看了这些6G原型机 我想一觉睡到2030年
发布时间：2022-08-01 13:43 所属栏目：30 来源：互联网
导读：没想到，5G还没全面铺开，关于6G的消息就越发频繁了。 这一次，6G的研发呈现出一种与以往不同的情况 除了各高校、三大运营商、通信基础设施行业的华为中兴等，来自手机厂商的声音也越来越多、越来越提前了。 国内这方面最早的消息，是2020年10月vivo发布了6G
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没想到，5G还没全面铺开，关于6G的消息就越发频繁了。 这一次，6G的研发呈现出一种与以往不同的情况—— 除了各高校、三大运营商、通信基础设施行业的华为中兴等，来自手机厂商的声音也越来越多、越来越提前了。 国内这方面最早的消息，是2020年10月vivo发布了6G系列白皮书。而其内部6G项目启动据了解是在2019年就已启动。 OPPO与小米情况也相似，OPPO的首份白皮书发布于2021年7月，小米则是今年6月。 在通信行业，有着用白皮书的形式梳理近期进展、呼吁行业达成共识的传统，每一份白皮书都代表技术进展的一个关键节点。 具体来说，每一代通信技术的第一轮白皮书通常是以展望未来愿景，提出与讨论初步发展方向为主。 接下来将是一段时间的深入研究和试验验证，进一步细化技术路线。 于是就在最近，vivo再次引领了新阶段进展。 除了白皮书、提出6G系统总体框架之外，还率先对外展示了一系列6G核心技术原型机—— 虽然这些原型机还在初期阶段、只在实验室环境下得到验证，但它们已经传达出一个信息—— 6G不只是更快的5G 首先要说的，是6G技术中的通信感知一体化。 通感一体，说的是把无线感知和无线通信集成到一起，共享相同的频率，使用同一套硬件完成。 vivo通信研究院院长秦飞介绍，通信与雷达的共通之处就在于电磁波。 以往雷达波不携带任何信息，只是感知空间内物体运动造成的电磁场变化，而通讯波则不做感知只传输数据。 随着通信波频率的提高、算力的提高，经过一系列波形设计、多天线技术、通信解调算法与感知算法设计、干扰消除等技术处理，在6G中就能做到合二为一。 通感一体的一个应用场景是无线呼吸监测。 由于人体呼吸时胸腔的起伏对无线信号产生的影响，接收信号的信道冲激响应也会发生周期性的变化，根据这个原理就能通过计算得到呼吸频率。 支持呼吸监测场景的通信感知一体化原型样机频点是3.6GHz。在进行感知的同时网络信号的传输也不受影响。 未来，这套系统可以扩展到实时心率监测，以及在一定范围内感知老人是否跌倒等智能家居和健康养老等场景，连智能手环都不用带了。 以上这些场景属于6G通感一体化中的细力度感知，而粗力度感知的代表应用是目标测距测速。 支持目标测距测速的原型样机中心频点4GHz，带宽400MHz，其中用于无线感知的资源开销是7%。 这次展示的是室内目标的实时测距和测速，而增加原型样机的发射功率和天线数目增加后，还可以支持室外的无人机或车辆的测距、测速和测角，未来用于智慧交通和无人机监测等场景。 未来，基于6G可以做到有信号的地方都能被感知。 与基于摄像头的视觉感知相比，6G无线感知不会被视线遮挡，同时避免了摄像头带来的个人隐私问题。 有了通感一体，接下来要说的是极低功耗通信，两者结合能极大拓展6G的应用范围。 5G提供的高传输速率、低时延等特点促进了物联网的发展。而6G能将物联网设备的功耗进一步降低，达到uW级别，甚至零功耗。 这样一来，部署物联网设备的成本大大降低。秦飞认为，未来极低功耗终端成本连1元人民币都不到。 这种终端在形态上类似于现在的苹果AirTag，但结合上6G的感知能力，功能和适用场景还会得到拓展。 6G极低功耗通信中最具代表性的技术是反向散射通信（Backscatter Communication）。 其原理是通过调节其内部阻抗来控制电路的反射系数，从而改变来自其它设备或者环境中的射频信号的幅度、频率、相位等，实现信号调制与发送。 在这方面，vivo与北京交通大学共同搭建了反向散射验证平台，目前已实现最高速率2Mbps的数据传输。 极低功耗通讯与当前技术相比在吞吐量、覆盖距离以及连接能力上都有一个质的提升，将来也会应用在物流跟踪、货物盘点、智能家居、传感器网络、环境监测等更多的场景。 除了拓展应用领域，即使只看基础通信能力，6G也不只能做到速度更快、时延更低。 简单来说，6G通信系统将会内生支持AI，让AI服务于网络，提升系统灵活性，降低运维成本。 现场原型机的测试显示，使用基于AI的DMRS（解调参考信号）信道估计，在DMRS资源开销降低一半的条件下也能获得比非AI方案更低的误块率（BLER）和更高的吞吐量。 如果把AI用于通信的更多模块，也能在更多方面提升6G系统的性能，以支持从沉浸式VR、全息交互到实时远程控制乃至元宇宙的多种未来应用。 目前展示的四个原型样机虽然都只在室内验证，但未来有望用于更多更广阔的真实生活场景。 那么，这个未来什么时候来？ 从通信行业的发展规律来看，大约每10年技术就会演进一代，也就是4G、5G中G的含义，代表Generation。 按目前业内普遍预期，6G将在2030年开始投入使用。 现在能看到的这些6G初步成果，多在2019-2020就已经开始研发，整整提前了10年。 