该白皮书基于70位专家的观点系统性地介绍了6G技术趋势,这些专家们都参加了今年3月举行的首届6G无线峰会,非常值得一读。本文根据该白皮书提炼整理而成。
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从历史看,大约每十年移动通信就会更新换代,如今我们已进入5G时代,预计6G将在2030年左右出现。
6G愿景是:泛在无线智能。泛在,即6G服务将无缝覆盖全球用户;无线,即无线连接是关键基础架构的一部分;智能,即为全人类和万物提供情景感知的智能服务和应用。
5G的驱动力来源消费者不断增长的流量需求,以及垂直行业的生产力需求。也就是说,本质上是商业需求驱动了5G。
6G与5G不同,6G的驱动力来源商业需求和社会需求。
6G的社会驱动因素包括政治、经济、社会、技术、法律和环境等方面的社会需求,以进一步促进数字社会的包容性与公平性,比如,让全球贫困人口、弱势群体和偏远的农村居民都能公平地享受到教育、医疗保健等服务。
相比5G,6G具有更广的包容性和延展性,因此6G将不只是传统运营商的,而会在传统运营商之外产生新的生态系统。比如,由于引入频段越来也高,网络越来越密集,针对垂直市场的本地网络将越来越普遍,这些本地网络将由不同的利益相关者部署,从而驱动“本地运营商”模式,繁衍出新的生态系统。
6G引发生活变革
报告展望,到2030年,随着6G技术的到来,许多当前仍是幻想的场景都将成为现实,人类生活将出现巨大变革。
随着新型显示、传感和成像设备以及低功耗专用处理器等技术的发展,现在的智能手机将被一个轻量的眼镜替代,通过超高的网速实现超高的分辨率、帧速率,并能提供虚拟现实、增强现实、混合现实合并为一的“XR”服务,与我们的感官、运动无缝连接。
高分辨率的传感成像、可穿戴显示器、超高速的无线网络将使实时捕捉、传输和渲染3D图像的远程全息成为现实。例如在会议中实时“投影”每个参与者、通过XR制造感知幻觉,使处于不同城市的人感觉同处一室。这在远程教育、协作设计、远程医疗、远程办公、高级三维模拟和训练,以及国防领域应用很广。
2030年以后,世界将有数以百万计接入网络的自动驾驶车辆,运输和物流都将更为高效。这些车辆既包括在家、学校、工作场所之间运行的无人驾驶汽车,也有运送货物的自动卡车或无人机。每一辆车都将配备许多传感器,包括摄像机、激光扫描仪、里程计和太赫兹雷达等。算法必须快速融合生成周围环境地图,包括其可能碰撞的其他车辆,行人,动物等信息。
6G性能指标
性能超越5G百倍
白皮书认为,与从1G到5G的前几次移动通信技术换代类似,6G的大多数性能指标相比5G将提升10到100倍。
白皮书给出了几个衡量6G技术的关键指标:峰值传输速度达到100Gbps-1Tbps,而5G仅为10Gpbs;室内定位精度10厘米,室外1米,相比5G提高10倍;通信时延0.1毫秒,是5G的十分之一;超高可靠性,中断几率小于百万分之一;超高密度,连接设备密度达到每立方米过百个。此外,6G将采用太赫兹频段通信,网络容量大幅提升。
从覆盖范围上看,6G无线网络不再局限于地面,而是将实现地面、卫星和机载网络的无缝连接。从定位精度上看,传统的GPS和蜂窝多点定位精度有限,难以实现室内物品精准部署,6G则足以实现对物联网设备的高精度定位。同时,6G将与人工智能、机器学习深度融合,智能传感、智能定位,智能资源分配、智能接口切换等都将成为现实,智能程度大幅度跃升。
6G的高性能很诱人,但要解决的技术难题也不少。第一个挑战就是攻克尚不成熟的太赫兹通信技术,实现理想中的通信速率;而随着波段频率增加,天线体积将越来越小,频率达到250GHZ时,4平方厘米面积上足以安装1000个天线,这对集成电子、新材料等技术是巨大的挑战。
白皮书认为,到2030年,数字世界将与物理世界深度融合,人们的生活将愈发依赖可靠的网络运行,这对通信网络的安全问题提出了更高要求,6G网络应具备缓解和抵御网络攻击并追查攻击源头的能力。
6G时代的到来必将带来万物互联,产生海量数据信息。一方面,这些数据关乎个人和企业隐私,实现可靠的数据保护是6G推广应用的前提;另一方面,实时处理这些数据需要成熟的边缘计算技术,而边缘计算还面临数据访问受限、设备计算能力和存储能力不足等问题。
奥卢大学“6G旗舰计划”负责人马蒂·拉特瓦霍(Matti Latva-aho)在白皮书发布声明中表示,6G的根本是数据,无线网络采集、处理、传输和消耗数据的方式推动6G的发展。
也就是说,6G的研究就是要按照6G的标准,解决数据从采集到消耗中的技术难题。
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