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                        中國工程院院士鄔賀銓:創新是6G研究基點

                           2022-03-28 中國電子報128560
                        核心提示:元宇宙需要6G。元宇宙的全息顯示,做實時交互時峰值吞吐量可能達到150Gbps,就算100倍的壓縮,平均吞吐量也要達到1.5Gbps,而且用戶是全方位、多角度的全息交互,這個時候同時可能承載上千個并發數據流,因此,用戶總的吞吐量可能要達到Tbps,交互的延時也要小于1毫秒,這種情況5G支持不了,可能需要6G。

                        6G正處于需求和技術研究的早期,需求分析觀點繁多,技術開拓方向也多。在日前召開的全球6G技術大會開幕式上,中國工程院院士、未來移動通信論壇理事長鄔賀銓就6G研究提出十點思考,如超寬帶不是6G的亮點、元宇宙難成為6G的支點、超寬帶與減碳之間要找平衡點等,這些“把脈”式的觀點對整個產業凝聚共識將產生深遠影響。

                        超寬帶不是6G亮點

                        目前5G的峰值速率可以突破1Gbps,已經與光網速度接近,在5G網絡中引入毫米波頻段后網速還會更高。

                        鄔賀銓說:“6G有必要超過光纖的下載速度嗎?目前5G的高帶寬沒有顯示出用武之地,因為內容發展是滯后的,終端的計算能力和生成VR/AR節目的門檻也制約了高帶寬內容的產生。”現在5G還難以復制在4G時代,由于網速增長帶來短視頻井噴的場景。

                        “從2G到5G,每一代移動通信都以帶寬擴展為目標,而且追求十年一代,每一代峰值速率提高1000倍。那么,6G是否還有繼續追求比5G速率提高1000倍的必要?”鄔賀銓說,“當然,頻譜還很值得研究,尤其是要提升頻譜效率,以此應對頻譜擴展的壓力。我認為6G的平均下載速率達到Gbps量級就可以了。”

                        元宇宙難成6G支點

                        在談論6G應用時,元宇宙常被提及。鄔賀銓認為,雖然元宇宙需要6G,但元宇宙難成6G的支點。

                        元宇宙是從想象的虛擬空間加載到現實空間,它模糊了虛擬世界和現實世界的界限。狹義的元宇宙,是基于AR/VR/MR的技術升級,整合了用戶化身、內容生產、社交互動、在線游戲、虛擬貨幣支付等網絡空間。元宇宙技術是5G、云計算、人工智能、虛擬世界、區塊鏈、虛擬貨幣等技術的融合,而且虛擬化應用離不開VR頭顯設備。

                        元宇宙需要6G。元宇宙的全息顯示,做實時交互時峰值吞吐量可能達到150Gbps,就算100倍的壓縮,平均吞吐量也要達到1.5Gbps,而且用戶是全方位、多角度的全息交互,這個時候同時可能承載上千個并發數據流,因此,用戶總的吞吐量可能要達到Tbps,交互的延時也要小于1毫秒,這種情況5G支持不了,可能需要6G。

                        但6G需要元宇宙嗎?元宇宙主要面向消費應用,未來也可能發展到產業應用,然而目前元宇宙的商業模式相對于社交媒體和AR/VR沒有根本性變化,而且是小眾市場,至少不是6G的剛需。

                        超寬帶與減碳之間要找平衡點

                        由于5G是高頻段、多天線,所以5G單基站的功耗會比4G單基站多一倍,從能效角度看,由于5G單基站的業務總容量是4G的24倍,所以5G單站的能效是4G的12倍。6G的頻段更高、蜂窩更密,網絡能耗比5G更大。

                        “對超寬帶的追求應該讓位于雙碳的壓力,從6G開始移動通信換代的主要驅動力要從過去追求信道帶寬轉到追求能效。”鄔賀銓認為,雙碳是6G研究的難點。天地通信融合的目標,抬高了6G系統的復雜性,增加了6G減碳的難度,像OpenRAN,它具有通用性和靈活性,但是也付出了能效或者實時性的代價,所以減碳需要從6G網絡體系架構的創新入手。

