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¿Cómo es la tecnología 6G? En 5 se implementarán 13 tendencias principales y 2030 tecnologías centrales

Fecha de lanzamiento: 2021-12-28Fuente del autor: KinghelmVistas: 768


5g se ha comercializado por completo. Con la continua penetración de 5G en la industria vertical, la idea popular de 6G se está incorporando gradualmente a la agenda. De cara a 2030+, 6G respaldará plenamente la digitalización de todo el mundo sobre la base de 5g y combinará el desarrollo de la inteligencia artificial y otras tecnologías para hacer realidad la deseabilidad universal de la sabiduría, habilitarlo todo plenamente y promover que la sociedad avance hacia el " "gemelo digital" que combina lo virtual y la realidad, y haga realidad la hermosa visión del "gemelo digital y la sabiduría universal".


En torno a esta visión general, la red 6G dará origen a nuevos escenarios de aplicación en tres aspectos: vida inteligente, producción inteligente de Fu y sociedad inteligente, como personas digitales gemelas, interacción holográfica, súper transporte, interconexión sinestesia, interacción inteligente, etc.


Estos escenarios requerirán una velocidad máxima de terabits, una experiencia de retraso inferior a milisegundos, una velocidad móvil de más de 1000 km/h y nuevas capacidades de red como seguridad endógena, endógena inteligente y gemelo digital. Para cumplir con los requisitos más altos de nuevos escenarios y nuevos servicios, la tecnología y la arquitectura de la interfaz aérea 6G deben cambiarse en consecuencia.




 
01 、 Tecnología de red del futuro  

   


En la actualidad, con la profunda integración de las tecnologías de la información y las comunicaciones, los macrodatos y la inteligencia artificial, la mayor expansión de la ubicuidad de la red, la mejora continua de la experiencia del usuario y la demanda de servicios personalizados, y el surgimiento continuo de muchas nuevas tecnologías habilitadoras, la red También muestra las siguientes características principales y tendencias de desarrollo en el futuro.


1 、 Comunicación de espectro completo


Con la mejora continua de la demanda de comunicaciones, las redes de comunicaciones móviles necesitan más espectro. Dado que se ha asignado el espectro por debajo de 6 GHz, y las bandas de ondas milimétricas de 26 ghz y 39 ghz se han asignado a 5 g, es necesario estudiar bandas de frecuencia más altas, como THz y luz visible, para satisfacer las necesidades de mayor capacidad y ultra alta tasa de experiencia.


La luz visible generalmente se refiere a la onda electromagnética en la banda de frecuencia de 430 ~ 790 thz (longitud de onda de 380 ~ 750 nm), con un espectro de frecuencia candidato de aproximadamente 400 thz. Terahercios se refiere a la onda electromagnética en la banda de frecuencia de 0.1 ~ 10 THz (longitud de onda de 30 ~ 3000 micrones), que se denomina espectro de frecuencia candidato de aproximadamente 10 THz. Ambos tienen las características de un gran ancho de banda y son fáciles de realizar comunicaciones de velocidad ultra alta. Son un complemento potencial al futuro sistema de comunicación móvil.


Distribución de frecuencias


La pérdida de transmisión espacial de luz visible y terahercios es muy grande, por lo que no es adecuada para transmisiones a larga distancia en comunicaciones terrestres, pero sí para proporcionar mayor capacidad y mayor velocidad en escenas locales y de corta distancia.


Para mejorar la cobertura, la comunicación de luz visible puede aprovechar sus características de bajo consumo de energía, bajo costo y fácil implementación, y combinarse con la función de iluminación para adoptar un despliegue ultradenso para lograr una cobertura más amplia; La comunicación de terahercios es más adecuada para combinarla con antenas de gran escala debido a su longitud de onda larga, tamaño pequeño del conjunto de antenas y baja potencia de transmisión. Forma un haz de terahercios con un ancho más estrecho y mejor directividad, suprime eficazmente las interferencias y mejora la distancia de cobertura.


