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5G的局限B5G来补

2020年12月2日 07:31  CCTIME飞象网  作 者:马秋月

飞象网讯(马秋月/文)虽然5G为我们开启了一个全新的世界,但它在应用上还是有技术局限性。B5G就能解决一些应用场景与技术的完善过程,比如,在远程医疗、智慧交通、工业4.0方面的行业运用。

简言之:5G的局限B5G来补充

5G的局限性

截至2020年10月,我国已累计开通5G基站超69万个,预计年底前将覆盖全国地级以上城市,5G独立组网也已经实现了规模商用。与此同时,在我国的5G用户中,2C用户终端连接数已超过1.6亿,2B业务也在积极探索中。

与此同时,我国5G融合应用正从探索阶段进入落地阶段。5G应用场景不断丰富、融合程度不断深入、发展路径逐步清晰。其中,在行业应用领域诸如智慧医疗、新闻媒体、智慧城市、车联网和工业互联网等应用占比超过70%,已成为5G先锋应用领域。

看似热闹的表面,其实困难也在眼前。

虽然5G具有更高速率和更低时延,可以支持高清视频、AR/VR等新业务应用,但仍然无法满足极致AR/VR、全息通信等更高级显示方式的速率需求。以全息通信为例:10英寸(200mmX150mm)大小的全息显示,所需的数据传输数据速率将达到约7.2Tbps。

另外,业界一直讨论VR/AR将会在5G时代大放异彩。但目前的VR在视角和分辨率方面还未达到理想,比较理想的VR按保守估算,视角和分辨率综合比目前的大150倍。也就是说,较高质量的VR体验要求每用户远超1 G吞吐率。这对于5G来说是困难的。

也就是说,5G应用仍存在自身的局限性。不过,B5G来补充。

“简言之,5G由移动互联网拓展到物联网领域,开启了产业互联网新时代,5G的成功商用将成为B5G发展的基础,但部分应用场景的性能需求超过了5G能力。”中国信息通信研究院副院长王志勤说。

首先,网络确定性在部分行业应用上仍不足。工业生产需要精确的时延控制,5G的时延抖动会带来一定安全风险;自动驾驶业务需要更为可靠的网络(自动驾驶理想定位精度小于10毫米),并在几ms内对不可预知的事件作出响应。

其次,有些垂直行业需要厘米级的室内定位精度。工业仓储AGV需要厘米级精确定位,避免碰撞;高风险工厂需要对工人进行超高精确度管理,防止发生安全事故。

另外,5G连接密度和流量无法满足部分场景需求。医疗行业ICU需要联网的设备极多,网联设备密度达到每立方米100台以上;工业中大量的微型机器人、传感器在满负荷运作时,连接密度和流量会给5G网络带来很大压力。

B5G怎么补充5G?

王志勤指出,B5G存在一些潜在关键技术:无线关键技术和网络关键技术。

无线关键技术主要是超大规模天线、先进编码调制、太赫兹通信和AI与通信融合;网络关键技术即网络架构、空天地网络、算力网络和确定性网络。

在超大规模天线方面,多天线技术是提升系统频谱效率最有效的手段之一,随着新材料和新技术的出现,天线阵列规模将进一步扩大,并可支持新场景,提供新服务,获取更高的频谱效率,更大的网络覆盖和更精确的定位,满足未来移动通信的要求。其应用场景主要是宏覆盖、热点覆盖、立体覆盖、高速移动场景和精确定位。

在先进编码调制方面,B5G在大幅提升数据传输速率的基础上,将实现与垂直行业的深度融合,更加多样化的复杂业务场景对信道编码及调制技术等基础技术提出了新的挑战。其应用场景主要是大规模通信、扩展现实(AR/MR/VR)、智赋农业/工业、智能医疗、智慧城市和智能交通。

在人工智能与通信的融合方面,网络智能化是B5G的发展方向和重要特征,人工智能与无线通信相结合,通过构建新型无线AI网络架构和空口协议,可支持全场景、全维度、全过程深度感知和学习,显著提升网络智能。其应用场景主要有两个:一是实现极智通信,二是支持智能分布应用(分布式感应、分布式控制和分布式计算)。

至于太赫兹通信,太赫兹是只0.1-10THz频段的电磁波,具有丰富的频谱资源,可作为中低频段的有效补充,满足特定场景下大容量短距离通信需求,提供感知与通信融合、高精度定位等新服务,产业成熟度及业务应用需求将成为太赫兹在B5G大规模应用的决定性因素。

太赫兹技术有三个优势:首先是太赫兹频段频谱资源丰富,可提供10GHz以上连续频谱,支持数百Gbps以上的超高数据传输速率。其次是太赫兹通信与感知的融合,太赫兹极短波长可提升对周围环境的感知能力,借助环境感知信息科极大提升通信网络性能。第三是太赫兹有助于实现高精度定位,由于其频段波长极短,易于超大规模天线集成,形成极窄波束,同时借助极大的带宽,可有效提升定位精度。

“不过优势与挑战并存,太赫兹技术也存在四个方面的挑战,”王志勤说,“从传播特性来看,太赫兹频段高,路径损耗大、覆盖范围小,易受障碍物遮挡;从信道模型来看,缺乏全场景、高精细感知的标准信道模型;从产业来说,成熟度不高,芯片、器件难以满足大规模商用需求;从天线看,太赫兹天线仍面临材料、结构及加工等方面难题。”

其实,B5G网络架构是面向新业务场景,研究和突破网络架构理论,打造具有更广覆盖、更优服务、更加智能、更先进技术的新型网络。

空天地网络是实现全球无缝覆盖的重要技术手段,也逐渐火热起来,它是以地面网络为基数、以空间网络为延伸,构建覆盖陆、海、空、天的空天地一体化立体融合网络。“目前空天地一体化研究已进入标准化阶段,3GPP SA1定义了12个场景,SA2研究了4类架构关键技术问题,并将于R17完成标准化。”王志勤说。

确定性网络或许稍显陌生,据了解,移动通信网络逐渐从服务消费互联网向服务产业互联网转型,同时ICT与OT的进一步融合将使移动通信网络从提供“尽力而为”的服务向着提供“确定性”服务演进。

但算力网络并不陌生,新一代信息网络正在从以信息传递为核心的网络基础设施,向融合计算、存储、传送资源的智能化云网基础设施发生转变,算力网络即是结合云网融合领域新变化,研究云边端多级计算、存储资源和服务能力结合IP网络进行智能调度和高效分配的方式。

编 辑:值班记者
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