續(xù)增大, 例如192,1024等。形式也可能是大型智能表面(LIS),附著于建筑物表面。
在談到同時(shí)同頻全雙工技術(shù)時(shí),朱伏生指出,從理論計(jì)算獲知,TDD和FDD的頻率浪費(fèi)都在50%以上。頻率資源的稀缺性,使得本技術(shù)研究有必要;根據(jù)業(yè)界研究的現(xiàn)在水平,頻譜效率可以提升80%以上。朱伏生表示,目前存在的困難主要是:多天線MIMO全雙工 :多通道的射頻域抵消電路成本、體積;環(huán)境適應(yīng)能力,自干擾信道變化,實(shí)時(shí)跟蹤收斂抵消;全雙工組網(wǎng),基站間干擾消除,終端間干擾消除;幀結(jié)構(gòu)和資源調(diào)度;全雙工器件和芯片: 連續(xù)可調(diào)時(shí)延器,沒有貨架芯片;射頻域抵消器件的非線性較高。
此外,朱伏生認(rèn)為,除了公共licensed頻譜外,隨著網(wǎng)絡(luò)越加致密化,基于區(qū)塊鏈的對(duì)一些不用的頻率的動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)是趨勢(shì)。通過集中的頻譜訪問數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來動(dòng)態(tài)管理不同類型的無線流量,以提高頻譜使用效率。 區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)庫,無需中央中介即可安全更新。對(duì)于需要本地頻率的機(jī)構(gòu),設(shè)置LBRS,可以用于智能制造和現(xiàn)代醫(yī)院等場(chǎng)合,滿足本地高可靠性及保密通信的需求。
作者:林想