Desde la perspectiva del despliegue de toda la red de comunicaciones móviles 6G, es necesario considerar de manera integral el costo, la demanda y la experiencia comercial, y utilizar de manera efectiva todos los recursos de frecuencia disponibles en diferentes escenarios. La banda de frecuencia por debajo de 6 GHz seguirá desempeñando un papel importante, especialmente proporcionando una cobertura de red perfecta. La onda milimétrica jugará un papel más importante. Las bandas de frecuencia visible y THz proporcionarán mayor capacidad y mayor velocidad en escenas locales y de corta distancia.


Por lo tanto, después de introducir la comunicación de luz visible y terahercios en la red de comunicaciones móviles, es necesario considerar la integración profunda de todas las bandas de frecuencia por debajo de 6 GHz, ondas milimétricas, terahercios y luz visible, para lograr la complementariedad dinámica de cada frecuencia. banda, para optimizar la calidad general del servicio de toda la red y reducir el consumo de energía de la red.


2 、 Integración del cielo y la tierra.


En el futuro, aunque mejorará enormemente la tasa de experiencia del usuario, la red también satisfará las necesidades de servicio de red de aviones, barcos y otros servicios de Internet a bordo, garantizará la continuidad del servicio de vehículos terrestres móviles de alta velocidad, ferrocarriles de alta velocidad y otras terminales. y respaldar el despliegue de equipos IOT masivos, como rescate en tiempo real y socorro en casos de desastre, monitoreo ambiental, prevención de incendios forestales, inspección de patrullas terrestres de nadie y seguimiento de información de contenedores oceánicos, para darse cuenta de las necesidades de cobertura de bajo costo en áreas escasamente pobladas. Por lo tanto, la forma principal en el futuro es expandir la cobertura de la red a la red de cobertura tridimensional de espacios naturales como el espacio, las montañas profundas, el mar profundo y la tierra. Por lo tanto, es necesario construir una red espacio-temporal integrada para realizar la "cobertura ubicua" tridimensional de la red de comunicación global.


La red de integración del espacio aéreo incluye principalmente tres partes: la espacial compuesta por satélites de diferentes órbitas, la espacial compuesta por varios vehículos aéreos y la terrestre compuesta por estaciones terrestres de satélites y redes terrestres tradicionales. Tiene las características de amplia cobertura, implementación flexible, consumo de energía ultrabajo, precisión ultraalta y no es fácil que se vea afectado por desastres terrestres.


Red de integración del espacio aéreo


La integración del espacio aéreo orientada a 6G toma la red de comunicaciones por satélite como un importante complemento y extensión de la red de comunicaciones terrestres, y las integra profundamente para mejorar significativamente la capacidad de acceso a la interfaz aérea del usuario y la capacidad de cobertura tridimensional. A través de la programación cooperativa de recursos terrestres satelitales y la itinerancia fluida terrestre de satélites de la red integrada del espacio aéreo, se puede proporcionar a los usuarios servicios de coherencia no perceptiva para garantizar la solidez y solidez de la red y recursos intensivos en ecología.


3 、 Fusión doctrinal


6G es un sistema de comunicación móvil de nueva generación con una profunda integración de tecnología de comunicación, tecnología de la información, tecnología de big data, tecnología de inteligencia artificial y tecnología de control, que muestra fuertes características de desarrollo interdisciplinario e interdisciplinario. La visión de 6G de "gemelo digital y sabiduría ubicua" requiere un diseño de extremo a extremo a partir de múltiples enlaces de recopilación de información, transmisión de información, cálculo de información y aplicación de información. La convergencia doict será la tendencia de desarrollo de la arquitectura de servicios y procesamiento de información de extremo a extremo 6G.


La integración profunda de las TIC promueve la dimensionalidad total de la red, que es la base de las redes flexibles. La profunda integración de las TIC promueve la plena penetración de la inteligencia artificial y el big data en la red, que es la base de la red inteligente. La profunda integración de doict promueve el desarrollo de una red determinista y es la base del sistema de automatización y del sistema de gemelo digital.


Doict logrará la integración profunda de la nube, la red, el borde, el extremo y la industria sobre la base del flujo de big data, creará un entorno confiable mediante blockchain, mejorará la eficiencia de utilización de recursos de todas las partes y actualizará conjuntamente la capacidad de computación en la nube y la red. capacidad, capacidad terminal y capacidad comercial.


