超越5G的6G創(chuàng)新：需要更少 需要更多

從無線電到核心網(wǎng)絡(luò)，人們正在形成共識，即 6G 需要提供比 5G 更集中的技術(shù)，還是更多的技術(shù)？能源、頻譜和 AI 是 6G 需求的首要任務(wù)。EE World 采訪了參加 3 月在韓國舉行的 3GPP 會議的四位工程師。以下是他們不得不說的。

如果你問人們，“5G 成功了嗎？”，你會得到不同的答案，這取決于你問的人。隨著圍繞 6G 的討論愈演愈烈，電信行業(yè)正朝著確定 3GPP 第 21 版（計(jì)劃于本十年末發(fā)布）中包括哪些內(nèi)容而發(fā)展。EE World 采訪了思博倫的 Stephen Douglas、InterDigital 的 Milind Kulkarni、Viavi 的 Paul Harris 和高通的 Juan Montojo，他們都參加了 2025 年 3 月在韓國仁春舉行的 3GPP 研討會。出現(xiàn)了幾個(gè)問題，其中最值得注意的是 5G 試圖為太多的應(yīng)用提供太多的東西。它的復(fù)雜性導(dǎo)致了 6G 需要解決的幾個(gè)教訓(xùn)。與此同時(shí)，人們也想要新功能。

5G 帶來了什么

圖 1.5G 用例側(cè)重于增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶、機(jī)器對機(jī)器通信和超可靠的低延遲通信。（圖片：）

與 LTE 相比，5G 承諾下載速度要快得多。圖 1 顯示了與智能手機(jī)相關(guān)的增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶 （eMBB）。我們還預(yù)計(jì) 1 毫秒的延遲和更多的連接，稱為超可靠低延遲通信 （URLLC）。最后，5G 有望實(shí)現(xiàn)機(jī)器對機(jī)器通信 （MTC）。所有這些功能都通過更新的無線電（5G 新無線電、5G NR）和新的核心網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。

5G NR 帶來了 OFDM，與 LTE 相比，它提高了下載速度，但新速度幾乎不足以讓用戶注意到。這導(dǎo)致消費(fèi)者電信專家稱 5G 是失敗的。運(yùn)營商大肆宣傳（并希望）的更高速度來自從 24 GHz 開始的毫米波頻率。這幾乎不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楹撩撞ǖ亩叹嚯x需要更多的電池。我們以為每個(gè)燈桿上都會看到一個(gè)小基站，但部署成本幾乎扼殺了它。今天，毫米波似乎被歸類為特殊用途，例如體育場、競技場、固定無線接入，以及可能的專用網(wǎng)絡(luò)。與我交談的四人都同意，毫米波現(xiàn)在在 3 月份的 3GPP 研討會上幾乎沒有受到關(guān)注。

自 5G 首次發(fā)布（2018 年底發(fā)布 3GPP 第 15 版）以來，我們已經(jīng)看到了增強(qiáng)功能，例如縮減功能 （RedCap） 和專用網(wǎng)絡(luò)。這些功能不在 eMBB 范圍內(nèi)。相反，它們以 IoT 和工業(yè)應(yīng)用為目標(biāo)。此類使用案例可能仍然存在，但企業(yè)需要財(cái)務(wù)理由來采用新技術(shù)。讓我們看看未來幾年會發(fā)生什么。

從我的討論中提出了幾個(gè)需求，首先是能源效率，盡管這些標(biāo)準(zhǔn)可能無法完全解決這一問題，而且可能更多地受市場驅(qū)動(dòng)。以下主題雖然在此處單獨(dú)討論，但都會產(chǎn)生重疊，尤其是在 AI 方面。

能源效率：太多永遠(yuǎn)不夠

胡安·蒙托霍

“在 5G NR 中，能源效率是事后才想到的，”Montojo 說。這就是為什么當(dāng)早期的 6G 討論和會議開始時(shí)，能源效率位居榜首。后來，用戶體驗(yàn)使能源效率黯然失色，位居榜首?，F(xiàn)在，網(wǎng)絡(luò)、無線電甚至移動(dòng)設(shè)備的能源使用又回到了桌面上。5G 確實(shí)通過自適應(yīng) MIMO 層減少解決了 3GPP 第 16 版中的能耗問題。

