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目前6G的十个主要预研方向

2022/11/13
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继续6G之山雨欲来风满楼系列。内容为宏观视野,放松阅读。

首先,从5G说起,ITU为5G时代定义了三大场景:

2021宏文(6)5G新应用场景引入的前提--5G端到端网络架构的云化演进

 

而6G当前的预研状况是还在所有业界的“头脑风暴”中,一些先进的想法和算法正通过原型时延进行验证中,一些方向性的思维共识也正在形成中,各国各地区有关6G的相关的研究计划也在执行了。但不可否认的一点是,6G作为新兴的系统是在5G的基础上,然后是一定要全面超越5G的,否则研究和部署它就没有任何意义了。当前6G预研的几个方面骨感汇总罗列如下:

第一,人工智能AI)作为6G发动机

可以说,智能化是6G的最重要的方面并不为过。目前AI在5G系统的各个部分已经在预热和快速发展,这将为6G在AI方面的成熟应用打下坚实基础。从另一个角度看,6G网络预计复杂度将极大地提升,需要AI助力6G网络的设计和管理,在网络部署成本,能耗节约,网络管理与监控以及提升频谱效率多方面发挥至关重要的作用。

第二,节能增效方面,尤其5G 多天线mMIMO的发展经验和教训要求6G需要在节能方面有大的提升。

第三,6G频率,参考5G频段相关讨论:

700MHz频段的前世今生

2021宏文(8)4G5G低频段(LB)部署状况(截止2021年5月)

2021宏文(11)5G中的3.5GHz频段

5G频谱管理策略

5G频谱

由于几十年蜂窝网络的发展及其他无线系统的部署导致低频资源几乎“耗尽”,5G已经在毫米波频段推出商用产品,而6G在毫米波以及更高频段的使用将更进一步,目前已经在探索在太赫兹,也就是300GHz-3THz范围上进行研究,未来也可能会推进到可见光和红外频段。

第四,多天线领域

大量的高频频率资源的使用也必然要求在多天线领域的推进,以便使用升级的beamforming来精准定位移动终端,其中一个方向是所谓的RIS,智能超表面(参考智能超表面),通过使用智能发射面,对收发信号进行智能处理。

第五,网络安全及数据加密方面

5G的愿景是万物互联,这个愿望将在6G进一步增强,而随之而来的是对网络系统安全和数据安全等多方面的研究,保证网络运营稳定与用户数据安全可靠。5G安全方面的文章参考2021宏文(1)5G网络安全需求总结。

第六,虚拟化方面

4G5G网络时代已经在网络虚拟化方面做了大量的探索,采用SDN/NFV的思路,端到端网络各个domain进行云化设计,软硬件解耦,UP和CP分离等等。这些宝贵的将在6G中稳定演进和提升。参考5G RAN 云化演进设计小结和2021宏文(6)5G新应用场景引入的前提--5G端到端网络架构的云化演进

第七,物联网演进方面

3GPP系的物联网技术从R13开始,在4G引入了NBIoT,MTC,在5G中将4G的这两种技术引入平台中,同时在R17中引入了“中间产品”REDCAP(参考宏文2022(6)关注R17新引入的NR IoT技术--REDCAP),而要真正实现万物互联的愿景,光靠eMBB的演进是远远不够的,需要物联网这些垂直行业的海量用户的参与。而物联网目前研究的一个主要方面是物联网低耗芯片终端的耗电性能,在4G时候的物联网终端电池一般要求15年的生命周期,这也许和我们每十年一代系统的周期相合,但一旦到期的海量的更换也是非常棘手的工作。因此可能想到的是这些海量的小终端能够自动获取能量进行免维护运行来提升生命周期是最理想的了。

第八,定位与网络感知方面

更高的精度并扩展定位应用场景。比如提供厘米级的定位。

第九,分布式计算能力的扩展方面

进一步对网络架构进行优化来保证端到端的KPI和业务感知。这包括演进的EDGE等进一步研究(参考5G移动边缘计算(MEC)学习总结)

第十,6G业务能力方面和垂直行业拓展

开发新一代网络不仅仅是对旧有传统系统的升级换代,更为重要的是要与网络用户的需求契合,对网络业务能力,KPI挖掘等的研究是预研前期非常重要的一方面,比如可以提供0.1ms的延迟,10倍于5G的连接密度,下面两例供参考:

 

另外,附加转一篇三星公司前期公开发布的6G白皮书。虽然内容不是很新了,但是有的部分还仍然给力的,比如第19页的系统需求KPI指标等的展望等,至今仍然为经典数字之一部分。从网络性能KPI上看,频谱效率、覆盖密度,容量,可靠性,业务时延,传输速率,平台灵活性指标,系统节能方面等多个维度都需要有大的提高才能满足新一代系统的需求。

 

注意啦!,下面为第19页

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