4、Reconfigurabilidad de la red


Con el rápido desarrollo de la tecnología de comunicaciones móviles, las necesidades y escenarios comerciales son más diversificados y personalizados. En el futuro, la red 6G adoptará un diseño de arquitectura reconfigurable más flexible.


Por un lado, basándose en recursos de hardware compartidos, la red asigna los recursos de red e interfaz aérea correspondientes para diferentes servicios de diferentes usuarios para realizar servicios bajo demanda de extremo a extremo y compartir recursos mientras proporciona servicios extremos, a fin de maximizar la utilización de recursos y reducir el costo de construcción de la red; Por otro lado, la arquitectura de red minimalista y las características de red flexibles y escalables brindan una gran comodidad para el mantenimiento, actualización y optimización posteriores de la red, y reducen aún más el costo de operación de la red de los operadores. Además, frente a los requisitos endógenos característicos de la inteligencia 6G, también ofrece una mayor potencia informática y escalabilidad para la red.


5. Integración informática de comunicación de percepción.


La integración informática de comunicación de percepción se refiere al marco de tecnología de procesamiento de información de un extremo a otro que realiza sincrónicamente la recopilación de información y la computación de información en el proceso de transmisión de información. Romperá el marco de servicios de información de chimenea de recopilación de información de terminales, transmisión de información de red y computación en la nube. Proporcionar gemelos inmersivos y digitales no tripulados son los requisitos técnicos de servicios altamente acoplados en comunicación perceptiva e informática.


La integración de la percepción, la comunicación y la informática se divide en dos niveles: colaboración funcional e integración funcional. En el marco de colaboración funcional, la información perceptiva puede mejorar la capacidad de comunicación, la comunicación puede ampliar la dimensión y profundidad de la percepción, la informática puede llevar a cabo la fusión de datos multidimensionales y el análisis de big data, la percepción puede mejorar el rendimiento del modelo y algoritmo informático, la comunicación puede brindar ubicuidad La informática y la informática pueden realizar comunicaciones a gran escala.


En el marco de fusión de funciones, la señal de detección y la señal de comunicación pueden integrar el diseño y la detección de formas de onda y compartir un conjunto de equipos de hardware. En la actualidad, la tecnología de integración de comunicaciones por radar se ha convertido en un punto candente. La integración de la capacidad de detección de terahercios y la capacidad de comunicación, así como la integración de imágenes y comunicación de luz visible se ha convertido en una tendencia técnica potencial de 6G. La percepción y la informática están integradas en una red de percepción de potencia informática, y la integración de la informática y la red realiza la arquitectura de microservicio y definible de extremo a extremo de la red.


En el futuro, la informática de comunicación perceptiva podrá realizar una reconfiguración funcional basada en el desarrollo de tecnología de chip definida por software.


Escenario de aplicación de integración informática de comunicación de percepción


Los escenarios de aplicación de la integración informática de la comunicación de percepción incluyen servicios no tripulados, servicios inmersivos y servicios de gemelos digitales. En el campo de los negocios no tripulados, proporciona la capacidad de interacción de agentes y aprendizaje automático colaborativo; en el campo de los negocios inmersivos, proporciona la capacidad de percepción y representación de XR interactivo, la capacidad de percepción, modelado y visualización de comunicación holográfica; en el ámbito del negocio de gemelos digitales, proporciona la capacidad de percepción, modelado, razonamiento y control del mundo físico; en el campo de la red de áreas corporales, proporciona al personal monitoreo la percepción de los parámetros humanos y la capacidad de intervención.




 
02 、 Tecnología habilitante inalámbrica  
 
   


Frente a los nuevos requisitos de índice que plantean los nuevos escenarios de aplicación, como la tasa máxima de TBP, la tasa de experiencia del usuario de Gbps, el retraso de la conexión casi por cable y otros requisitos, es difícil cumplirlos basándose únicamente en la tecnología 5g existente. Por lo tanto, la industria también está estudiando activamente algunas nuevas tecnologías, nuevas arquitecturas y nuevos diseños, con la esperanza de lograr nuevos avances. Este capítulo analizará las posibles tecnologías clave de la futura red de acceso inalámbrico desde tres aspectos: tecnología de transmisión básica, diseño de protocolo y arquitectura y tecnología de red autónoma.


