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全面解读什么是 6G

 移动通信系统从第一代移动通信系统(1G)开始逐渐发展,目前已经发展到移动通信系统(4G),第五代移动通信系统(5G),甚至未来6G。

本文分别总结2G、3G、4G和5G系统的基站架构以及全面解读什么是 6G

1、2G

2G通信系统采用3级网络架构,即:BTS-BSC-核心网。2G核心网同时包含CS域和PS域。2G通信系统起初主要采用一体式基站架构。一体式基站架构图所示,基站的天线位于铁塔上,其余部分位于基站旁边的机房内。天线通过馈线与室内机房连接。一体式基站架构需要在每一个铁塔下面建立一个机房,建设成本和周期较长,也不方便网络架构的拓展。

后来发展成为分布式基站架构。分布式基站架构将BTS分为RRU和BBU。其中RRU主要负责跟射频相关的模块,包括4大模块:中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块。BBU主要负责基带处理和协议栈处理等。RRU位于铁塔上,而BBU位于室内机房,每个BBU可以连接多个(3-4个)RRU。BBU和RRU之间采用光纤连接。

2、3G

发展3G网络时,为了节约网络建设成本,3G网络架构基本与2G保持一致。3G通信系统同样采用3级网络架构,即NodeB–RNC - 核心网。3G核心网同时包含CS域和PS域。3G时代主要采用分布式基站架构。类似地,分布式基站架构将NodeB分为BBU和RRU两部分。

3、4G

4G时代到来时,基站架构发生了较大的变化。为了降低端到端时延,4G采用了扁平化的网络架构。将原来的3级网络架构“扁平化”为2级:eNodeB-核心网。RNC的功能一部分分割在eNodeB中,一部分移至核心网中。4G核心网只包含PS域。5G微信公众平台(ID:angmobile)了解到,本文作者Weixingguang进一步介绍,4G基站基本采用分布式基站的架构。同时,中国移动提出并推动的C-RAN架构也逐渐推广。C-RAN架构将BBU的功能进一步集中化、云化和虚拟化,每个BBU可以连接10-100个RRU,进一步降低网络的部署周期和成本。

与传统的分布式基站不同,C-RAN打破了远端无线射频单元和基带处理单元之间的固定连接关系。每个远端无线射频单元不属于任何一个基带处理单元实体。每个远端射频单元上发送和接收信号的处理都是在一个虚拟的基带基站完成的,而这个虚拟基站的处理能力是由实时虚拟技术分配基带池中的部分处理器构成的。

4、5G

为了进一步提高5G移动通信系统的灵活性,5G采用3级的网络架构,级DU-CU-核心网(5GC)。DU和CU共同组成gNB,每个CU可以连接1个或多个DU。CU和DU之间存在多种功能分割方案,可以适配不同的通信场景和不同的通信需求。

5、全面解读什么是 6G

对于 6G 概念最早的论述,可以追溯到英国电信集团(BT)首席网络架构师 Neil McRae 提出的有关利用“5G+卫星网络”,摆脱基站的束缚,实现真正全球覆盖的无线网络的构想。

要知道当下我们引以为傲的蜂窝移动网络,经过几十年的营建,也不过只覆盖了地球 20% 的陆地和 6% 的地表,消除覆盖盲点,提供一个无处不在的网络连接,肯定是不断进击的通信人很自然的想法。

既然起了 6G 这个话头,各路专家自然也就大开脑洞,对 6G 的未来展开了一场尽情的头脑风暴,将自己对于未来的期许注入到这个新的概念之中。归纳起来,大家对于 6G 的畅想主要围绕在以下几个方面:

更高的传输速度(高达 1Tbps,比 5G 提升近百倍)和更低的延迟(从 5G 的毫秒级降至微秒级),为此也带热了大家对于太赫兹等更高频段通信技术的兴趣。

“去蜂窝化”的新的网络,以期摆脱对于地面基站的依赖,以一种更容易扩展的网络架构,实现真正的无死角全域覆盖。

个性化和智能化,网络可以根据用户的需求进行个性化定制,每一个用户都可以成为一个网络主体,可以随时随地按需建立网络连接。

无线能量传输,有人还希望 6G 同时可以承载无线能量传输的职责,这样一来 6G 终端只要在线,就可以实现长时间的运行。

当然,任何头脑风暴都需要最终“收敛”为一个有价值的结论,这也就是通信产业界需要发布《白皮书》这样的文件,作为行业未来的行动指南。而且按照移动通信 10 年一代的发展周期,以及“使用一代、建设一代、研发一代”的发展节奏,想要在 2030 年左右完成 5G 到 6G 的升级,大约在 2023 年就要对 6G 给出一个比较清晰的定义。这时发布《白皮书》也算是一个计划中的动作。

