看了这些6G原型机 我想一觉睡到2030年
沒想到,5G還沒全面鋪開,關(guān)于6G的消息就越發(fā)頻繁了。
這一次,6G的研發(fā)呈現(xiàn)出一種與以往不同的情況——
國內(nèi)這方面最早的消息,是2020年10月vivo發(fā)布了6G系列白皮書。而其內(nèi)部6G項目啟動據(jù)了解是在2019年就已啟動。
OPPO與小米情況也相似,OPPO的首份白皮書發(fā)布于2021年7月,小米則是今年6月。
在通信行業(yè),有著用白皮書的形式梳理近期進展、呼吁行業(yè)達成共識的傳統(tǒng),每一份白皮書都代表技術(shù)進展的一個關(guān)鍵節(jié)點。
具體來說,每一代通信技術(shù)的第一輪白皮書通常是以展望未來愿景,提出與討論初步發(fā)展方向為主。
接下來將是一段時間的深入研究和試驗驗證,進一步細化技術(shù)路線。
于是就在最近,vivo再次引領(lǐng)了新階段進展。
除了白皮書、提出6G系統(tǒng)總體框架之外,還率先對外展示了一系列6G核心技術(shù)原型機——
△vivo通信研究院實驗室
雖然這些原型機還在初期階段、只在實驗室環(huán)境下得到驗證,但它們已經(jīng)傳達出一個信息——
首先要說的,是6G技術(shù)中的通信感知一體化。
vivo通信研究院院長秦飛介紹,通信與雷達的共通之處就在于電磁波。
以往雷達波不攜帶任何信息,只是感知空間內(nèi)物體運動造成的電磁場變化,而通訊波則不做感知只傳輸數(shù)據(jù)。
隨著通信波頻率的提高、算力的提高,經(jīng)過一系列波形設(shè)計、多天線技術(shù)、通信解調(diào)算法與感知算法設(shè)計、干擾消除等技術(shù)處理,在6G中就能做到合二為一。
△vivo通信研究院院長 秦飛
通感一體的一個應(yīng)用場景是無線呼吸監(jiān)測。
由于人體呼吸時胸腔的起伏對無線信號產(chǎn)生的影響,接收信號的信道沖激響應(yīng)也會發(fā)生周期性的變化,根據(jù)這個原理就能通過計算得到呼吸頻率。
△vivo通信研究院通信預(yù)研組總監(jiān)姜大潔介紹通信感知一體化的呼吸監(jiān)測原型樣機
未來,這套系統(tǒng)可以擴展到實時心率監(jiān)測,以及在一定范圍內(nèi)感知老人是否跌倒等智能家居和健康養(yǎng)老等場景,連智能手環(huán)都不用帶了。
△通信感知一體化—-呼吸監(jiān)測原型樣機的測試結(jié)果
以上這些場景屬于6G通感一體化中的細力度感知,而粗力度感知的代表應(yīng)用是目標測距測速。
△通信感知一體化—-目標測距測速原型樣機
支持目標測距測速的原型樣機中心頻點4GHz,帶寬400MHz,其中用于無線感知的資源開銷是7%。
這次展示的是室內(nèi)目標的實時測距和測速,而增加原型樣機的發(fā)射功率和天線數(shù)目增加后,還可以支持室外的無人機或車輛的測距、測速和測角,未來用于智慧交通和無人機監(jiān)測等場景。
未來,基于6G可以做到有信號的地方都能被感知。
與基于攝像頭的視覺感知相比,6G無線感知不會被視線遮擋,同時避免了攝像頭帶來的個人隱私問題。
△通信感知一體化—-目標測距測速原型樣機的測試結(jié)果
有了通感一體,接下來要說的是極低功耗通信,兩者結(jié)合能極大拓展6G的應(yīng)用范圍。
5G提供的高傳輸速率、低時延等特點促進了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。而6G能將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功耗進一步降低,達到uW級別,甚至零功耗。
這樣一來,部署物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的成本大大降低。秦飛認為,未來極低功耗終端成本連1元人民幣都不到。
這種終端在形態(tài)上類似于現(xiàn)在的蘋果AirTag,但結(jié)合上6G的感知能力,功能和適用場景還會得到拓展。
6G極低功耗通信中最具代表性的技術(shù)是反向散射通信(Backscatter Communication)。
△低功耗通信—-backscatter反向散射原型樣機
其原理是通過調(diào)節(jié)其內(nèi)部阻抗來控制電路的反射系數(shù),從而改變來自其它設(shè)備或者環(huán)境中的射頻信號的幅度、頻率、相位等,實現(xiàn)信號調(diào)制與發(fā)送。