“從第一天起，能源效率就將被設(shè)計(jì)成 [6G]，從呼叫流程的工作原理開始，”Kulkarni 說，“它將影響命令的發(fā)送方式和發(fā)送次數(shù)。這里的想法是將智能構(gòu)建到網(wǎng)絡(luò)中，以便它可以決定哪些數(shù)據(jù)包包含對用戶來說重要的信息，哪些不包含。現(xiàn)在，當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會重新發(fā)送它，直到發(fā)送方收到已成功接收數(shù)據(jù)包的通知。如果未重新發(fā)送包含不需要信息的數(shù)據(jù)包，則網(wǎng)絡(luò)使用的能源將減少。

米林德·庫爾卡尼

AI 可以成為提高網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備能效的工具。Kulkarni 還指出，網(wǎng)絡(luò)可以使用 AI/ML 來了解網(wǎng)絡(luò)在某些地區(qū)和某些部分的使用情況。然后，AI 可以根據(jù)這些信息通過在不需要時(shí)停用功能來執(zhí)行負(fù)載均衡。例如，在很少使用的時(shí)候讓收音機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

保羅·哈里斯

Harris 采取了不同的立場，強(qiáng)調(diào)用戶體驗(yàn)，正如 Montojo 所指出的，用戶體驗(yàn)可能是一個(gè)主要的能源消耗?！澳茉葱屎芎?，但這也是用戶體驗(yàn)。這主要是供應(yīng)商和運(yùn)營商之間關(guān)于供應(yīng)商愿意做什么的討論。運(yùn)營商將不得不推動(dòng)供應(yīng)商提高能源效率。

Montojo 建議電信運(yùn)營商需要推動(dòng)其供應(yīng)商開發(fā)能耗更低的設(shè)備。

6G 無線電？也許不是

與 4G 無線電相比，5G NR 帶來了完全不同的架構(gòu)。物理層最顯著的變化是 OFDM 的引入。如圖 2 所示，OFDM 在下載速度方面提供了小幅提升。普遍共識似乎傾向于為 6G 提供增強(qiáng)的 OFDM 架構(gòu)，但沒有人甚至將其稱為 6G NR。這一次，重點(diǎn)可能更多地放在能源效率上，而不是更高的性能上。雖然降低能耗可以降低作員成本，但它對用戶沒有任何作用。

圖 2.5G 無線電使用正交頻分復(fù)用。圖片來源： Keysight Technologies

Montojo 希望在 5G NR 使用的 OFDM 系列中看到 6G 無線電。他預(yù)見到今天不存在的新功能或新代碼，以便在接觸協(xié)議之前改進(jìn)物理層的無線電?！盁o論是 5G/6G NR 還是 LTE，它基本上都必須使用相同的電網(wǎng)。從這個(gè)意義上說，由于這種共存，一種全新的波形類型不太可能出現(xiàn)。

Harris 補(bǔ)充道：“在某些極端情況下，某些波形可以在仿真中表現(xiàn)出更好的性能。我認(rèn)為人們更有可能說，'我們可以對 OFDM 做這個(gè)，然后把它加進(jìn)去，無論如何它都會到達(dá)那里。我們只是為無線電增加了一些額外的復(fù)雜性。是時(shí)候再次研究正交時(shí)頻空間 （OTFS） 了。其他人不是這么說的。

斯蒂芬·道格拉斯

Douglas 指出，根據(jù) 3 月 3GPP 研討會的討論，目前還沒有就無線電架構(gòu)達(dá)成共識。

始終提供更多頻譜

如果說有一件事大家都同意，那就是無線行業(yè)需要更多的頻譜。據(jù) GSMA 稱，從 2014 年到 2024 年，獲得頻譜的成本增加了 63%。與此同時(shí)，根據(jù)鏈接的報(bào)告，無線運(yùn)營商可用的頻譜幾乎翻了一番。盡管如此，每個(gè)人都同意需要更多的頻譜。提高光譜效率會有所幫助，但還不夠。所謂的 FR1 范圍（低于 7 GHz）變得越來越擁擠，除非在上述特定情況下，否則 FR2 毫米波頻率不是答案。

