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想象能够被超越,绿测科技探索6G无线通信各领域研究

发布日期:2023-07-04     465 次

6G为人们勾勒出的画卷实在太美好,令人浮想联翩,心驰神往。事实上我们回想一下过往,人类的哪一次飞跃不是对想象的超越呢?在现实与虚拟的空间自由切换、跨越疆域的天地一体化、享受穿梭时空的旅行……绿测科技将自己视为整个无线通信生态系统的技术合作伙伴,在6G时代,依旧作为芯片、设备、基础设施供应商,与测试机构和网络运营商合作,探索各个领域的研究。
   


 

人们常说:让我们插上想象的翅膀,可以飞到任何你想去的地方!爱因斯坦也曾说过,想象力是一种特殊的创造力,人类的发展过程中离不开想象思维的参与,缺乏想象力的人对科学本质和自然界的事物都难以理解,在时间与空间的架构上往往具有障碍。那么,对想象的超越又会是种什么样的场景呢?

 

一切都需要超越现状

当勾勒 6G 应用场景时,技术开发人员往往会发散思维,超越他们想象力的任何界限,想象是无极限的。在5G时代,我们主要涉及三大类应用场景,即增强型移动宽带eMBB、海量机器类型通信mMTC 和超可靠低时延通信URLLC。不过, 在6G时代,我们将会将涉及到更多场景,甚至各个场景的组合。

 

当技术开发专家们着手为他们的发明命名时,喜欢使用最高级称谓。一项简单的规则是,所有性能特征都以“超”(ultra)为前缀。随着名称术语的不断发展以及未来标准化的进展,我们可以参考一些技术文章,其中包含进一步增强超移动宽带(feUMBB,further enhanced Ultra Mobile Broadband)、超高感知低时延通信(uHSLLC,ultra High Sensing Low Latency Communications)、超高密度数据服务(uHDD,ultra High Density Data services)、超高能效(uHEE,ultra High Energy Efficiency)、超高可靠性和感知(uHRS,ultra High Reliability & Sensing)、超高可靠性和用户体验(uHRUx,ultra High Reliability & User experience)、超低时延可靠性和安全性(uLLRS,ultra Low Latency Reliability & Security)等术语。

 

通过这些术语,我们不难看出,6G是在5G基础上的全面超越,打破了时间与空间、虚拟与现实的限制。例如要保证虚拟现实(VR)设备良好的用户体验,至少需要10Gbps的数据速率,就需要开发具有新功能特性的6G无线系统。从网络性能指标看,6G无论是传输速率、端到端时延、可靠性、连接数密度、频谱效率、网络能效等方面都会有大的提升。从网络服务的边界看,6G将走向人、机、物、灵充分联合、虚拟结合的智简网络,以满足人类精神和物质的全方位需求。

 

显而易见的是,我们所描述的科幻世界是否真的能如人们期望的那样接近实现,很大程度上将取决于研究人员能否在一定的时间内达到既定目标,从而生产出系列产品。我们几乎可以预计未来几十年,全球对6G这一关键技术会抱有多么大的兴趣,各个国家、企业、组织将能够投入怎样异常可观的海量资金,这些都会极大地促进6G的发展。

 

6G 在无线通信所涉足的研究领域

让我们将眼光投向6G在无线通信方面所涉及的相关领域,这将使我们聚焦更具体的研究方向:
 

 

频率:

5G是首次将大于20 GHz毫米波范围应用于个人通信的第一代产品,而6G在毫米波的范围这方面走得会更远,甚至会推进到目前仍然处于探索阶段的太赫兹范围(300 GHz至3 THz)内,并且根据需要,还将包含可见光和红外线。

 

因为要实现虚拟与现实的无缝切换,就需要比5G高得多的数据速率,而这些高频是实现目标极限传输率的唯一途径。自2019年以来,R&S公司就与弗劳恩霍夫研究所(HHI)和国际宇航联合会(IAF)合作,一直在100 GHz至320 GHz亚太赫兹频率范围内开展研究,具备得天独厚的先发优势。

 

天线:

在短波长如此高的频率下,天线也被要求处于毫米范围内。基站可将60,000根这样的天线组合成阵列,以便通过单独的定向波束同时覆盖数百个移动站。对于特定用户的精确定位,可以将这样的天线阵列安装在楼宇墙壁上,并考虑使用智能反射面,以便在角落里传输无线电信号。

 

R&S与莱布尼茨创新微电子研究所合作,在业界已经率先对工作频率在110 GHz至170 GHz 范围内的收发机模块上天线的 2D 和 3D 方向特性进行了全面测量,并取得了精确和稳定的效果。

 

人工智能 :

人工智能(AI)将是 6G 的关键要素。业内人士普遍认为,如果没有人工智能,6G 网络一开始就无法负担,甚至无法运行。6G网络的复杂性已然是传统的设计和管理技术无法达到的了。

 

人工智能将应用于技术组件以及网络规划和监控,最终目标是在成本、能源、频谱和运营效率方面实现零接触(自我优化)网络。

虚拟化:

所有主要的网络组件都应该通过标准化的抽象功能来定义和寻址,这样能确保不同制造商的产品可以组合使用,同时为特定的技术配置留有余地。

 

网络虚拟化的一个重要步骤是引入开放式 RAN 概念,为无线电接入网(RAN)的以前专有的组件引入了附加的和开放的接口。目前,R&S已经成为O-RAN 联盟的一员,致力于促进该领域的标准化和互操作性。

低耗电传感器:

微型传感器是构成物联网世界中数量占比最大的元器件,这些微型传感器需要长时间免维护运行,同时能够通过采集自然能量以获得工作所需的电能。

 

集成无线电、传感器和计算机网络:

6G 将不仅仅是一个无线电网络。集成定位功能将有可能以厘米级的精度,定位任何无线电用户;6G 网络还将拥有超强的分布式计算能力,可以接入无线电用户附近或远程数据中心,以提供 6G 服务(EDGE、FOG、云计算)。

数据完整性:

海量的数据必然超过5G。6G网络将构成商业和工业骨干网,无数的业务流程和服务都将以6G网络为基础,因此,数据的安全是一项至关重要的因素,我们必须保证用户数据绝对可靠且安全。

 

为此,每项连接都需要加密。为了确保数据的完整性,区块链技术目前公认为是一种避免依赖中心化的有效方法。

能效:

数据通信的指数级增长伴随着能耗的增加。为应对这种趋势,需要通过降低每个传输位的能耗来提高网络的能效。

 

对6G的竞争已显现端倪

大约在几年前,人们对6G还只是停留在讨论之中,工业界、研究机构和政界对是否应该发展6G仍犹豫不决。而现今,发展6G网络已逐渐在世界范围内达成了共识,还建立了相关研究计划,同时给予了财政援助并组建了联盟。各国都已经明白,国家的竞争能力,包括整个国家的经济发展,都可能依赖于是否能够平等参与6G系统开发。

 

例如,日本和美国共同投资45亿美元用于6G 研究;欧洲则启动了名为 Hexa-X 的6G旗舰计划,来自九个不同国家的组织参与了该计划;德国联邦教育及研究部将在2025年前,提供共计7亿欧元的研究经费,其中2.5 亿欧元将拨付给四个国家研究中心,这些研究中心已经提交了资助由R&S参与的部分项目申请;韩国也正在推行一项雄心勃勃的计划,将于2026年进行初步实地试验,为此而投资约 1.95 亿美元;当然,中国更不会放弃其在5G领域取得的强势地位,中国科技部正在与其他部委和政府机构合作,协调所需的国家资源,尽快为部署6G做好准备。

 

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广州绿测电子科技有限公司(简称:绿测科技)成立于2015年11月,是一家专注于耕耘测试与测量行业的技术开发公司。绿测科技以“工程师的测试管家”的理念向广大客户提供专业的管家服务。绿测科技的研发部及工厂设立于广州番禺区,随着公司业务的发展,先后在广西南宁、深圳、广州南沙、香港等地设立了机构。绿测科技经过深耕测试与测量领域多年,组建了一支经验丰富的团队,可为广大客户提供品质过硬的产品及测试技术服务等支持。

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