6G多是什麼?

在過去三十年裏,全球數據流量始終在經歷無休止增加,甚至無中止趨勢。國際電信聯盟(ITU)曾經預測,按照目前的趨勢來看,直到2030年全球移動數據流量每一年增加速率將會達到55%。這個數字可能看起來並不直觀,咱們簡單作一下翻譯:2025年左右,全球移動數據流量可能達到607 EB,2030年達到5016 EB (1EB=106TB);從今年到2030年,全球移動數據流量將會提高100倍,這並非一個小數字。算法

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來源:思科

這也是咱們認爲6G可能會在2030年左右誕生的現實基礎-----從古至今,人類始終有不可遏制的數據渴求,我把它叫作「數據/信息飢渴」。這天然而然是移動通訊系統代際變化的源動力:編程

用戶對通訊需求的提高是每一代移動通訊系統要知足的首要目標,而新的通訊技術是驅動每代移動通訊系統變革的技術動力,二者缺一不可安全

2030年是一個學術和產業界都承認的里程碑(固然咱們其實只能預測)。網絡

因而不少學者和公司都試圖在今年開始探討6G,對6G佈局。vivo通訊研究院在今年發佈了《數字生活2030+》白皮書,全文分析了11個方面,呈現了29個場景。其中採用了大量的腦洞和案例,試圖用將來的生活預測倒推將來通移動系統指標,這是一個很好的嘗試。架構

雖然產業界和大衆對將來生活的腦洞比較偏向想象,但不被束縛的想象會帶來不少將來十年可能出現的應用場景,這也會對通訊技術研究趨勢帶來必定啓發,好比「體貌孿生試衣魔鏡」和虛擬試衣-----快速虛擬試衣鏡在將來十年很是有可能實現,而這些「殺手級」卻頗有可能被通訊研究人員忽略。分佈式

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虛擬試衣

可是正如我以前所說,每一代移動通訊系統的演進,都是由用戶需求和技術發展共同決定的。單單用戶需求並不能徹底決定下一代移動通訊系統的演進趨勢,更重要的實際上是,模塊化

從技術角度,目前通訊的技術發展能支持咱們在6G作到什麼佈局

這是vivo的白皮書忽略,而我試圖在本文中回答的問題。加密

1.泛在智能與集體AI

不少人曾經跟我說過,他們指望的通訊是用戶不可見的,也就是說不管什麼時候、任何人走到哪裏,都能爲所欲爲地傳遞信息,這就是整個通訊行業的大遠景之一「泛在通訊」。可是這個通訊願景並未連接到現實體驗。從我的需求來看,全部人其實都指望本身的居住環境更智能,這也是目前智慧城市、智慧家庭、智慧社區概念興盛的由來。spa

在將來十年裏,通訊行業廣泛認爲,人類生活將會呈現智能設備普遍部署,這些智能設備可以以最少的人工干預進行最優決策。咱們周圍的一切將會很是智能,甚至於可能可以智能操縱編解碼、信號處理和感知通訊結構。也正是基於這種判斷,在目前幾乎全部6G論文裏都認爲AI將會成爲6G不可缺乏的一部分,從而造成「泛在智能」

從另外一方面說,隨着智能設備的普遍部署和終端計算能力愈來愈強大,AI模型的訓練和推理將頗有可能下放到微基站或者網絡邊緣節點(好比霧聯網fog-RAN),分佈式AI訓練和推理可能會成爲將來主流。這和目前5G網絡並未過多考慮AI訓練相反,6G中頗有可能會實現「集體AI」 ------各個終端有望訓練部分模型,經過網絡傳輸帶數據中心以後再進行模型整合。

這樣就利用低延遲、高帶寬的通訊技術把本來的單設備智能組合造成智能設備羣,利用羣體決策來實現更加可靠高效的「泛在智慧」。


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2.網絡內生安全

估計不少同窗並不清楚,當前通訊系統的安全性主要來自於網絡不一樣層級的安全協議,好比你們很常見的加密協議,應用層主要採用HTTPS協議,傳輸層可能採用SSH協議-----這是一種「外掛式」和「補丁式‘的思想,

「外掛式「安全配置並不是很差,可是正由於基礎網絡自己設計時並未考慮安全標準,致使目前的移動通訊系統在身份認證、接入控制方面暫時存在比較多的挑戰和威脅。實際上,這種威脅正是物理SIM卡沒有被eSIM卡替代的重要緣由之一。

所以,通訊行業從業者指望6G網絡不在依靠傳統的、打包補丁式安全方案,但願可以讓6G網絡存在內生安全支持,在網絡協議設計之初,就能夠從用戶、基站、邊緣側來構建總體安全體系。固然,具體的實現方式有不少種,我這裏不在贅述。

