6G愿景和使能技能迈向牢靠且有弹性的体系
  发表时间:2024-04-19 12:39:20 | 作者:米乐首页 

  01 5G到6G道路G架构不断发展,并将在未来十年继续发展,直到6G开发完结。第一个5G版别(第15版)首要针对增强移动宽带体会(eMBB)的火急需求,而第16和第17个版别的发布将5G面向了完好的5G愿景。第18版及今后的版别将侧重于对6G的新用例、研讨项目(SI)和作业项目(WI)的界说,估计到2030年将拟定6G。图1显现了3GPP 5G到6G道路G道路版是支撑工业物联网的根底。它具有超牢靠的低端通讯(URLLC)功用,可以完成史无前例的牢靠性,数据包错误率低至10-6(“六个9”)。它与IEEE时刻灵敏网络(TSN)集成。支撑专用网络,也被称为非公共网络(NPN),具有针对用户设备(UE)的NPN特定身份验证机制(不带通用用户身份模块(USIM))和针对UE的身份验证和密钥协议(AKA)机制(带USIM卡)。它在5GHz和6GHz频段的非授权(NR-U)频谱中支撑5G NR,与其他体系共存,如IEEE 802.11变体或LTE答应辅佐接入(LAA)。车载通讯(V2X)具有用于设备之间直接通讯的sidelink。

  除此之外,第16版支撑完好的5G弹性体系,具有根据服务的接口(SBI)、传输层安全(TLS)和根据令牌的授权(Auth2.0)的安全功用;运用认证和密钥办理(AKMA),例如5G物联网;以及网络切片的身份验证和授权(NSSAA)。它还支撑无线有线交融(WWC)和未来的铁路移动通讯体系(FRMCS–第2阶段)。支撑扩展到网络自动化阶段2;集成无线接入和回传(IAB),它增加了对运用更大带宽的NR无线电接口的基站无线回程支撑,用于网络加密,而无需在每个基站中装置光纤;设备节能;移动性增强,以及具有多个传输和接收点(TRP)的大规模MIMO增强。

  第17版的方针是扩展更广泛的生态体系,特别是要害物联网(CIoT)。它将支撑本地时刻灵敏通讯(TSC);高精度定位(厘米级);加强公共安全和行人的sidelink;多媒体播送多播服务(MBMS);非地上网络(NTN),如地球停止轨迹(GEO)和低地球轨迹(LEO)卫星;和FRMCS增强(FRMCS–第3阶段)。将为无线接入网(RAN)切片供给进一步支撑;网络自动化增强;52–71GHz频率规模内的新空口;设备节能增强;进一步增强的MIMO;多个USIM;无人机体系(UAS)和多接入边际核算(MEC),特别适用于推迟灵敏运用。如图2所示。

  NTN体系是一个网络,其间星载(即GEO、MEO、LEO)或机载(即UAS和HAPS)车辆充任中继节点或基站,然后区别透传(放大和转发,或解码和转发)和非透传(具有自己的无线电资源办理算法)卫星体系结构。地球同步轨迹卫星的高度约为35786公里,与地球自转同步。GEO波束掩盖规模从200到3500千米不等。MEO卫星在7000到25000公里的高度上运转,波束掩盖规模从100到1000公里。LEO移动高度为300至1500公里,波束掩盖规模为100至1000公里。LEO和MEO也被称为非GEO(NGSO)卫星,它们绕地球的运动时刻从1.5小时到10小时不等。机载类别包含UAS渠道,一般放置在8至50公里的高度,和20公里高度的高空渠道体系(HAPS)。与GEO卫星相同,无人机的方位坚持固定在天空中。UAS波束掩盖规模从5公里到200公里不等。NTN终端指3GPP UE或特定卫星终端。甚小孔径终端在Ka频段(即上行30GHz,下行20GHz)的射频下作业,而手持终端在S频段(即2GHz)作业。

  窄带物联网(NB-IoT)和LTE机器型通讯(MTC),即宽带IoT将进一步并行增强,并将与当时和未来的3GPP版别共存。现在,大多数蜂窝物联网衔接依然依靠4G衔接。到2025年,这项技能或许会有很大的商场浸透率,根据NB物联网和LTE-MTC设备的大规模机器式通讯估计将占全部蜂窝物联网衔接的40%以上。宽带物联网将奉献其间近34个百分点。即便在2025年,要求极低推迟和超高牢靠性的要害物联网也只占整个蜂窝物联网衔接的一小部分。

  尽管下一代移动通讯体系的布置仍需十年或更长时刻,但已经有许多正在进行的6G项目和相关出资,以满意6G在2030年左右上线时的要求。

  其间包含5G网络中许诺但没有完成的运用场景,以及6G体系中呈现的更高档运用事例。这种新式的场景包含太赫兹通讯、无处不在的掩盖(陆地、空中、空间、海洋)、全息瞬移、触觉通讯、医疗/健康、政府/国家安全、成像和传感、公共安全服务、信息物理体系/制作和交通。相关用例和后续技能要求的示例如表1所示。

  表2罗列了无线蜂窝职业抢先国家的详细尽力,以及相关的5G(B5G)和6G方案及相关出资。在欧洲,在欧盟地平线研制结构方案中,最近宣告了三个专心于6G开发的联合项目,即Hexa-X、RISE-6G和NEW-6G。欧盟委员会(EC)在智能网络和服务结构方案内提出了9亿欧元的预算,用于出资6G研讨,特别重视规范化领导和推进5G布置。

