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  • 朱伏生畅谈移动通信的趋势和挑战

  • 发布时间:2019-05-15 07:25
  • 4.09K
  •   日前,由未来移动通信技术标准及产业发展推进委员会主办,广东省新一代通信与网络创新研究院承办,

      广东省新一代通信与网络创新研究院院长朱伏生在出席峰会时表示,6G应用主要应用分为消费互联网、行业互联网、应急通信和泛在互联网。朱伏生预测,6G网络至少要到2020年才会开始研发,2030年方能正式投入商用。

      此外,在介绍6G候选技术时,朱伏生认为,人工智能广泛应用于6G;6G不能仅仅视为一种无线通信技术,而是激活了带宽达到400THz的可见光谱资源;MIMO/Massive MIMO 仍然是提升容量的重要手段等。

      从2G引入数据能力以来,移动通信逐步过渡到数据时代,面对的是60%以上的移动数据年消耗增加。vr/AR业务更是单用户数据带宽要求几百M甚至上Gbps。 而对高清视频、VR/AR沉浸式内容即便是5G也仅仅有可能改变现状、实现部分用户的期待。

      6G时代,则意味着真正物物通信的开始,可以满足无所不在的任意设备之间的信息传输,人类真正的告别互联网时代,进入物联网时代。

      移动通信跨界融合越来越普遍。CT、IT、DT技术大融合,通信网会融合各种最新 的技术,比如虚拟化、人工智能、区块链等。 天与地融合,卫星通信与蜂窝通信也开始融合。 人类活动轨迹都需要通信,对人希望感知的地方也需要。

      随着网络架构越来越开放,内容与网络的深度融合,促使网络架构极度开放,内容随处接入;MEC+CDN远离核心网实现就近接入;MEC+gpu替代终端进行集中渲染;基站CACHE缓存,WI-FIAP缓存等。

      传统的PSTN/PBX交换机,没有复杂的上层管理,即便外网down掉,本地可以继续使用。 从2G/3G发展以来的各代移动通讯架构,更为复杂,鉴权 ,用户属性和移动性描述,使得业务的集中性更强。但系统也更脆弱和安全性更差。

      考虑5G/B5G/6G对行业的重要性,简易的系统总是更安全。朱伏生认为,简约即美,通过简约设置可以实现三大安全。

      一是对生物体的安全。 移动通信的各种电磁波辐射总是存在的,目前明确在GHz作用的频率影响较小,但微波甚至THz级别的还需要研究。

      二是信息的安全。隐私泄露后造成的危害越来越大,黑产成为一个庞大的产业,促使信息安全、隐私保护越来越严,使得对用户数据、运营数据都要进行严格的保护。

      三是产业的安全。通讯业是一个美国主导的全球化产业。美国的制裁、布拉格会议(5月2-3日,32个国家参加)需要从业者产生更多思考。

      不同网络的行业应用者对网络QoS有需求,运营商需要依托设备商来满足需求,但不同厂家之间的协调会成为一个瓶颈。这就需要既懂得网络设备特性、网络运营特点和行业业务需求的第三方出现, 有机结合行业痛点和网络运营特点, 有效的调整网络设备参数,最优的满足行业业务需求。

      6G除了对5G定义的8个指标进行了描述,引入了总频谱支持能力和基站算力需求。 使用频率带宽反应了最后设备能够达到和管理的能力。 基站算力是为了分析虚拟世界的支持能力,暂时以核心算法处理来衡量。特别是MEC,AI,BlockChain引入后,对5G/6G都是比较大的需求。

      6G的能力场景主要划分为三大方面:一是基于通讯个体的自适应模式选择。 通讯个体对周围环境进行认知,通过AI选择合适的方式发起通讯请求。二是通讯场景描述贡献服务。类似于代理进行业务扩大和信息收集,例如志愿提供服务的终 端对基站附近的环境进行感应和分析,包括拍照和雷达探测,将周 围的场境情况同步给基站。基站形成了一个周边环境的动态3D图 (4维),对终端需要的无线频谱,信道路径都作出最优选择。三是网元独立工作能力。当网络在传输链路中断或系统核心网故障,本地具有部分业务能力,保障本地的呼叫,关键行业应用能正常进行。

      6G 承载的业务将进一步演化为线个体系。 真实世界体系的业务后向兼容5G中的eMBB、 mMTC、uRLLC等典型场景,实现真实世界万物互联的基本需求。虚拟世界体系的业务是对真实世界业务的延伸,与虚拟世界的各种需求相对应。 6G 创造的虚拟世界能够为每个用户构建AI助理 (AIA,AI assistant),并采集、存储和交互用户的所说、所见和所思。

      虚拟世界体系包括: 虚拟物理空间(VPS)、虚拟行为空间(VBS)、 虚拟精神空间(VSS)。Genie 存在于的虚拟世界体系,不需要人工参与即可实现通信和决策制定。Genie 基于实时采集的大量数据和高效机器学习技术,完成用户意图的获取以及决策的制定。

      6G应用主要分为消费互联网行业互联网、应急通信和泛在互联网。2018年3月份,工信部部长苗圩透露,中国已开始着手6G移动通信技术的研究。朱伏生预测,6G网络至少要到2020年才会开始研发,2030年方能正式投入商用。“2018年启动6G概念研究;2020年正式开始研发6G技术;2030年开始6G商用。”

