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爱游戏体育官网首页协议再演进:从5G-Advanced到6G

发布日期:2023-12-09 访问量: 来源:ayx·爱游戏app(中国)官方网站

  

5g无线通信协议,爱游戏体育官网首页协议再演进:从5G-Advanced到6G

  ITU-R对5G的需求定义是满足20Gbps以上的峰值下行速率,这一次3GPP并没有打折,在5G的第一版本协议R15中,协议所能达到的峰值速率即达到了20Gbps。

  第一个步骤是国际电联等全球无线电管理机构发出愿景性标准,定义新协议的主要实现目标及主要时间点;第二个步骤是协议组织(如3GPP、IEEE等)制定技术方案,将协议进行标准化;第三个步骤是行业组织推动商业落地。

  再也没有本质更新的技术,应用需求好像也已经被全部满足。这不禁让人提问,我们还需要更强的射频技术吗?

  再比如对双工技术的研究上,全双工的概念再次被提出并展开研究,通过对自干扰的消除,使得上下行信号可以同时、同频进行传输,极大地提高了频谱利用效率。详情见这篇文章:子带全双工,5G梦想的妥协?

  2022年,5G R17协议冻结,完整的5G协议再走向增强。初步的NTN(Non-Terrestrial Network,非地面网络)功能被定义进来,5G网络从地面走向天空。同时车联网、物联网协议得到增强,定位、人工智能的结合持续升级。

  在手机诞生之前,大部分人类觉得有广播就够了;第一代移动通信诞生后,很多人觉得人手一部能随时打电话的手机已是神话;第三代移动通信让人类体会到了“数据连接”;第四代移动通信将互联网变成了“移动互联网”;第五代移动通信开始实现汽车、卫星等的万物互联……

  LTE并不是完全满足ITU-R 4G需求的协议,在2009年LTE的第一个版本(R8版本)商用时,其只有峰值150Mbps的下行速率和50Mbps的上行速率。

  3大类增强的场景是将eMBB升级为沉浸式通信,将mMTC升级为海量通信,将uRLLC升级为超级高可靠低延时通信ayx·爱游戏app(中国)官方网站。3个新增的场景为:无处不在,AI集成,感知集成。

  6G的到来,使得射频无线网络不再是连接的延伸,而成为能力边界突破的助力。

  第一阶段是愿景定义阶段,这个阶段在2023年6月之前完成,将完成愿景定义,新应用趋势与技术趋势的识别,新场景、新频谱的定义。

  很少有一门技术像射频技术一样,依靠不到200年前的四个公式,就将射频技术的发展牢牢框死。

  其中,在eMBB场景中完善了毫米波的定义,并加入了SA(独立组网)的定义,使5G成为真正的独立宽带网络。

  6G无处不在的连接将使人类、机器、海量传感器实现互联互通,共同构建起一个高效协同的体系。6G还将使卫星通信、地面通信、空中通信等多种接入方式实现完美融合,实现连接的全域覆盖。

  随着信息论、集成电路技术在射频技术中的应用,人类对于无线连接的需求极大地得到了满足。几乎人手一部的手机、无处不在的网络、越来越多的互联设备,好像人类已经将所有能想象的物体连接上了网络。

  1873年,麦克斯韦在他伟大著作《电磁理论》中系统总结了他的方程,这个方程用四个公式揭示了电磁波的本质。

  6G也重新定义了新的6大能力,这6大能力分别是AI、持续演进、感知、覆盖、交互、定位。在6G的新能力定义下,6G必将实现更智能化的射频无线大能力增强使6G应用更值得期待,多姿多彩。

  另外,6G还定义了四大设计原则,分别为持续性、连接未联,无处不在的智能,安全/隐私/弹性。

  另外,5G轻量终端相关的5G RedCap协议,空天一体相关的5G NTN协议,都将继续探讨与发展。关于NTN,详情见这篇文章:5G,上天了! 卫星和基站擦出了火花?

  在uRLLC场景中,定义也逐步完善,并加入了NR V2X的定义,完成基础车联网的定义,使5G低延时特性得到更大发挥。

  虽然不断有声音说,6G技术还为时尚早,因为5G商用还未全面普及,5G的优势还没有完全体现,5G需要的提升也未有定论。不过随着无线通信管理组织的探讨,行业领先公司的研究,6G的目标逐渐清晰。

  ITU-R于2008年发布4G协议技术要求和性能目标,定义4G需要满足1Gbps的峰值下载速率和500Mbps的峰值上传速率。这在当时3G时代有几十Mbps的上传下载速率来说提升是不可想象的。

  比如5G与人工智能的融合,5G-Advanced有望通过人工智能对物理层的优化、对资源管理的优化、对故障检测与预测的优化,来提高物理层的性能与效率,提高网络的资源利用率与分配效率,提高网络可靠性与稳定性。

  为了达到4G协议的要求,LTE进行了多次版本升级,最终在2011年发布的R10版本上,才达到下行1Gbps,上行500Mbps的峰值速率,真正达到了ITU-R的需求,成为被ITU-R认可的4G协议。

  在6G的定义下,无线连接的能力再次得到提升,如果说5G应用场景的“铁三角”让无线网络从人的互联走向万物互联,那么6G的“六边花”就将实现万物互联下的能力加持。

  在mMTC场景中,将NB-IoT、eMTC协议纳入到5G核心网的支持中来,补齐海量物联场景的定义。并且,在网络基础能力定义中,定位、节能、智能化功能也不断增强。5G标准从基础走向标准。

