如今,5G的概念已经遍及大江南北,每个人都从自己的角度感知着5G。6G的概念已呼之欲出,每个人都从各个角度了解着6G。5G时代,万物互联,信息随心至、万物触手及,实现了人与人、人与物、物与物的全面互联。6G将实现通信感知一体化,延伸人类的多种感知,助力整个世界的数字孪生,并结合人工智能等技术实现智慧泛在,赋能万事万物。感官外延的通信开始步入快车道,全面的解放了人类自我的通信感受和体验,最终实现“万物智联、数字孪生”的美好愿景。“天地与我并生,而万物与我为一。”庄子描绘了一个超越了事物时空界限的万物一统的世界。这个美好愿景在6G将延伸到工业领域、外太空领域。
人工智能、云大物联、安全绿色、区块链、卫星通信等技术的规模应用,迫切地需要搭上6G的快车来释放自己的能量。6G的架构要发生深刻变革。在网络架构变革方面,我们看到的关键词就是“AI”和“内生”。AI这个,AI那个;内生这个,内生那个。端到端的人工智能,与生俱来的能力一体化是6G网络架构的总特点。
移动网络只用了不到数十年,就在全球广泛使用,构建了全联接的世界;互联网、移动通信网、物联网、工业互联网等各种网络正在快速融合,面向未来,万物互联的智能世界正加速到来。随着6G部署的脚步声越来越多、越来越急促,6G前瞻性的知识,你储备好了吗?面对6G时代广阔的职场空间、无限的商机,6G的技术架构,你掌握好了吗?
6G将是在5G技术基础上的升级,将带来更高速度、更低时延、更广应用的移动通信服务。结合6G协议的进展和网络部署的实际情况,6G应用的发展有以下4个特点:
(1)6G首先实现上行传输性能的大幅提升,如:高清视频上传、工业场景的机器视觉、室内场景的上层用户体验速率等。
(2)6G在消费级互联网领域宽带实时交互类业务,沉浸式互动业务将大放异彩。
(3)工业互联网是6G的重点方向,虚实孪生、元宇宙是6G应用的重要形式。
(4)6G+平台“ABCDNETS”是6G应用发展的网络能力基础。平台“ABCDNETS”是指人工智能(AI)、区块链(Blocks)、云(Clouds)、大数据(bigData)、网络技术(Networks)、边缘计算(Edge)、终端技术(Terminal)。在这些技术基础上叠加结合具体工业场景的需求,可以实现具体行业的应用。
6G的服务对象将从物理世界的人、机、物拓展至虚拟世界的"境"。通过物理世界和虚拟世界的连接,实现人-机-物-境的协作,满足人类精神和物质的全方位需求。
万物皆终端,人体和环境周围都遍布各式各样的终端,6G将提供无所不在的连接体验,构建一个万物智联的世界。
近年来的风口如自动驾驶、元宇宙和数字孪生等领域,5G的数据速率已成为瓶颈,6G将全面支撑云化XR、多感官混合现实、全息通信、情感和触觉交流、智慧交互、通感一体、普惠智能、机器间协同、全自动交通、数字孪生、空间通信、全域覆盖等复杂场景。
6G基础业务类型
3GPP定义了4种基本业务类型:
(1)会话类业务(Conversational):如语音类、视频通话类业务。这类业务对时延、丢包率等指标最为敏感。
(2)流媒体业务(Streaming):如流媒体音频、流媒体视频。这类业务侧重于保证数据流中各实体信息传送的连续性,抖动是其重要的QoS指标。
(3)交互类业务(Interactive):如浏览类、搜索类、游戏类、位置类、交易类业务。拿Web浏览类业务来说,在进行网页浏览的过程中,用户向远程实体(如服务器)请求数据,同时服务器进行回应。
(4)背景类业务(Background):如短消息、文件上传下载、邮件类等。这类型业务不需要用户实时参与,只需在后台默默地完成便可,无需向用户实时邀功。
上述业务分类是3GPP为了适应5G之前的网络制式而提出的基础业务分类方法,显然不适应6G网络制式。所以,在4种基本业务类型的基础之外,考虑到6G的业务支撑能力,将3GPP业务类型进行拓展,如图1所示。
图1 6G基础业务分类
6G的基本业务类型和5G一样,从大的方面,可以分为移动互联网类和物联网类。移动互联网类包括5种基本业务类型,是基于最初的4种基本业务类型扩展的,将其中的背景类业务扩展成为传输类业务和消息类业务。物联网业务(含采集类和控制类)是在3GPP基本业务中从5G时代开始新增的类型。
在移动互联网的流类、会话类、交互类业务类型里,增加了6G高带宽支撑的计算机图形类(CG,Computer Science)业务,如高清视频流类业务,全息视频流类业务,云VR(虚拟现实)会话类业务、全息通话类业务,XR(虚拟现实VR、增强现实AR、混合现实MR)的游戏类交互业务、宽带实时交互类业务等。人工智能是6G的基石,6G新增AI类数据和大数据类流量的传输支撑。