Como todos sabemos, un mayor ancho de banda puede mejorar la velocidad máxima del sistema, pero la mejora de la eficiencia espectral aún depende del desarrollo de la tecnología de transmisión de capa física.


1. MIMO distribuido a muy gran escala


Después de la introducción de MIMO a gran escala, la capacidad de la red 4G/5G ha mejorado enormemente. Sin embargo, debido a la pérdida de ruta y a la interferencia entre celdas, aún es necesario mejorar la experiencia del usuario en el borde de la celda. MIMO distribuido a gran escala extiende el modo de implementación centralizado tradicional al despliegue distribuido, introduce la cooperación inteligente entre múltiples nodos distribuidos y realiza la programación conjunta de recursos y la transmisión conjunta de datos, como se muestra en la figura siguiente. Mediante el despliegue distribuido y la cooperación inteligente, por un lado, se pueden eliminar eficazmente las interferencias y mejorar la calidad de la recepción de la señal; Por otro lado, mejore eficazmente la cobertura y brinde a los usuarios una experiencia de rendimiento sin fronteras. Mostrará un gran potencial de aplicación en la futura red 6G, especialmente en bandas de frecuencia más altas y escenarios de implementación intensiva.


MIMO distribuido a muy gran escala


La industria ha demostrado teóricamente las ventajas de MIMO distribuido para mejorar la capacidad del canal. El análisis teórico muestra que bajo las mismas condiciones de número total de antenas, potencia de transmisión total y cobertura, el rendimiento del sistema MIMO distribuido es más uniforme que el del MIMO centralizado, especialmente para los usuarios de borde.


Debido al aumento significativo del tamaño de la antena y la cantidad de nodos, el MIMO distribuido a gran escala desafía la capacidad de interacción de información entre nodos, la selección cooperativa conjunta de nodos y el diseño de esquemas de forma, la complejidad de los algoritmos, el procesamiento de interferencias, etc. Al mismo tiempo, la transmisión conjunta coherente también plantea requisitos más altos para la coherencia de los canales del transceptor entre nodos, y es necesario estudiar más a fondo el esquema de calibración de la interfaz aérea.


2 、 hipersuperficie inteligente


La superficie inteligente reconfigurable (RIS) controla la onda electromagnética a través de las unidades estructurales en la superficie y ajusta los parámetros y la posición de cada unidad estructural para ajustar la amplitud de reflexión/emisión y la distribución de fase de cualquier onda electromagnética. Tiene una importancia positiva para resolver los puntos débiles de la comunicación inalámbrica tradicional, como la transmisión sin línea de visión y la reducción de los agujeros de cobertura.


La siguiente figura muestra un diagrama del sistema de comunicación inalámbrica asistida por RIS. La estación base controla el RIS, y el RIS ajusta la amplitud y fase de su propia unidad estructural basándose en el control, para realizar la reflexión controlada de la señal transmitida de la estación base. En comparación con la comunicación por retransmisión tradicional, RIS puede funcionar en modo dúplex completo y tiene una mayor eficiencia espectral. RIS no necesita un enlace de RF ni un suministro de energía a gran escala, y tendrá ventajas en el consumo de energía y el costo de implementación.


Sistema de comunicación auxiliar RIS


El efecto de la aplicación práctica de RIS en las comunicaciones móviles inalámbricas depende de la madurez de la investigación de los metamateriales y de la precisión y eficiencia del control digital de los metamateriales. Al mismo tiempo, es necesario seguir estudiando la dificultad de la estimación del canal de superficie causada por las características pasivas, el esquema práctico de precodificación conjunta entre la estación base y el RIS, y la arquitectura y el esquema de control de la red RIS.


