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首頁 資訊正文

6G應提前思考布局

6G網絡是什么?很顯然,它是未來5G應用的升級版。然而,5G網絡的應用是不斷發展變化的,未來6G網絡的應用仍需要不斷探索。

典型6G應用有哪些?

目前,業界討論比較多的6G愿景主要集中在以下3個方面——

數字孿生

數字孿生首先將物理世界中的實體進行建模,然后將模型映射到虛擬世界中,從而展現對應實體的全生命周期過程。數字孿生可應用于眾多領域。例如,目前數字孿生在工業生產中已經實踐應用,人體數字孿生和數字孿生城市等也將有所突破。數字孿生基于物理世界能夠生成一個數字化的孿生虛擬世界,通過引入人工智能(AI)和大數據分析,可以進行多領域大量的物理模型建立、信息數據處理、多維度綜合結果推演等。這將對基礎通信系統的傳輸速率、實時性和連接規模提出新的挑戰。同時,網絡系統也將借助網絡模塊的數字孿生體進行網絡性能的優化。

擴展現實(XR)與全息通信

作為5G的重要應用場景之一,虛擬現實(VR)與增強現實(AR)將在6G時代全面演進到XR。得益于新的顯示技術、傳感和成像設備,以及低功耗專用處理器的飛速發展,可穿戴設備將使物理現實擴展到數字空間。此外,借助XR技術,全息3D投影技術可廣泛應用于各個領域,例如醫療、娛樂、教育和工農業生產。基于物理環境的捕捉和虛擬世界的高保真度,全息XR將與AI、分布式云計算緊密結合,以滿足無線網絡的高性能需求——高傳輸速率、低時延、高可靠和高精度定位。

全域萬物智聯

在未來,6G頻譜將擴展到太赫茲。在覆蓋的廣度上,6G將借助衛星通信、無人機通信等空中運載網絡,以及新空口技術等手段,來實現空、天、地、海全域無縫覆蓋的通信網絡和人、機、物全球業務層面的廣域智能連接。因此,6G網絡需要與計算進行深度融合,以完成海量異構網絡的融合接入和全時頻空域資源的分配協作,進而滿足6G空天地海與人機物全域無縫覆蓋通信對智慧連接、泛在連接和安全連接的需求。

從5G網絡與應用角度看6G

云網邊端融合成為發展趨勢

在5G時代,高速率和低時延是網絡的主要技術特征,它們使無線接入的分量在整個移動通信網絡中變得更重。這促進了移動邊緣計算的發展,使業務的產生、處理和應用都可以在本地完成,而不再僅僅依靠遙遠的集中單元。在6G應用中,接入側的影響也會越來越深遠,業務應用的速率和時延要求會越來越高,移動邊緣計算的作用也會更加凸顯。同時,隨著業務應用對網絡性能要求的不斷提高,管道化的網絡顯然不能有效支撐業務應用的發展。因此,我們必須對網絡形態和參數的改變與業務應用進行整體考慮,以滿足在接入側邊緣云、網、應用融合的現實需求。云、網、用的融合不僅可以在統一的基礎設施上同時實現基礎網絡能力、計算能力、業務處理能力,實現網絡對業務應用的有效支持,還可以基于業務屬性對網絡形態或者技術參數進行調整。然而,當前5G網絡所使用的云計算基礎設施仍然存在過于沉重、效率較低的問題。為實現云網融合的發展目標,業界需要重視這一問題,并在技術推進上共同努力。

在接入側網絡與計算能力提升的同時,未來很多終端的能力可以進一步簡化。一些基礎性的通用業務支持能力(比如未來先進的音視頻處理等)都可以卸載到邊緣計算平臺上,從而簡化終端實現環節,降低業務實現難度和運營成本。屆時,6G網絡將在接入側發展成云、網、邊、端、用融合的一體化網絡。

支持垂直應用的網絡能力增強

在移動通信系統中,獨立分隔的上下行鏈路通過頻分雙工(FDD)或者時分雙工(TDD)實現雙向通信。在理論上,雖然空中接口的物理資源在上下行鏈路間的分配比是可以靈活配置的,但是在工程實踐中,這些分配比一旦被設定就很難改動。這是因為改動可能帶來嚴重的系

統內或者系統間干擾,導致整個網絡的性能降低,甚至癱瘓。在過去,人們僅考慮移動互聯網業務應用,用戶基本都是以下行速率為主,不存在動態調整資源配比的需求。然而,在進入5G時代以后,各種垂直應用的業務具有與互聯網完全對立的特性,這些業務不再以下行速率為主,例如高清視頻直播、視頻質量檢測、視頻監控等。這種情況就需要改變上下行的資源配比。全雙工技術成為一種有效的技術手段,可以用來提供服務。因此,我們可以將全雙工技術與上下行資源配比的動態調整結合起來,以靈活滿足上行業務量的需求。

