6G那些事(1)------ 初次见面

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6G,即第六代移动通信标准,也被称为第六代移动通信技术。主要促进的就是物联网的发展。6G的传输能力可能比5G提升100倍网络延迟也可能从毫秒降到微秒级。学术和产业界共同认可6G将于2030年推向市场。

怎么5G手机还没买呢,就开始6G研究了?

1、首先,理论研究永远走在实践应用的前面。

2、抢占先机。通信行业,谁定义了行业标准,谁就有了话语权和利润。

前车之鉴:高通与华为就许可纠纷达成和解,并签署了一项长期协议。具体的内容是:华为将一次性向高通支付18亿美金,这笔费用将用于支付此前未支付的专利许可费。高通还表示,当华为现如今被禁止购买高通芯片,但已经恢复支付无线技术的许可费用。另外,华为还并与高通达成了一项多年协议,以获得高通授权使用其相关专利技术。有网友就不明白,不是说华为的5G技术专利非常多吗?之前还说要向美国企业收取专利授权费用,为什么还要给高通钱呢?原来,高通实际上比华为更早参与到技术上来,拥有大量2G、3G、4G专利,已经形成了专利技术壁垒,所有的手机厂商都需要向高通支付一定的费用,即便是魅族之前没有采用高通的芯片,也同样需要给高通支付专利授权费用,因为魅族手机也是需要支持2G、3G、4G网络的,高通可以躺着收钱。因为高通如果按照3.25%~5%,每台机的销售价格收取专利费,按照华为目前在全球市场上每年接近2亿台的手机计算,能够收取的专利费用就非常的高。

官宣 :2019年11月3日,科技部会同发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G技术研发工作启动会。会议宣布成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组。其中,推进工作组由相关政府部门组成,职责是推动6G技术研发工作实施;总体专家组由来自高校、科研院所和企业共37位专家组成,主要负责提出6G技术研究布局建议与技术论证,为重大决策提供咨询与建议。6G技术研发推进工作组和总体专家组的成立,标志着我国6G技术研发工作正式启动。

所以6G的研发,不仅是通信行业的利润争夺战,更是国家博弈的重要筹码。

从技术角度,目前通信的技术发展能支持我们在6G做到什么?

1.泛在智能与集体AI

很多人期望的通信是用户不可见的,也就是说无论何时、任何人走到哪里,都能随心所欲地传递信息,这就是整个通信行业的大远景之一“泛在通信”。但是这个通信愿景并未链接到现实体验。从个人需求来看,所有人其实都期望自己的居住环境更智能,这也是目前智慧城市、智慧家庭、智慧社区概念兴盛的由来。

在未来十年里,通信行业普遍认为,人类生活将会呈现智能设备广泛部署,这些智能设备能够以最少的人工干预进行最优决策。我们周围的一切将会非常智能,甚至于可能能够智能操纵编解码、信号处理和感知通信结构。也正是基于这种判断,在目前几乎所有6G论文里都认为AI将会成为6G不可缺少的一部分,从而形成“泛在智能”。
泛在智能与集体AI
从另一方面说,随着智能设备的广泛部署终端计算能力越来越强大,AI模型的训练和推理将很有可能下放到微基站或者网络边缘节点(比如雾联网fog-RAN),分布式AI训练和推理可能会成为未来主流。这和目前5G网络并未过多考虑AI训练相反,6G中很有可能会实现“集体AI” ------各个终端有望训练部分模型,通过网络传输带数据中心之后再进行模型整合。

这样就利用低延迟、高带宽的通信技术把原本的单设备智能组合形成智能设备群,利用群体决策来实现更加可靠高效的“泛在智慧”。

2.网络内生安全

当前通信系统的安全性主要来自于网络不同层级的安全协议,比如大家很常见的加密协议,应用层主要采用HTTPS协议,传输层可能采用SSH协议-----这是一种“外挂式”和“补丁式‘的思想,

“外挂式“安全配置并非不好,但是正因为基础网络本身设计时并未考虑安全标准,导致目前的移动通信系统在身份认证、接入控制方面暂时存在比较多的挑战和威胁。实际上,这种威胁正是物理SIM卡没有被eSIM卡替代的重要原因之一。
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3.基于雷达上下文的通信感知一体化

从整个电子工程行业的两大应用,雷达和通信本身来说,正在呈现一体化趋势。

作者这里提到的一体化,并非单单指代电子设备或者电磁波发射平台的一体化,其实上随着毫米波雷达的快速发展,越来越多毫米波雷达呈现小型化、民用化趋势,很多雷达也小到足够嵌入用户设备中。

比如Google的Project Soli—–Google把毫米波雷达制作成芯片,嵌入手机终端,这样可以识别手势动作,从而隔空操作手机。
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从另一方面来看,5G中通信本身正在探索毫米波频段的商业可行性,相信随着整个毫米波产业链越来越成熟,十年以内毫米波通信设备成本有望大幅度降低。这样,在6G中通信和雷达射频有望在同一个用户终端同时出现,而得益于毫米波频段电磁波的强方向性、低绕射能力,整个通信的信号处理也越来越向雷达信号处理靠拢-----这正是通信感知一体化的趋势基础

发射一个波形同时完成通信和感知功能,这既能满足未来物联设备对本体环境感知的要求,也能满足未来物联设备通信的基本需求,同时还能够降低成本,可以说是一举三得。如果我们更深入想一层,当雷达和通信设备同时存在于一个终端上时,雷达可以为通信提供基本的信息,比如用户可以通过雷达设备的观测来识别和定位潜在通信对象,从而更方便的完成波束赋形等等通信算法,或者可以调用更多物理层安全策略来保护通信不受干扰。

4.基于智能超材料的可编程无线电环境
5.大容量电池+低功耗终端解决方案
这一项其实并不仅仅是通信技术,鉴于目前整个通信产业中用户对手机(终端)侧的感知最强,所以我把这一项单独拿出来说。

我们在每一代通信都认为,用户设备的能力定义了每一代通信设备,这对6G依然如此。在本文中我们一开始就认为,6G很有可能会和AI深度融合,这样对用户设备来说,提出了吧比较高的计算和功耗要求,用户设备往往比以往更加耗电。传统的收发器组件主要基于半导体材料,比如硅和砷化镓(GaAs),这些材料会产生很多热量,但是功耗比相比对比较低的CMOS放大器往往很难提高超过300GHz,这意味着它们很难支持6G的大带宽和计算密集应用。

其实从另一个技术路线来看,大容量电池并不一定真的成真,但是至少快充和充电正在如火如荼发展,这是另一种生态。或许如果有一天,我们的手机在任何地方能够快速充电,大容量电池也许真的并不需要。

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