  3GPP也给这了这一版本协议一个新的名称:LTE-Advanced。所以严格意义上讲,LTE并不是4G协议,线G协议是从LTE-Advanced开始。

  经过近两年的讨论,ITU在2022年6月确定了6G的主要时间表。在ITU的指引中,6G发展将分为三个阶段进行。

  伴随着5G的快速部署,5G已完成第一阶段商用使命已完成,5G也进入到深度优化阶段。2021年4月,3GPP正式将5G演进的名称命名为“5G-Advanced”,2021年12月,作为5G-Advanced的首个协议版本Rel-18首批项目正式立项,5G发展进入新阶段。

  3GPP对这些项目寄予厚望,认为这些项目将是5G完成第一阶段之后的性能再次提升,并且是未来6G演进中的重要铺垫。3GPP也将R18及之后的协议定义了新的名称,即“5G-Advanced”,用来区分5G的新阶段,展示5G的技术演进与创新。

  3GPP一直在做对3G协议的改进和提升,自2004年开始,3GPP不断采用新的信号处理技术、调制方式、多天线技术等提升无线数据网络的容量与速度。3GPP认为无线通信技术的提升是一个长期工作,于是将这个项目的名称称为“长期演进”(Long Term Evolution),简称为LTE。

  第二阶段是确定需求和评估方法,这一阶段主要是指定技术性能要求,并且收集候选技术方案,确定评估方法,这一阶段将在2026年之前完成。

  6G强大的通信能力将使物理世界、数字世界界限不再明显,两个世界相互交织,实现智能的全息网络。

  但5G协议并没有止步于此,为了达到5G定义之初“铁三角”的应用场景,5G首版协议R15完成eMBB场景的主要需求定义后,R16版本又逐步完善。

  根据GSMA对未来7年的预测,在接下来的7年时间里,全球蜂窝移动终端连接数目将由85亿继续增长至95亿。其中5G连接数目增长迅速,将从2023年的15亿连接数,增长至2030年的50亿。占总连接数的比例从20%,增长至超过50%。

  无线通信技术不断用它不断强大的能力,刷新人类对于射频技术的认识,更不断拓展人类对这个世界认识的方式与边界。

  射频技术在接下来150年快速发展至今,但仍未超脱麦克斯韦方程的范围。射频技术好像没有本质更新。

  2021年12月,3GPP完成R18协议首批项目立项,立项项目涵盖eMBB、uRLLC、mMTC多个场景,涉及27个项目,这些项目对5G无线通信的容量增强、人工智能应用、空天一体、轻量化终端等多个方面进行增强和完善。

  6G也将充分利用人工智能、边缘计算等新兴技术,让连接变得更加强大与智能。6G不仅继续实现万物互联,6G还将带来万物突破能力边界的新机遇。

  自2019年5G开始部署以来,5G在全球迎来快速发展。根据GSMA(全球移动通信系统协会)的统计,从部署元年开始计算,3G经过了11年达到了10亿用户,4G用了8年,而5G只用了4年时间。到2023年,全球5G用户已达15亿。

  同时,在5G部署及商用成功后,行业领导厂商又马不停蹄地开始6G协议的制定。2023年6月,在ITU-R(国际电信联盟-无线电通信部门)发布IMT-2030(6G)总体目标建议书,首次向全世界正式发布了6G部署时间、6大应用场景以及主要能力提升。6G协议有条不紊开始推进。

  6G不仅是无线连接的功能实现,而将成为万物能力拓展的手段。未来更加强大的互联世界正缓缓到来。

  虽然5G-Advanced仍在研究中,一些技术还并未成熟商用,不过有几项特色的项目仍值得关注。

  第三阶段是输出规范阶段,这个阶段主要目标是输出规范,发布标准,将在2030年之前完成。

  为了满足移动通信的不断发展,自3G时代起,协议发布之后不再是一成不变,而是不断演进。例如WCDMA协议在后期迭代出现HSPA(High Speed Packet Access),以提供更调整的上下行速率。这一做法在4G时代得到了充分使用。

  2023年6月,ITU将6G场景、能力需求做了发布,顺利实现6G第一阶段的愿景定义爱游戏体育官网首页。根据ITU的定义,6G应用场景归为6大类。其中3大类为原来5G场景的增强,3大类为6G的新增。

  在这些能力提升中,有9项能力是在原有网络能力中做的提升,比如在过去几代协议演进中被不断提及的上峰值速率、连接密度、延时等,这些能力将再次得到数量级的提升。

  ITU所定义的6大场景和4大设计原则相互协同,共同构成6G“场景之轮”(Wheel Diagram)。

  5G-Advanced究竟先进在哪里?6G还会做哪些改进?带着以上问题,我们一起来对5G通信协议的演进做一个梳理,与大家一起探讨未来无线通信可能带来的变化。

  6G到来将继续开拓人类认知边界。6G带来的无处不在的连接、更加智能网络、通信与感知的集成、沉浸式的通信,将使这个世界再次得到改变。

  也就是说,将在2030年实现6G的商用。射频无线年一更迭的节奏仍然在继续。

  随着5G R15标准的基础定义,R16的完善,R17的增强,5G第一阶段的使命已基本完成。

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