3、Tecnología de transmisión Super Nyquist


En los sistemas de comunicación tradicionales, para evitar la interferencia entre símbolos (ISI), se suele utilizar el criterio de Nyquist, que limita la velocidad de transmisión de símbolos. Fuente de referencia encontrada con sabor de error de tecnología de transmisión Super Nyquist. Envíe símbolos a una velocidad más rápida, introduzca ISI artificialmente durante la transmisión y luego use un receptor de nivel superior para eliminar ISI mediante sobremuestreo en el receptor, como se muestra en la figura siguiente, para mejorar la velocidad de transmisión real y la utilización del espectro del enlace.


Diagrama de bloques del transceptor del sistema de transmisión súper Nyquist


La densidad espectral de potencia de la señal de transmisión Super Nyquist solo está relacionada con la función de respuesta de frecuencia del filtro de transmisión y no expandirá el ancho de banda. En la siguiente figura, se compara el ancho de banda del sistema de transmisión Super Nyquist y el sistema Nyquist tradicional. La forma de onda en el dominio del tiempo de la banda base es una onda rectangular y el número de capas superpuestas del sistema de transmisión Super Nyquist es 4. Se puede ver en la figura que el sistema de transmisión Super Nyquist no cambiará la forma de distribución del espectro, es decir, no ampliará el ancho de banda.


Comparación de ancho de banda entre el sistema Super Nyquist y el sistema Nyquist


En el sistema de antenas múltiples, se utiliza la tecnología de transmisión Super Nyquist para generar un retraso entre las antenas transmisoras y se utiliza el sobremuestreo para crear antenas receptoras virtuales, lo que puede mejorar la multiplexación espacial y la ganancia de diversidad cuando el número de antenas en el lado del usuario es limitado. Por lo tanto, incluso un usuario de una única antena puede lograr una ganancia de multiplexación espacial. En la figura siguiente se puede ver que el sistema de antena virtual basado en la transmisión ultra Nyquist tiene una ganancia obvia en comparación con el miso tradicional con una alta relación señal-ruido, y puede obtener más del 40% de ganancia de capacidad con una relación señal-ruido. relación de 10dB.


Comparación de capacidad entre el sistema de transmisión súper Nyquist y el sistema de transmisión tradicional Nyquist


El algoritmo de decodificación óptimo de la tecnología de transmisión súper Nyquist es el algoritmo de decodificación de Viterbi basado en la estimación de secuencia de máxima verosimilitud. Sin embargo, su complejidad aumenta exponencialmente con el aumento de la superposición. Por tanto, el diseño de un receptor de baja complejidad es muy importante para el desarrollo práctico del sistema. Al mismo tiempo, las antenas multiportadora y de gran escala seguirán siendo la tecnología principal en el futuro. Es necesario discutir en profundidad cómo combinarlo con la tecnología OFDM/MIMO y considerar el impacto del canal de desvanecimiento multitrayecto real en el sistema.


4、Transformar la forma de onda del dominio


La tecnología de forma de onda juega un papel importante en el diseño de la interfaz aérea de los sistemas de comunicación inalámbrica en dinastías anteriores. El rendimiento de las formas de onda OFDM utilizadas en los sistemas 4G y 5g depende de la ortogonalidad entre sus subportadoras. Si la ortogonalidad entre subportadoras se destruye por factores como el desplazamiento de frecuencia Doppler, el rendimiento a menudo disminuirá significativamente.


Diagrama esquemático de la forma de onda del dominio de transformación.


La forma de onda del dominio de transformación tiene como objetivo superar las deficiencias mencionadas anteriormente de la forma de onda OFDM. A diferencia del esquema de forma de onda tradicional, que considera que el símbolo de transmisión está ubicado en el dominio clásico de tiempo-frecuencia, la forma de onda del dominio de transformada considera que el símbolo de transmisión está ubicado en otros dominios duales (como frecuencia de retardo, Doppler variable en el tiempo y otros). dominios duales), como se muestra en la siguiente figura. A través de la transformación entre dominios duales, los símbolos del dominio de transformación pueden lograr un efecto de diversidad multidimensional, de modo que los factores adversos tales como el desplazamiento de frecuencia Doppler en la forma de onda OFDM se pueden utilizar eficazmente como un grado de libertad de diversidad para mejorar el rendimiento de la transmisión.