“隨著 2023 年世界無線電大會 （WRC） 的 6G 出現(xiàn)，人們開始將 7 GHz 至 24 GHz 視為用于 6G 的頻率范圍，”Montojo 說。“在 7 GHz 附近進(jìn)行了很多討論。人們對該頻率更感興趣，因?yàn)樗悄壳胺涓C網(wǎng)絡(luò)使用的 3.5 GHz 頻率的自然延伸。從 7 GHz 到 24 GHz 的頻段通常被稱為 FR3，盡管有些人認(rèn)為它在 7 GHz 到 12 GHz 或 15 GHz 之間運(yùn)行。

“從 3.5 GHz 擴(kuò)展到 7 GHz 并不是一個(gè)大膽創(chuàng)新計(jì)劃，”Kulkarni 補(bǔ)充道。“當(dāng)你達(dá)到 12 GHz 及以上時(shí)，物理特性開始發(fā)生變化，但并不像毫米波那么糟糕。”

Douglas 指出，該行業(yè)需要 FR3 來支持新服務(wù)，并表示這是優(yōu)先事項(xiàng)所在。他指出，F(xiàn)R3 比 FR1 帶來更多的連續(xù)頻譜。這為大多數(shù)國家/地區(qū)帶來了實(shí)現(xiàn) 400 MHz 信道并提供更好的服務(wù)的機(jī)會。“更少的載波聚合意味著更好的頻譜效率，因此它有很多好處?！比欢煌庑枰~外頻譜的想法。“你不一定需要額外的新頻段。其中大部分可能會延長，這也許就是會發(fā)生的事情。FR3 仍將具有與毫米波相同的傳播問題。這是將任何新的額外頻譜保持在 12 GHz 以下的論點(diǎn)。這是傳播效果更好的 FR1 和帶寬更大但距離更短的 FR2 之間的權(quán)衡。

新功能是因?yàn)槲覀冃枰鼈?，對吧?/p>

圖 3.6G 可以增加集成傳感和通信、沉浸式通信、人工智能和無處不在的通信。圖片來源： 國際電聯(lián)

當(dāng) 6G 討論開始時(shí)，重點(diǎn)是用例。那是在我們了解 5G 用例如何緩慢發(fā)展之前。盡管 MTC 和 URLLC 的采用速度很慢，但我們已經(jīng)看到人們非常重視 6G 的用例，而較少強(qiáng)調(diào)智能手機(jī)，而更多地強(qiáng)調(diào)商業(yè)用例。除非該行業(yè)能夠開發(fā)出一種速度極快的網(wǎng)絡(luò)，以支持尚未開發(fā)的新“殺手級應(yīng)用程序”，否則消費(fèi)類無線似乎已經(jīng)見頂。如圖 3 所示，6G 可能具有集成通信和傳感 （ISAC） 等功能，這似乎是討論最多的新功能。

“ISAC 是一個(gè)讓我們感到興奮的新領(lǐng)域，”Kulkarni 說?！霸?InterDigital，我們在該領(lǐng)域做了很多工作。”

“帶有天線的塔非常有利于感知環(huán)境，”Montojo 補(bǔ)充道?！霸偌由嫌脩簟⒂嗛喺吆偷孛嫔系氖謾C(jī)。”

圖 3 中的其他功能包括沉浸式通信。作為 eMBB 的產(chǎn)物，沉浸式通信曾經(jīng)被稱為全息通信。無處不在的連接是指地面蜂窩、衛(wèi)星和 Wi-Fi 通信的集成。這里的夢想是，從海洋到城市再到室內(nèi)，您可以在任何地方無縫連接。

這些新功能和潛在的用例可能會讓您質(zhì)疑一些人認(rèn)為 6G 應(yīng)該解決的簡單性。在我看來，人們想要簡單，同時(shí)又需要新功能。我們能兩者兼得嗎？通過發(fā)表評論告訴我們您的想法。