在5G尚未完全普及的今天，谈6G是否为时过早？ 这个问题的答案，还要从通信技术发展史上找。 以史为鉴：为什么要提前预研？ 我们现在用的移动通信技术，始于贝尔实验室在1947年提出的蜂窝网络技术设想。 蜂窝网络提出在网络覆盖的大区范围之内划分出多个小区，在每个小区建立基站。 这样终端设备不用抬高的发射功率就可以和最近的基站通信，使终端小型化成为可能。 到70、80年代，随着集成电路等行业的高速发展，这一设想终于成为现实，也就是以摩托罗拉“大哥大”为代表的1G时代。 随着人们对通讯需求的不断增长，用数字信号替代了模拟信号的2G时代很快到来，也迅速分成了GSM与CDMA两大技术阵营。 其中CDMA在理论上有更大的系统容量，不过研发难度较高，最终率先推出短信服务的GSM迅速占领了市场。 当时的无线通信领域，除了高通以外，多数玩家都把目光集中在GSM上，。 高通看好CDMA的长期价值，尽管开发周期长、成本高，也一直在坚持布局和推广并积累了大量的专利，形成垄断地位。 到了3G时代，虽然通信技术分为三大主流标准，但是都基于CDMA，让高通成为通信行业一整个时代的龙头。 后面的故事大多相似，4G的设想诞生在2002年，首次商用在2009年；5G技术的基础出现在2008年，首次商用是在2019年。 这些故事告诉我们，通信技术的回报虽大，但研发极长，也就意味着：6G提前10年布局也很有必要。 但掌握技术并不代表就能在通信行业取得成功。 回归通信的本质来看，信息的发送方和接收方需要“说同一种语言”。 要想在全世界范围内都能方便交流，就需要统一标准。 国际上，负责标准制定和维护的组织叫做3GPP（3rd Generation Partnership Project）。 3GPP成立于1998年，最早的目标是为第三代移动通讯系统制定标准而得名，并延续至今。 在4G时代，由于各家都想绕开高通的专利垄断，聚集在3GPP体系下主导了4G的LTE标准。 LTE由多国企业参与制定，避免了一家独大的状况而渐渐成为主流，击败了高通主推的UMB和英特尔主推的WiMax，一统江湖。 3GPP组织本身也不断扩大，到2017年已吸纳了40多个国家的超过500名成员。 5G时代，3GPP的影响力进一步彰显。早期5G三大应用场景就是由3GPP定义，最终3GPP标准也成为联合国下属国际电信联盟认可的唯一通用标准。 3GPP采用合作共识机制，吸引了整个通信行业，甚至传统通信之外的互联网公司、汽车制造商等纷纷参与进来。 在这种局面下，无论是网络运行商、基础设施厂商、芯片厂商、终端厂商还是应用厂商，要在未来6G时代占有一席之地都要持续投入、持续扩大在国际合作中的影响力，在不断地协商摩擦之中，把自己对6G的规划打造成行业共识的一部分。 总的来看，众多手机大厂提前10年预研6G并不奇怪，而是正当时。 6G行业如今形成了怎样的共识？ 通信技术的每一代演进，纵向都是在前代基础上改进而来，横行也都与同时代的其他技术协同发展。 所以要真正了解6G，还是要从5G说起。 前面提到3GPP组织定义了5G的三大场景，分别是eMBB（增强移动宽带）、URLLC（高可靠和低延迟通信）和mMTC（大规模机器类型通信）。 正是大规模机器类型通信这个场景，将移动通信从以人为主体的信息消费拓展到了物联网和行业应用。 但与此同时，根据中国科学院院刊发表的《6G移动网络架构的六大特征》，5G也遇到了成本高、基站能耗高，以及与3G/4G网络的互操作带来运维复杂的挑战。 为解决这些问题，5G逐渐引入了网络切片、智能负载以及AI运维等新手段。 但这些手段属于从外部给5G“打补丁”，带来的效率提升远低于预期，不能完全解决问题。 因此，未来的6G网络，一方面要满足2030年以后的沉浸式 XR、全息交互、智能交通、元宇宙等应用的需求，在速率、时延、带宽等方面都要超越5G。 另一方面，还要满足按需灵活调度、具有内生的智能、内生的计算能力等特性。 这些行业共识，在vivo最新发布的白皮书《6G服务、能力与使能技术》中也有所体现。 在vivo看来，6G将通过超强通信、基础信息、融合计算三大服务，构建自由连接的物理数字融合世界。 要达到这个愿景，还需要通信公司、半导体研发公司、终端厂商、应用厂商等产业上下游共同努力，探索出具体的实现路径。 道理虽是如此，但提前整整10年去预研一项技术，对一个企业来说都是巨大的投入，也是必须要考虑的风险。 vivo能下定这样的决心搞6G研发，与其在2020年定立的“成为联接人与数字世界的桥梁”这一目标不无关系。 具体到6G上，vivo通信研究院院长秦飞认为，6G终端将成为“联接物理世界和数字世界的桥梁”。 我们6G研发不会设预算上限，只要认清楚一个事的价值，该投多少就投多少。 从这个角度看，vivo在手机上取得商业成功之后坚持投入技术，从商业模式创新转向技术创新，也为更多企业如何面对未来挑战指出了一条道路。 而且更为关键的是，中国的科技公司，在多年商业模式创新的积累之后，终于有机会在技术创新周期的发端，有机会投入、有勇气预研，有潜力去引领新一代基础技术标准了。 （编辑：ASP站长网） |
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