                        行業應用是6G研究的重點

                        To B和To C的應用需求是不一樣的,5G并沒有針對To B的應用做重點研究,將5G To C的系統架構和設備直接搬到5G To B,既不科學也不合理。所以工業互聯網應該成為6G的研究重點,需要更重視低時延和確定性的要求,To B要作為6G研究的重點,在架構和管理上提出創新的方案。

                        6G因為頻率高和帶寬大,中小企業都有可能在生產現場部署基站,基站會下沉到車間。6G需要為工業應用劃分專用的頻率,哪怕這個頻率不是直接給企業,也要在運營商中區分哪些頻率做通信、哪些頻率做工業應用。

                        人工智能在6G應用的落腳點應放在信道處理上

                        人工智能技術在6G的應用,應該聚焦在怎么利用人工智能分析信道特性,而不是信源特性。5G是在原有人工智能上外加的功能,希望未來6G是原生的人工智能。

                        鄔賀銓表示,人工智能在6G應用的落腳點,主要應該放在信道處理而非信源處理,建議主攻重點為一層到三層的低層,以及控制面,而不是主攻應用層。

                        低頻段挖潛應該是6G研究的著力點

                        “現在提出6G全頻段接入,我說它是偽命題。如果要6G做到全頻段,既不現實也不合理?,F在成本高就是因為頻譜太多、太復雜。”鄔賀銓認為,Sub 6G和以下的頻段,或者毫米波的低頻段,應該是6G的合適選擇,應該作為6G頻率的主攻方向。

                        6G需要考慮與衛星通信的頻譜兼容問題,而且工業應用是6G的重要方向,是時候為6G工業應用分配專用頻率了。

                        星地融合有三個難點

                        現在地球表面移動通信的面積覆蓋率只有6%左右,所以有94%的面積還沒有覆蓋,但94%的面積只占6%的人口,用傳統的移動通信技術去覆蓋顯然是不經濟的。但是從國防、應急和發展海洋經濟等方面,又需要移動通信的信號能遍及全球每一個角落。

                        將天基互聯網融合到地面移動通信系統,是低成、本廣覆蓋的解決方案。移動通信要從原來地面的移動通信網絡擴展到非地面的移動通信網,即NTN。NTN雖然理想但是也面臨很多挑戰。

                        一是即便低軌衛星也離地面600~700公里,時延比原來大得多,需要考慮重新設計物理層、MAC層和無線鏈路層。二是小區覆蓋的半徑大,低軌衛星小區可能上百公里,對終端的隨機接入設計會產生影響。三是多普勒頻移很大,需要考慮多普勒頻偏補償。四是低軌衛星過頂服務的時間可能是分鐘級,需要有特殊的移動性管理方式。

                        空天地海通信一體化是6G賣點而非熱點

                        現在考慮6G需求時,空天地海信通是一個跟5G不同的賣點,通過6G研究,可以帶熱空天地海通信一體化的研究。

                        空天地海通信的一體化,現在技術發展沒有到拐點,本來通過集成NTN,就可以實現星地融合通信,還可以推動統一的空中接口協議和統一的地面核心網。但空天地海通信的一體化,很難成為運營商業務的熱點,因為受眾少,6G運營商無法靠這些應用支撐收入。

                        低成本的智簡網絡是6G研究的痛點

                        從1G到5G,移動通信系統的復雜性不斷升級,抵消了技術進步帶來的成本下降。鄔賀銓認為,6G需要更著眼核心網的研究,因為6G不僅業務類型多,而且管理更復雜。要以架構簡單、運維方便、云網協同、智能開放、安全可靠和低成本為目標做智簡網絡。

                        創新是6G研究的基點

                        5G的基本技術是十年前甚至更早在理論上就有基礎了,6G現在需要從基礎理論做起,需要更大的創新。

                        “我們國家重視6G的研究理所當然。但是也要清醒認識到,不能因為競爭就不深入對6G的需求研究,不下決心做長期的顛覆性的原創技術研究,我們急于跟國外搶進度,脫離市場需要,這樣反而戰略上被動。我們需要有不受外界左右的定力,堅持開放合作。”鄔賀銓說。(記者 劉晶)

                         
                         
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