不再有 LTE 核心

5G 承諾更新核心網(wǎng)絡(luò)。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)允許獨(dú)立 （SA） 和非獨(dú)立 （NSA） 網(wǎng)絡(luò)。在 NSA 網(wǎng)絡(luò)上，數(shù)據(jù)將通過 5G 無線電網(wǎng)絡(luò)傳輸，而控制信號仍然使用 LTE 核心。起初這似乎是個(gè)好主意，因?yàn)樗峁┝艘环N比等待完整的 5G SA 網(wǎng)絡(luò)更早部署 5G 無線電（因此被炒作）的方法。

根據(jù) Harris 的說法，NSA 被認(rèn)為相當(dāng)復(fù)雜，它阻止了 5G 的許多好處，因?yàn)?5G 核心不是立即輕松推出的。他指出，很多時(shí)候，這更像是一種“4G+”的情況，運(yùn)營商擁有 5G 無線電，但需要 — 并且仍然需要 — 4G 錨點(diǎn)。世界各地的許多網(wǎng)絡(luò)仍在使用 NSA。6G 至少需要一個(gè) 5G 核心，可能是一個(gè)增強(qiáng)的核心。那應(yīng)該會結(jié)束世界大部分地區(qū)的 NSA。

每個(gè)人都有一個(gè)愿望清單。Kulkani 建議在 6G 中增加一個(gè)數(shù)據(jù)平面，Douglas 將其稱為計(jì)算機(jī)平面。道格拉斯還指出，也呼吁建立安全飛機(jī)。

6G 將無處不在地使用 AI。Kulkani 解釋說，如果我們將 AI 視為收集數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，它可以使這些數(shù)據(jù)可用于運(yùn)行 AI 代理或 AI 服務(wù)。核心網(wǎng)絡(luò)在其中起著重要作用。“它 [5G 核心] 目前具有數(shù)據(jù)分析功能。該功能可以增加所需的智能，以了解哪些數(shù)據(jù)包要重新發(fā)送，哪些數(shù)據(jù)包要忽略，從而節(jié)省能源。如何定義整個(gè)數(shù)據(jù)平面和數(shù)據(jù)管理方面將對 6G 代碼的設(shè)計(jì)方式產(chǎn)生一定影響。

AI 到核心

您可以期待看到 AI 被設(shè)計(jì)到網(wǎng)絡(luò)的所有部分，尤其是在核心和無線電中。到目前為止，AI 將如何使用尚無定論。正如 Montojo 所說，“[在 3GPP 研討會上] 每個(gè)小組都試圖將 AI 用于自己的目的，3GPP 內(nèi)部或小組之間都沒有統(tǒng)一的框架。這種情況將會改變，因?yàn)楝F(xiàn)在我們知道我們將擁有無處不在的 AI。我們將在網(wǎng)絡(luò)的許多部分部署它 — 核心網(wǎng)絡(luò)、無線電、UE 和設(shè)備。我們需要一些東西，可以有效地為數(shù)據(jù)收集等事情建立一個(gè)統(tǒng)一的框架。該數(shù)據(jù)處理將在核心、邊緣或兩者中進(jìn)行。

“云原生應(yīng)該是設(shè)計(jì)原則，而 AI 應(yīng)該是原生的，從第一天起就集成到網(wǎng)絡(luò)中，”Douglas 補(bǔ)充道。

最后的話

6G 似乎充滿了矛盾。例如，我們經(jīng)常聽到人們推動(dòng)簡單性。與此同時(shí)，其他人希望獲得更多功能、服務(wù)、使用案例和 AI。我們想要更多，也想要更少。人們真正想要的是以更低的成本獲得更多的收入。

如果人們想要一個(gè)不太復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，具有針對商業(yè)用途的功能，這對您和您的智能手機(jī)意味著什么？

“我不指望 6G 在市場和營銷方面會有大爆炸，”Douglas 說。

我不同意。營銷人員將是營銷人員。2020 年代末見。