在這方面,vivo與北京交通大學共同搭建了反向散射驗證平臺,目前已實現(xiàn)最高速率2Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。
極低功耗通訊與當前技術(shù)相比在吞吐量、覆蓋距離以及連接能力上都有一個質(zhì)的提升,將來也會應(yīng)用在物流跟蹤、貨物盤點、智能家居、傳感器網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境監(jiān)測等更多的場景。
△低功耗通信—-backscatter反向散射原型樣機正在傳輸字母“vivo”
除了拓展應(yīng)用領(lǐng)域,即使只看基礎(chǔ)通信能力,6G也不只能做到速度更快、時延更低。
簡單來說,6G通信系統(tǒng)將會內(nèi)生支持AI,讓AI服務(wù)于網(wǎng)絡(luò),提升系統(tǒng)靈活性,降低運維成本。
△AI通信原型樣機
現(xiàn)場原型機的測試顯示,使用基于AI的DMRS(解調(diào)參考信號)信道估計,在DMRS資源開銷降低一半的條件下也能獲得比非AI方案更低的誤塊率(BLER)和更高的吞吐量。
如果把AI用于通信的更多模塊,也能在更多方面提升6G系統(tǒng)的性能,以支持從沉浸式VR、全息交互到實時遠程控制乃至元宇宙的多種未來應(yīng)用。
△AI通信原型樣機的測試結(jié)果
目前展示的四個原型樣機雖然都只在室內(nèi)驗證,但未來有望用于更多更廣闊的真實生活場景。
那么,這個未來什么時候來?
從通信行業(yè)的發(fā)展規(guī)律來看,大約每10年技術(shù)就會演進一代,也就是4G、5G中G的含義,代表Generation。
在5G尚未完全普及的今天,談6G是否為時過早?
這個問題的答案,還要從通信技術(shù)發(fā)展史上找。
我們現(xiàn)在用的移動通信技術(shù),始于貝爾實驗室在1947年提出的蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)想。
蜂窩網(wǎng)絡(luò)提出在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的大區(qū)范圍之內(nèi)劃分出多個小區(qū),在每個小區(qū)建立基站。
這樣終端設(shè)備不用抬高的發(fā)射功率就可以和最近的基站通信,使終端小型化成為可能。
到70、80年代,隨著集成電路等行業(yè)的高速發(fā)展,這一設(shè)想終于成為現(xiàn)實,也就是以摩托羅拉“大哥大”為代表的1G時代。
隨著人們對通訊需求的不斷增長,用數(shù)字信號替代了模擬信號的2G時代很快到來,也迅速分成了GSM與CDMA兩大技術(shù)陣營。
其中CDMA在理論上有更大的系統(tǒng)容量,不過研發(fā)難度較高,最終率先推出短信服務(wù)的GSM迅速占領(lǐng)了市場。
當時的無線通信領(lǐng)域,除了高通以外,多數(shù)玩家都把目光集中在GSM上,。
高通看好CDMA的長期價值,盡管開發(fā)周期長、成本高,也一直在堅持布局和推廣并積累了大量的專利,形成壟斷地位。
到了3G時代,雖然通信技術(shù)分為三大主流標準,但是都基于CDMA,讓高通成為通信行業(yè)一整個時代的龍頭。
后面的故事大多相似,4G的設(shè)想誕生在2002年,首次商用在2009年;5G技術(shù)的基礎(chǔ)出現(xiàn)在2008年,首次商用是在2019年。
這些故事告訴我們,通信技術(shù)的回報雖大,但研發(fā)極長,也就意味著:6G提前10年布局也很有必要。
但掌握技術(shù)并不代表就能在通信行業(yè)取得成功。
回歸通信的本質(zhì)來看,信息的發(fā)送方和接收方需要“說同一種語言”。
要想在全世界范圍內(nèi)都能方便交流,就需要統(tǒng)一標準。
國際上,負責標準制定和維護的組織叫做3GPP(3rd Generation Partnership Project)。
3GPP成立于1998年,最早的目標是為第三代移動通訊系統(tǒng)制定標準而得名,并延續(xù)至今。
在4G時代,由于各家都想繞開高通的專利壟斷,聚集在3GPP體系下主導(dǎo)了4G的LTE標準。
LTE由多國企業(yè)參與制定,避免了一家獨大的狀況而漸漸成為主流,擊敗了高通主推的UMB和英特爾主推的WiMax,一統(tǒng)江湖。