  2021年,澳大利亚联邦政府许诺12亿澳元影响数字经济增加。这项出资推进了现代制作业建议(MMI),价值13亿澳元。

  在北美,Next-G活动首要以学术界为中心,美国政府机构和规范开发安排(SDO)也做出了额定的尽力。2020年,电信职业解决方案联盟(ATIS)启动了“Next G Alliance”(NGA),这是一项旨在奠定6G在北美根底的建议,并发出举动呼吁,敦促美国提高6G领导地位。该集团现在有48名开创人和奉献成员,包含一些科技巨子,如谷歌、苹果、微软、脸书、三星、爱立信、诺基亚、高通,以及美国和加拿大的大多数首要运营商。第一个建议效果《Roadmap to 6G》陈述内容参阅5G职业运用大众号文章《北美通往6G的愿景和时刻表》。

  2018年,芬兰奥卢大学开端领导一项6G国家研讨项目。6G旗舰方案由五个合作伙伴组成,包含阿尔托大学、诺基亚和VTT。

  2019年,日本宣告了20亿美元的影响方案,以支撑时刻线年,日本政府宣告方案与私营部门代表和大学研讨人员一同拟定6G战略。超5G推行联盟包含东京大学,以及首要的日本电信玩家,如Rakuten Mobile、Nippon Telegraph & Telephone、NTT Docomo、KDDI和软银公司,其方针是在2030年代商业化6G服务。同年,日本通讯部在其“超5G”战略下发布了雄心壮志的方针,寻求在基站和其他根底设施方面占有30%的全球商场份额。

  2020年,韩国科学与信息通讯技能部(MSIT)宣告,在五年内,为6G研制出资供给1.7亿美元的公共支撑。方针是抵达1Tbps的数据速率;完成0.1毫秒的无线毫秒的有线推迟);将衔接从地上扩展到10公里的空间;将人工智能运用于整个网络;并经过规划供给端到端的安全性。要点重视的用例是智能工厂、才智城市和自动驾驶轿车。非地上网络,如6G卫星,也将是研讨的要害根底使能技能之一。

  我国政府在五年内为5G研制投入了300多亿美元,6G估计将取得相似的出资。2019年,成立了两个作业组。第一个团队是担任推进6G研制的政府机构。第二个小组被称为“China 6G Wireless Technology Task Force”,由供货商、运营商、研讨机构和大学组成,担任规划6G的开发并证明其科学可行性。除此之外,我国在2020年发射了一颗包含6G试验技能的卫星。与其他13颗卫星一同发射的天眼五号卫星将测验太赫兹(THz)通讯,BBC称这是对太空6G技能的“国际第一”测验。

  作者的想象是,到2030年,全部智能将经过数字孪生、运用B5G/6G无线技能、机器推理在边际满意机器学习,依照纵深防护战略(由零信赖模型增强)衔接起来。

  简而言之,6G无线旨在衔接“物理国际”和“信息国际”;它完成一个新的范式改变:从互联的人和物(信息国际)到互联的智能(智能国际)。6G无线是一种在任何时刻、任何地址向全部人供给人工智能的技能。

  作者初次提出了人工智能原生操作体系的蓝图。6G无线体系结构将由五个要害要素构成,如图3所示:virtual-X、触觉、推理、感知和学习。人工智能将成为主导服务和运用。首要光谱将是毫米波和太赫兹波。这将答应咱们运用无线G wireless将作为传感器网络运转。网络和设备可以履行实时(RT)传感,这将是衔接物理国际和信息国际的结构。首要服务将是虚拟现实(VR)的全部。

  virtual-X频道将答应拜访信息国际中的数字内容;增强的触觉通道将带着触觉反应,作为物理国际的增强神经体系;推理通道将在人工智能引擎和最终用户之间沟通服务。从物理国际到数字国际,首要运用是为机器学习(ML)感知和搜集大数据。

  从人工智能增强型网络(即现在的5G体系及其未来版别)改变为人工智能原生通讯渠道,如图4所示。

  图4 从人工智能增强网络到人工智能原生通讯体系仿照咱们大脑的作业方式,人工智能原生6G无线体系可以支撑语义通讯才能。经过广泛选用深层神经网络(DNN),可以完成以方针为导向的语义沟通,它答应从无定量的经过净化的信息(数据)中推导出可利用和可解释的意义。

  从以信息为中心到集成传感和通讯。传感是衔接智能的根本完成技能,这或许是6G最重要的运用。将传感功用与已装置网络上的基站集成是构建6G传感网络的可行办法。6G传感才能可以布置在任何要害根底设施上,如交通、水、气、港口、电力、数据中心。

  从终端的视点来看,可以经过运用各种传感器(如触摸屏、摄像头、红外或陀螺仪)感知周围环境的状况和布景。然后,可以经过无线衔接传输到网络的其他部分。简而言之,传感是一种根本的智能手法,也是未来6G网络和设备的重要组成部分。

  下一代通讯体系估计将在曾经彻底没有服务的偏远区域(例如,偏远区域、外层空间和整个海洋)供给无处不在的服务。此类通讯服务将创立一个无缝的一致衔接结构,包含地上(陆基和海上)、机载(卫星、气球、无人机等)和天基(LEO/MEO/GEO卫星星座)网络。

  NTN的共同之处在于,它可以经过供给贵重或难以经过地上网络抵达的区域(例如农村区域、船舶、飞机)的衔接,供给广域掩盖。如图6所示,例如,从伦敦到上海的正射间隔约为10000 km,假如这两个实体经过LEO卫星衔接,则正射间隔将削减到1500 km左右。

  为了从安全增强型网络改变为规划安全型体系,6G需要将安全性整合到根底设施中心,并在整个网络端到端灌注一种纵深防护战略,该战略由零信赖模型增强,具有在极点条件下应对不同状况和意外事件的才能。此外,6G的规范化进程有必要供给新的安全操控、安全确保和隐私维护机制,如图7所示。

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