      在6G候选技术分析中,朱伏生重点介绍了6G和人工智能 、可见光覆盖、THz频谱的开发、OAM轨道角动量 、MIMO/Massive MIMO、同时同频全双工技术和频谱管理和区块链等技术。

      朱伏生认为,人工智能广泛应用于6G。无线信道分析和物理层算法利用AI算法。基站对周围环境通过AI进行语义描述,分几个层面。基站360VR实时描述;地图结合不可 见部分进行语义描述;周围运动物体的辅助描述请求(例如汽车)。对无线网络的维护采用AI算法进行业务量发展,规划,运营及维护等进行新一代技术的应用 ,降低OPEX(人力和能源消耗)。

      在行业应用AI方面,朱伏生认为,对安防,继续将MEC下沉到基站,本地具有识别能力,各种服务器提供异构体支持各种人识别,动物识别,车辆识别, 灾害预警等业务。6G会建立智能制造本地业务,智能规划企业所需的通讯需求,本地频率需求及申请。此外,6G将延续5G中无人机和AI的结合,并将应用广泛化,解决5G难以完成的应用。

      在朱伏生看来,6G不能仅仅视为一种无线通信技术,而是激活了带宽达到400THz的可见光谱资源。 拓展下一代宽带通信的频谱,抢占空白频谱、有效利用资源。与照明、显示产业深度耦合,为通信带来独特优势。白光对人眼安全;无电磁污染,可以应用在电磁敏感环境(飞机、医院、工业控制); 可见光通信兼具照明、通信和控制定位等功能,符合国家节能减排战略;频谱无需授权即可使用;可见光通信适合信息安全领域应用。 可见光通讯的业务场景可以覆盖水下,高楼覆盖(宏基站一般覆盖很差)等。同时,朱伏生认为,6G技术的可见光覆盖仍有需要解决的问题,器件问题,电力线和业务流的产业结合问题,上行链路设计问题。

      在谈到THz频谱的开发方面,朱伏生指出,“中国经过多年研究,在THz的产生,器件和生态链方面取得很大进展。每2年一届的中国泰赫兹研究大会,到2018年10月,进行了4届。也在THz通讯领域进行了很多研究成果。根据研究成果,THz通讯会对backhaul,relay方面产生直接影响。如果能解决方向性问题,预计可解决6G的小区覆盖容量问题。部分研究也表明,THz信号也能够通过反射波接受和恢复数据,这对移动组网是个好消息。”

      朱伏生进一步表示,“凭借THz技术的发展,我们可以期望获得Tbps的空口传送能力。经过理论和实验,1GHz带宽可超过50Gbps, 采用Massive MIMO在更宽带宽下,预计可以50*8(MIMO带来的增益)*2.5GHz=1000Gbps。”

      传统的调制技术,使用频率、时间、码型和空间等资源作为自由度,而OAM调制技术将载波携带的OAM模式作为调制参数。利用OAM模式内在的正交性,将多路信号调制在不同的OAM模式上,根据模式的不同区分不同的信道。由于具有OAM的螺旋波束可以构成无穷维的希尔伯特空间,因此理论上同一载频利用OAM复用可获得无穷的传输能力。

      OAM复用的频谱利用率远远高于Lte、802.11n和DVB-T。朱伏生透露,“OAM轨道角动量的研究主要包括四方面:OAM波的调制产生和发射,特别是不同本征值; 传输特性研究;检测和信号复原和组网的研究。”

      朱伏生认为,MIMO/Massive MIMO 仍然是提升容量的重要手段 。“MIMO 技术通过多流实现容量的提升,对4G来说表现出很有效的方法。但对于5G来说,容量还是受限,特别是人口密集使用区,如高楼,体育场,大型车展或商场,通信量巨大。于是 Massive MIMO通过区域性的分开终端用户所对应天线,从而达到大大提高容量的目的。

      本质上是将多个小型的MIMO基站(例如8*8),组合形成大的基站集(例如32*32=16* (8*8),即为16个MIMO基站),注意容量并不是倍数关系。可以包括全向MIMO,定向MIMO。6G要保持高吞吐量,当毫米波,THz引入后,预计Massive MIMO天线数可以继续增大, 例如192,1024等。形式也可能是大型智能表面(LIS),附着于建筑物表面。

      在谈到同时同频全双工技术时,朱伏生指出,从理论计算获知,TDD和FDD的频率浪费都在50%以上。频率资源的稀缺性,使得本技术研究有必要;根据业界研究的现在水平,频谱效率可以提升80%以上。朱伏生表示,目前存在的困难主要是:多天线MIMO全双工 :多通道的射频域抵消电路成本、体积;环境适应能力,自干扰信道变化,实时跟踪收敛抵消;全双工组网,基站间干扰消除,终端间干扰消除;帧结构和资源调度;全双工器件和芯片: 连续可调时延器,没有货架芯片;射频域抵消器件的非线性较高。

      此外,朱伏生认为,除了公共licensed频谱外,随着网络越加致密化,基于区块链的对一些不用的频率的动态频谱共享技术是趋势。通过集中的频谱访问数据库系统来动态管理不同类型的无线流量,以提高频谱使用效率。 区块链是分布式数据库,无需中央中介即可安全更新。对于需要本地频率的机构,设置LBrs,可以用于智能制造和现代医院等场合,满足本地高可靠性及保密通信的需求。

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      直播主题:● 5G 通信基站和终端实现挑战● 5G 最新的基带和射频解决方案● 本土化 5G 通信基带解决方案● 5G

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