6G物联网采集类的业务从速率需求的角度可以分为高速、中速、低速和极低速,如图2所示。6G物联网支撑触觉类感知或其他多感官类采集任务,也支撑高精度水平和垂直定位类业务。6G物联网控制类业务从时延需求的角度可以分为多个梯度,也可以分为时延敏感形和时延不敏感形的业务。机器间协同类也是6G物联网控制类非常常见的业务。
图2 ?物联网采集类业务
云网、算网融合的端管云架构
6G应用解决方案架构的设计套路仍是“端管云”架构,如图3所示。但在云网一体化、算网融合的背景下,“端管云”之间呈现你中有我,我中有你的状态,算力分布在云边端各个层级,6G网络的控制节点分布在集中式云上,而用户面节点则大多位于分布式云上。
图3 ?6G云网算网融合的端管云架构
所谓“云网融合”,云就是云计算,网就是通信网。准确来说,云计算包括计算能力、存储能力以及相关的软硬件。而通信网,则包括接入网、承载网、核心网等电信网络的方方面面。从技术层面来看,云计算的特性在于IT资源的服务化提供,网络的特征在于提供更加智能、灵活的连接,而云网融合的关键在于“融”。
算力网络也将是6G 应用方案的基础。算力能够感知到应用需求和网络状态。6G的网络和计算深度融合,助力应用方案的创新,网络资源效率的提升。
从“端管云”的作用来看,“端”就是人、物和6G网络的界面和接口,是信息发送的源节点,也可以是信息接收的目的节点,同时也可以是本地数据分析和处理的计算节点。人类的信息接收和发送,物联网感知层信息采集和控制命令的接收都依赖于“端”侧。
“管”就是6G网络,它满足了将“端”侧采集到的信息进行远距离快速传输和大范围共享的需求,管道中的各个节点除射频模块外,可以部署在高度云化的环境中。
“云”就是指平台层,可以是集中云,也可以是边缘云,借助人工智能+大数据的技术,满足随着连接数指数级增长带来的数据分析和计算的需求。
行业方案设计思路
智慧泛在,即无处不在的智慧服务是6G应用的典型特征,包括智慧和泛在两个能力。
智慧指云平台的能力。云平台能力其实也包含两个方面的能力:平台能力和场景应用能力。
平台能力就是指的就是人工智能(A)、区块链(B)、云计算(C)、大数据(D)、安全(Security)等智能技术能力。“ABCDS”的作用在于铸就“平台”,憋粗“管道”,放飞“感知”,增强“应用”。
场景应用能力,即万物皆上云,就是指各行各业的应用软件能够在云平台上运行。“智慧”实际上促进了6G应用的“量”的突变,6G网络承载的业务越来越丰富,类型也越来越多,从语音、VR/AR再到全息视频,触觉、多感官。
泛在是指信号的连接能力,天空海地,跨越人联、物联、迈向万物智联;从人联网、物联网到触觉互联网、工业互联网,无所不及。6G网络的“泛在”不只是覆盖范围从水平到立体的拓展,更多的是要求连接的“质”上突破,如超大带宽、超低时延和超高可靠。
智慧泛在是6G应用的关键词,跨界融合是6G应用的创新钥匙。垂直行业是6G施展网络能力的关键所在。那么6G垂直行业应用解决方案如何设计?
首先确定行业应用的需求,确定基本的、智慧化的功能特性。如图4所示。一个行业可能需要多个通用的应用功能。比如交通行业,需要数字孪生、普惠智能的功能,也可能需要沉浸式的XR功能,需要对道路、车辆上的大量传感器的感知能力进行智慧化的整合,形成有价值的应用。
然后根据垂直行业应用的需求特征,确定空天海地的大覆盖场景需求,当然地面覆盖的细分场景更多。接下来,选定需要的泛在连接的能力,即需要6G网络满足的指标要求,如带宽、时延、可靠性、连接数、超高精度、高移动性等,如图5。
图5?覆盖场景和连接能力的选择
最后是选择切片模板,设置切片参数,调试切片的过程。互联智能是6G应用方案的一个显著特征。智慧和泛在是6G网络切片的关键要素,同时6G在多维感知、数字孪生、安全内生等新维度增强了切片能力。因此,6G垂直行业方案通过选择合适的增强型切片模板、设置合理的切片参数,来构建人机物的智慧互联、智能体高效互通的应用。
一个垂直行业解决方案如果能说清楚它有哪些应用功能,适合哪些覆盖场景,支持哪种应用场景,相应的连接指标是多少,使用哪些业务类型,需要哪些智慧处理能力,这样就可以确定需要的网络支撑能力,确定智慧增强切片的输入参数,从而确定相应的网络结构和关键技术。
业内首本6G科普型技术手册中国通信学会信息通信科普精品奖得主全新力作!
▊《6G之道:解码未来通信的底层逻辑》,作者?王振世
本书采用从总体到细节的顺序,提纲挈领地介绍了移动通信工程师需要掌握的6G基本概念和关键技术。从6G和5G的对比中,本书梳理出技术发展的脉络,帮助读者了解技术继承点在哪里,技术突破点在哪里。本书尽量以图表的方式来阐述技术,观点清晰、行文信息密度高。在阐述6G的技术底层原理和演进趋势时,尽量使用通俗易懂、简洁活泼的语言,使读者阅读起来轻松愉快。
撰 ?稿 ?人:杨健亭责任编辑: 李馨馨审 ?核 ?人:曹新宇