應用場景擴展

目前,5G和5G增強技術的演進主要圍繞增強移動寬帶(eMBB)、海量機器類通信(mMTC)、超可靠低時延通信(uRLLC)三大應用場景進行。然而,隨著各類垂直應用的不斷豐富,增強網絡組合特性將是下一個重要的技術演進方向。組合特性的演進可以使5G三大場景擴展為6個,甚至更多,以形成多邊形的應用場景。這些典型的組合演進方向主要包括:(1)eMBB與uRLLC組合。這種組合可以滿足高速率、高可靠環境的應用需求,比如XR類業務。(2)eMBB與mMTC組合。這種組合可以滿足密集場景下的高速數據需求,比如智慧工廠和智慧城市環境中的視頻傳感器。(3)mMTC與uRLLC組合。這種組合可以滿足工業控制過程中控制單元的信息傳遞需求。這些不同場景的組合技術有助于人們探索6G初期的技術路線和相關技術指標,為實現未來萬物智聯提供良好基礎。

無線接入網絡架構的演進

雖然5G網絡在單位比特上的功耗遠遠低于4G網絡,但是由于工作頻段的關系,覆蓋同樣區域5G網絡的基站數量是4G基站的數倍,網絡的整體功耗卻遠高于4G網絡。此外,目前5G網絡并不能帶來明顯高于4G的業務收入。很顯然,這樣的發展是不可持續的。6G時代無線網絡的工作頻率將向著更高的工作頻段推進。傳統的集中化組網方式將面臨更大的挑戰。因此,我們必須探索新型的無線網絡架構,而不是在原有網絡的基礎上進行簡單疊加。值得一提的是,在集中化組網架構的基礎上,與分布式組網模式的結合可以降低鏈路損耗,提高能量效率和頻譜效率。當然,這一過程會不可避免地遇到基礎設施和業務疏導方面的問題。因此,我們需要關注如何在多頻段、多空口的環境下構建能夠進行業務疏導的統一架構。

無線網絡開放化

在全球運營商和制造商的共同努力下,無線網絡白盒化、開放化逐步成為一個熱門話題。雖然很多非技術因素使這個技術的研究本身變得十分敏感,但是面對垂直應用的需求,白盒化/軟硬解耦的解決方案無疑具有廣闊的市場前景。垂直應用的場景強調的是服務提供快速、架構靈活可變、網絡能力完全開放、網絡與服務定制化等。這些都不是傳統產品的強項,而是對傳統產業的新挑戰。正視這一挑戰并使之形成自主可控的優勢是我們的努力方向之一。

云、網、邊、端融合的6G網絡

6G網絡架構將以網絡與計算的深度融合為引擎,突破傳統針對個人通信設計的移動網絡架構瓶頸,從云、網、邊、端、用的協同與融合的角度整體考慮,實現全頻域、全場景、全業務的靈活適配與資源協同,最終實現一體化的網絡架構目標。

多層次深度融合

6G網絡憑借強大的AI與大數據分析計算,將成為集云、網、邊、端、用于一體的計算型、數據型網絡。這種一體化的6G網絡涉及以下幾個層次的融合:網元融合、資源協同、端云協同、邊緣AI和內生安全。

網絡對業務的適配

針對不同的業務需求,保障用戶體驗是6G通信系統需要解決的核心問題。一方面,移動通信網絡內部存在對基于業務QoS感知的智能精細化資源適配的需求,而5G網絡的整個QoS機制仍舊存在一些問題,例如:業務區分顆粒度較粗,優化調整的周期較長,空口資源配置無法靈活適配網絡與業務的實時動態變化等。另一方面,移動網絡側與業務傳輸側割裂,導致業務在數據傳輸網絡的傳輸無法與移動側的網絡能力較好地實時匹配,造成用戶體驗的下降。

因此,6G網絡一方面需要針對基于業務QoS智能感知的端到端通信機制(包括端到端各協議層的新型通信協議和各協議層智能業務感知的協同優化機制),實現端到端通信網絡與應用傳輸能力的一致性,減小端到端通信中的短板對用戶體驗的負面影響;另一方面需要實現業務應用與網絡能力的深度融合,在端到端通信的各個節點引入人工智能與機器學習,借助數字孿生來輔助網絡能力和資源與業務需求的精準調配,在安全機制內建立精準測量、快速反饋與智能預調整的機制,真正做到端到端通信的網隨業動。

* * *

根據移動通信產業發展周期的特點,業界預期在2030年左右可以實現6G商用。目前,移動通信產業尚處于5G商用和6G研究的初級階段。現階段聚焦于面向6G網絡架構的構建具有重要意義。我們從5G網絡出發,探討6G的技術發展路徑和網絡架構,并闡述云、網、邊、端、用深度融合的一體化網絡。我們相信,6G網絡將逐步經歷概念成形、技術方案明晰、標準規范制定等過程,在成為協同、融合、一體化的網絡后,將以新的架構形態來滿足多頻譜、全覆蓋、全應用的網絡要求。

責任編輯:姚治

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