中国工程院院士邬贺铨:创新是6G研究基点

   2022-03-28 中国电子报162100
核心提示:元宇宙需要6G。元宇宙的全息显示,做实时交互时峰值吞吐量可能达到150Gbps,就算100倍的压缩,平均吞吐量也要达到1.5Gbps,而且用户是全方位、多角度的全息交互,这个时候同时可能承载上千个并发数据流,因此,用户总的吞吐量可能要达到Tbps,交互的延时也要小于1毫秒,这种情况5G支持不了,可能需要6G。

6G正处于需求和技术研究的早期,需求分析观点繁多,技术开拓方向也多。在日前召开的全球6G技术大会开幕式上,中国工程院院士、未来移动通信论坛理事长邬贺铨就6G研究提出十点思考,如超宽带不是6G的亮点、元宇宙难成为6G的支点、超宽带与减碳之间要找平衡点等,这些“把脉”式的观点对整个产业凝聚共识将产生深远影响。

超宽带不是6G亮点

目前5G的峰值速率可以突破1Gbps,已经与光网速度接近,在5G网络中引入毫米波频段后网速还会更高。

邬贺铨说:“6G有必要超过光纤的下载速度吗?目前5G的高带宽没有显示出用武之地,因为内容发展是滞后的,终端的计算能力和生成VR/AR节目的门槛也制约了高带宽内容的产生。”现在5G还难以复制在4G时代,由于网速增长带来短视频井喷的场景。

“从2G到5G,每一代移动通信都以带宽扩展为目标,而且追求十年一代,每一代峰值速率提高1000倍。那么,6G是否还有继续追求比5G速率提高1000倍的必要?”邬贺铨说,“当然,频谱还很值得研究,尤其是要提升频谱效率,以此应对频谱扩展的压力。我认为6G的平均下载速率达到Gbps量级就可以了。”

元宇宙难成6G支点

在谈论6G应用时,元宇宙常被提及。邬贺铨认为,虽然元宇宙需要6G,但元宇宙难成6G的支点。

元宇宙是从想象的虚拟空间加载到现实空间,它模糊了虚拟世界和现实世界的界限。狭义的元宇宙,是基于AR/VR/MR的技术升级,整合了用户化身、内容生产、社交互动、在线游戏、虚拟货币支付等网络空间。元宇宙技术是5G、云计算、人工智能、虚拟世界、区块链、虚拟货币等技术的融合,而且虚拟化应用离不开VR头显设备。

元宇宙需要6G。元宇宙的全息显示,做实时交互时峰值吞吐量可能达到150Gbps,就算100倍的压缩,平均吞吐量也要达到1.5Gbps,而且用户是全方位、多角度的全息交互,这个时候同时可能承载上千个并发数据流,因此,用户总的吞吐量可能要达到Tbps,交互的延时也要小于1毫秒,这种情况5G支持不了,可能需要6G。

但6G需要元宇宙吗?元宇宙主要面向消费应用,未来也可能发展到产业应用,然而目前元宇宙的商业模式相对于社交媒体和AR/VR没有根本性变化,而且是小众市场,至少不是6G的刚需。

超宽带与减碳之间要找平衡点

由于5G是高频段、多天线,所以5G单基站的功耗会比4G单基站多一倍,从能效角度看,由于5G单基站的业务总容量是4G的24倍,所以5G单站的能效是4G的12倍。6G的频段更高、蜂窝更密,网络能耗比5G更大。

“对超宽带的追求应该让位于双碳的压力,从6G开始移动通信换代的主要驱动力要从过去追求信道带宽转到追求能效。”邬贺铨认为,双碳是6G研究的难点。天地通信融合的目标,抬高了6G系统的复杂性,增加了6G减碳的难度,像OpenRAN,它具有通用性和灵活性,但是也付出了能效或者实时性的代价,所以减碳需要从6G网络体系架构的创新入手。

行业应用是6G研究的重点

To B和To C的应用需求是不一样的,5G并没有针对To B的应用做重点研究,将5G To C的系统架构和设备直接搬到5G To B,既不科学也不合理。所以工业互联网应该成为6G的研究重点,需要更重视低时延和确定性的要求,To B要作为6G研究的重点,在架构和管理上提出创新的方案。

6G因为频率高和带宽大,中小企业都有可能在生产现场部署基站,基站会下沉到车间。6G需要为工业应用划分专用的频率,哪怕这个频率不是直接给企业,也要在运营商中区分哪些频率做通信、哪些频率做工业应用。

人工智能在6G应用的落脚点应放在信道处理上

人工智能技术在6G的应用,应该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,希望未来6G是原生的人工智能。

邬贺铨表示,人工智能在6G应用的落脚点,主要应该放在信道处理而非信源处理,建议主攻重点为一层到三层的低层,以及控制面,而不是主攻应用层。

低频段挖潜应该是6G研究的着力点

“现在提出6G全频段接入,我说它是伪命题。如果要6G做到全频段,既不现实也不合理。现在成本高就是因为频谱太多、太复杂。”邬贺铨认为,Sub 6G和以下的频段,或者毫米波的低频段,应该是6G的合适选择,应该作为6G频率的主攻方向。

6G需要考虑与卫星通信的频谱兼容问题,而且工业应用是6G的重要方向,是时候为6G工业应用分配专用频率了。

星地融合有三个难点

现在地球表面移动通信的面积覆盖率只有6%左右,所以有94%的面积还没有覆盖,但94%的面积只占6%的人口,用传统的移动通信技术去覆盖显然是不经济的。但是从国防、应急和发展海洋经济等方面,又需要移动通信的信号能遍及全球每一个角落。

将天基互联网融合到地面移动通信系统,是低成、本广覆盖的解决方案。移动通信要从原来地面的移动通信网络扩展到非地面的移动通信网,即NTN。NTN虽然理想但是也面临很多挑战。

一是即便低轨卫星也离地面600~700公里,时延比原来大得多,需要考虑重新设计物理层、MAC层和无线链路层。二是小区覆盖的半径大,低轨卫星小区可能上百公里,对终端的随机接入设计会产生影响。三是多普勒频移很大,需要考虑多普勒频偏补偿。四是低轨卫星过顶服务的时间可能是分钟级,需要有特殊的移动性管理方式。

空天地海通信一体化是6G卖点而非热点

现在考虑6G需求时,空天地海信通是一个跟5G不同的卖点,通过6G研究,可以带热空天地海通信一体化的研究。

空天地海通信的一体化,现在技术发展没有到拐点,本来通过集成NTN,就可以实现星地融合通信,还可以推动统一的空中接口协议和统一的地面核心网。但空天地海通信的一体化,很难成为运营商业务的热点,因为受众少,6G运营商无法靠这些应用支撑收入。

低成本的智简网络是6G研究的痛点

从1G到5G,移动通信系统的复杂性不断升级,抵消了技术进步带来的成本下降。邬贺铨认为,6G需要更着眼核心网的研究,因为6G不仅业务类型多,而且管理更复杂。要以架构简单、运维方便、云网协同、智能开放、安全可靠和低成本为目标做智简网络。

创新是6G研究的基点

5G的基本技术是十年前甚至更早在理论上就有基础了,6G现在需要从基础理论做起,需要更大的创新。

“我们国家重视6G的研究理所当然。但是也要清醒认识到,不能因为竞争就不深入对6G的需求研究,不下决心做长期的颠覆性的原创技术研究,我们急于跟国外抢进度,脱离市场需要,这样反而战略上被动。我们需要有不受外界左右的定力,坚持开放合作。”邬贺铨说。(记者 刘晶)

 
 
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