3GPP組織本身也不斷擴大,到2017年已吸納了40多個國家的超過500名成員。
5G時代,3GPP的影響力進一步彰顯。早期5G三大應(yīng)用場景就是由3GPP定義,最終3GPP標準也成為聯(lián)合國下屬國際電信聯(lián)盟認可的唯一通用標準。
3GPP采用合作共識機制,吸引了整個通信行業(yè),甚至傳統(tǒng)通信之外的互聯(lián)網(wǎng)公司、汽車制造商等紛紛參與進來。
在這種局面下,無論是網(wǎng)絡(luò)運行商、基礎(chǔ)設(shè)施廠商、芯片廠商、終端廠商還是應(yīng)用廠商,要在未來6G時代占有一席之地都要持續(xù)投入、持續(xù)擴大在國際合作中的影響力,在不斷地協(xié)商摩擦之中,把自己對6G的規(guī)劃打造成行業(yè)共識的一部分。
總的來看,眾多手機大廠提前10年預(yù)研6G并不奇怪,而是正當時。
通信技術(shù)的每一代演進,縱向都是在前代基礎(chǔ)上改進而來,橫行也都與同時代的其他技術(shù)協(xié)同發(fā)展。
所以要真正了解6G,還是要從5G說起。
前面提到3GPP組織定義了5G的三大場景,分別是eMBB(增強移動寬帶)、URLLC(高可靠和低延遲通信)和mMTC(大規(guī)模機器類型通信)。
正是大規(guī)模機器類型通信這個場景,將移動通信從以人為主體的信息消費拓展到了物聯(lián)網(wǎng)和行業(yè)應(yīng)用。
但與此同時,根據(jù)中國科學院院刊發(fā)表的《6G移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的六大特征》,5G也遇到了成本高、基站能耗高,以及與3G/4G網(wǎng)絡(luò)的互操作帶來運維復(fù)雜的挑戰(zhàn)。
為解決這些問題,5G逐漸引入了網(wǎng)絡(luò)切片、智能負載以及AI運維等新手段。
但這些手段屬于從外部給5G“打補丁”,帶來的效率提升遠低于預(yù)期,不能完全解決問題。
因此,未來的6G網(wǎng)絡(luò),一方面要滿足2030年以后的沉浸式 XR、全息交互、智能交通、元宇宙等應(yīng)用的需求,在速率、時延、帶寬等方面都要超越5G。
另一方面,還要滿足按需靈活調(diào)度、具有內(nèi)生的智能、內(nèi)生的計算能力等特性。
這些行業(yè)共識,在vivo最新發(fā)布的白皮書《6G服務(wù)、能力與使能技術(shù)》中也有所體現(xiàn)。
要達到這個愿景,還需要通信公司、半導(dǎo)體研發(fā)公司、終端廠商、應(yīng)用廠商等產(chǎn)業(yè)上下游共同努力,探索出具體的實現(xiàn)路徑。
道理雖是如此,但提前整整10年去預(yù)研一項技術(shù),對一個企業(yè)來說都是巨大的投入,也是必須要考慮的風險。
vivo能下定這樣的決心搞6G研發(fā),與其在2020年定立的“成為聯(lián)接人與數(shù)字世界的橋梁”這一目標不無關(guān)系。
具體到6G上,vivo通信研究院院長秦飛認為,6G終端將成為“聯(lián)接物理世界和數(shù)字世界的橋梁”。
我們6G研發(fā)不會設(shè)預(yù)算上限,只要認清楚一個事的價值,該投多少就投多少。
從這個角度看,vivo在手機上取得商業(yè)成功之后堅持投入技術(shù),從商業(yè)模式創(chuàng)新轉(zhuǎn)向技術(shù)創(chuàng)新,也為更多企業(yè)如何面對未來挑戰(zhàn)指出了一條道路。
而且更為關(guān)鍵的是,中國的科技公司,在多年商業(yè)模式創(chuàng)新的積累之后,終于有機會在技術(shù)創(chuàng)新周期的發(fā)端,有機會投入、有勇氣預(yù)研,有潛力去引領(lǐng)新一代基礎(chǔ)技術(shù)標準了。
參考鏈接:
[1]https://www.3gpp.org
[2]https://mp.weixin.qq.com/s/E4XsKOBSV_LNGkK7zVC0sw
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的看了这些6G原型机 我想一觉睡到2030年的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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