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5G 身份認證面臨的主要安全問題及 6G 潛在解決途徑

3.基於雷達上下文的通訊感知一體化

從整個電子工程行業的兩大應用,雷達和通訊自己來講,正在呈現一體化趨勢。

我這裏提到的一體化,並不是單單指代電子設備或者電磁波發射平臺的一體化,其實上隨着毫米波雷達的快速發展,愈來愈多毫米波雷達呈現小型化、民用化趨勢,不少雷達也小到足夠嵌入用戶設備中。

好比Google的Project Soli—--Google把毫米波雷達製做成芯片,嵌入手機終端,這樣能夠識別手勢動做,從而隔空操做手機。


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從另外一方面來看,5G中通訊自己正在探索毫米波頻段的商業可行性,相信隨着整個毫米波產業鏈愈來愈成熟,十年之內毫米波通訊設備成本有望大幅度下降。這樣,在6G中通訊和雷達射頻有望在同一個用戶終端同時出現,而得益於毫米波頻段電磁波的強方向性、低繞射能力,整個通訊的信號處理也愈來愈向雷達信號處理靠攏-----這正是通訊感知一體化的趨勢基礎

發射一個波形同時完成通訊和感知功能,這既能知足將來物聯設備對本體環境感知的要求,也能知足將來物聯設備通訊的基本需求,同時還可以下降成本,能夠說是一舉三得。

若是咱們更深刻想一層,當雷達和通訊設備同時存在於一個終端上時,雷達能夠爲通訊提供基本的信息,好比用戶能夠經過雷達設備的觀測來識別和定位潛在通訊對象,從而更方便的完成波束賦形等等通訊算法,或者能夠調用更多物理層安全策略來保護通訊不受干擾。


4.基於智能超材料的可編程無線電環境(沒錯,目前很是火的智能反射表面RIS就是其中一種)

其實關於超材料的天線和射頻器件已經研究了二十多年,可是並未對通訊自己形成太大影響,這歸根究竟是由於目前實驗室和產業鏈並不成熟。可是最近幾年,市面上出現了愈來愈多基於超材料的天線,好比柔性天線和流體天線。


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液體天線

愛立信已經完成可彎曲柔性天線的商業化製做,相信將來不久你們就會在家裏看到相應的產品,而液體天線不只僅能夠彎曲,也能夠在不被施加壓力的狀況下變化成各類形狀,甚至能在被裁斷以後自我修復,這對密閉空間中的天線設計會帶來很大增益。

另外一種大有可爲的超材料就是設計大型的智能反射表面(RIS),實現能夠編程的無線環境。這裏須要稍微解釋一下,智能反射表面是一種能夠經過電流控制通斷,從而影響電磁波反射相位的表面材料,換一句更加通俗的話,智能反射面能夠改變電磁波的電磁特性,從而影響周圍的傳播環境。

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好比在屋頂鋪設RIS,能夠經過編程配置無線電黑盒,或者增強屋頂信號向某一個方向的反射增益,從而起到中繼的做用。實際上,RIS改變的不只僅是傳播特性,不少人認爲它有望改變目前通訊產業的無線收發器架構,這樣不須要出傳統射頻鏈路中的混頻或者本振,就能夠有效完成無線電信號調製-----這大大下降了通訊成本。

5.大容量電池+低功耗終端解決方案

這一項其實並不只僅是通訊技術,鑑於目前整個通訊產業中用戶對手機(終端)側的感知最強,因此我把這一項單獨拿出來講。

咱們在每一代通訊都認爲,用戶設備的能力定義了每一代通訊設備,這對6G依然如此。在本文中咱們一開始就認爲,6G頗有可能會和AI深度融合,這樣對用戶設備來講,提出了吧比較高的計算和功耗要求,用戶設備每每比以往更加耗電。傳統的收發器組件主要基於半導體材料,好比硅和砷化鎵(GaAs),這些材料會產生不少熱量,可是功耗比相比對比較低的CMOS放大器每每很難提升超過300GHz,這意味着它們很難支持6G的大帶寬和計算密集應用。

其實從另外一個技術路線來看,大容量電池並不必定真的成真,可是至少快充和充電正在如火如荼發展,這是另外一種生態。或許若是有一天,咱們的手機在任何地方可以快速充電,大容量電池也許真的並不須要。

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vivo今年設計了得到紅點設計獎的可分離鏡頭系統,這種模塊化實現也許一樣能給低功耗終端提供一些思路-------拆掉一些無用模塊,或許也能夠下降用戶功耗。


Ending

咱們其實並不能預測每一代通訊到底如何發展,可是在10年前的今天,咱們卻可以參與學術界和產業界關於6G實現形態的大討論中貢獻本身的觀點。沒有人是預言者,相信全部人總會有遺漏之處,但這一樣並不影響咱們對將來技術的追逐,真理始終應該越辯越明,相信若是有一天,你們就6G實現形態達成共識的時候,或許就是咱們開始6G標準化的時候,那時纔是真正的開始。

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