《白皮书》中的 6G

6G 究竟什么样?这应该是大家最关心的问题

按照《白皮书》中的定义,6G 是“在 5G 基础上,将从服务于人、人与物,进一步拓展到支撑智能体的高效互联,将实现由万物互联到万物智联的跃迁,成为联接真实物理世界与虚拟数字世界的纽带,将持续提升人们的生活品质,促进社会生产方式的转型升级,并且为人类社会可持续发展的终极目标做出贡献,最终将助力人类社会实现‘万物智联、数字孪生’美好愿景”。

如果你觉得上述这个概念有点抽象,我们不妨来逐字逐句来划划重点。

首先《白皮书》明确指出,6G 是在 5G 基础上的一次升级,也就是说无论人们心目中的 6G 有多“科幻”,但是从技术上和商业模式上,其与 5G “前辈”都有不可割裂的连续性和传承性。换言之,5G 玩得好,搞 6G 的底气才更足。

其次是“万物智联”概念的提出,其中这个“智”字强调出了 6G 一个重要的演进方向,即如何将人工智能等 IT 领域的技术与通信技术深度融合,从而触发 6G 的创新爆点。也就是说,智能化将是 6G 一个内生性的能力。

再有就是 6G 对于深度数字化转型的意义。6G 不仅要解决物理世界中的连接问题,更重要的是要成为物理世界与虚拟数字世界之间的纽带,成为构建数据孪生的基石,由此生发出的新体验以及新价值,将是 6G 与“前辈们”的一个重要的差异。

可见,《白皮书》在对 6G 的定义时,还是尽可能在技术的创新性和可实现性上保持一个完美的平衡。这也体现在《白皮书》对于 6G 的业务领域和关键技术的展望上

《白皮书》围绕着沉浸化、智慧化、全域化的发展趋势,描绘出 6G 将重点服务的八大业务领域——云化 XR、全息通信、感官互联、智慧交互、通信感知、普惠智能、数字孪生、全域覆盖,其中虽然不乏全息通信、感官互连、全域覆盖等新概念——它们需要全新的技术做支撑——而像云化 XR、数字孪生等实际上已经是在 4G 和 5G 时代就已经萌发出的应用形态,不过是要依托 6G 的“超能力”进一步发扬光大,更上层楼。

在对于 6G 赋能技术的预测中,《白皮书》归纳出了当前业界广泛关注的 6G 十大潜在关键技术,包括增强型无线空口技术、新物理维度无线传输技术、新型频谱使用技术、通信感知一体化技术等新型无线技术,以及分布式网络架构、算力感知网络、确定性网络、星地一体融合组网、网络内生安全等新型网络技术。

而在人们普遍关注的 6G 频谱资源的分配上,《白皮书》特别提出了“向更高频段扩展,并高效利用低中高全频谱资源”的策略,其中:低频段频谱仍将是 6G 发展的战略性资源,毫米波将在 6G 时代发挥更重要作用,而太赫兹等更高频段将重点满足特定场景的短距离大容量的通信需求。

全球进入“抢答模式”

也许有人会对《白皮书》中有关 6G 蓝图的描绘有不同的意见,但这都不妨碍这份《白皮书》作为中国 6G 进程中一个重要的节点。未来,随着人们对于 6G 认识的不断深化,特别是在 5G 部署和应用中积累的经验,人们对于 6G 样貌的描绘也会不断修正和细化。

当下,一个不争的事实是,全球探索 6G 的步伐已经在悄然加速。根据去年国家知识产权局知识产权发展研究中心发布的《6G 通信技术专利发展状况报告》,6G 通信技术领域全球专利申请量超过 3.8 万项,且专利申请量总体呈上升趋势。

如果你再去观察过去一年中,各个国家和地区以及行业头部厂商在 6G 领域导向性的动作,就不难看出,在回答“6G 是什么”这个问题上,全球都正在进入一个“抢答环节”。

比如,美国启动的“具有弹性和智能的下一代(NextG)无线宽带网络”研究计划;日本与美国共同投资 45 亿美元用于 B5G/6G 技术研发的合作;欧盟对于诺基亚与爱立信领衔的 Hexa-X 联盟的资助;韩国投资 2000 亿韩元用于 6G 基础研发的提前布局;再有华为、三星、苹果等在 6G 预研上的行动……

毕竟,行业就 6G 标准达成共识之前,也是各方争夺话语权的关键时刻,这个时候,让别人听到你的声音就显得十分关键。所以,如果你对 6G 也有什么创想,也请大声讲出来吧!

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点击数:0 | 更新时间:2021-07-29 13:33:27
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