Comparación de rendimiento entre la forma de onda del dominio de transformación y OFDM


La figura anterior muestra la comparación del rendimiento de la tasa de error de bloque entre la forma de onda del dominio de transformación y OFDM bajo el supuesto de estimación de canal ideal en un entorno móvil de 500 km/h. En la simulación, se considera el modelo de canal CDL, el intervalo de subportadora es 60 KHZ, la codificación del canal es código convolucional con una tasa de código de 1/3, el número de subportadoras es 128 y el procesamiento conjunto de seis símbolos OFDM consecutivos en el dominio del tiempo es considerado para la forma de onda del dominio de transformación. Los resultados muestran que la forma de onda del dominio de transformación puede abordar eficazmente el desplazamiento de frecuencia Doppler en un entorno móvil de alta velocidad y lograr un mejor rendimiento de la tasa de error de bloqueo.


Aunque la investigación relacionada muestra que el esquema de forma de onda del dominio de transformación puede lograr una ganancia significativa en comparación con el esquema de forma de onda tradicional basado en OFDM en escenas móviles de alta velocidad, cómo recuperar con precisión la señal transmitida a bajo costo es un tema importante en la investigación de la forma de onda del dominio de transformación. . Además, es necesario seguir investigando cómo diseñar señales de referencia eficientes para obtener con precisión canales de múltiples antenas con una sobrecarga baja.


5. Enlace físico impulsado por IA


Desde la comunicación 5g, la inteligencia de la red inalámbrica se ha convertido en un tema importante, cuyo objetivo es lograr una asignación y utilización más eficiente de los recursos de la red. Como una de las principales tecnologías habilitadoras de la inteligencia de redes inalámbricas, la tecnología de IA está penetrando en la red central, la gestión de la red, la capa física y la pila de protocolos de alto nivel de la red de acceso. Entre ellos, la IA de capa física generalmente se refiere al esquema técnico para realizar o mejorar la función de la capa física de la red inalámbrica mediante el uso de métodos de inteligencia artificial/aprendizaje automático.


La IA en la capa física se puede aplicar principalmente al procesamiento CSI, al diseño de receptores y al diseño de enlaces de un extremo a otro. Por ejemplo, la red neuronal en el aprendizaje profundo se utiliza para aprender la representación comprimida de CSI de alta dimensión en la comunicación inalámbrica, a fin de reducir la sobrecarga de retroalimentación de CSI; Al utilizar una red neuronal artificial para aprender el mapeo inverso de la señal de interferencia recibida a la señal original, no es necesario realizar una estimación y ecualización explícita del canal; Al optimizar conjuntamente el transmisor y el receptor en un entorno de canal específico, podemos aprender los efectos no ideales en el canal y mejorar el rendimiento de la transmisión.


Sin embargo, es difícil superar el diseño tradicional utilizando un módulo de IA para reemplazar el módulo de capa física tradicional en forma de "caja negra". Por el contrario, la idea de combinar métodos de inteligencia artificial con conocimiento humano experto es una mejor opción para absorber las ventajas de ambas partes. Además, para aprovechar al máximo el potencial de la IA para reducir los gastos generales y la complejidad, es necesario diseñar en consecuencia la señal de referencia y la asignación de recursos de la interfaz aérea, o incluso el diseño conjunto entre módulos multienlace. Por lo tanto, puede tener un mayor impacto en el marco de la interfaz aérea existente y en el diseño de señalización.


6 、 control de enlace Plug and Play


La red de acceso inalámbrico 6G debe tener la capacidad de expansión automática de la cobertura para completar mejor la cobertura tridimensional completa de la escena. Cuando un nuevo organismo de servicio de red se une a la red, puede rápidamente darse la mano y conectarse y funcionar para lograr la expansión de la cobertura. La tecnología de control de enlace plug and play incluye los siguientes aspectos:


Conciencia del proceso: perciba varios tipos de solicitudes de acceso e inicie procesos de protocolo de enlace y señalización de control adecuados. Para diferentes tipos de puntos de acceso, es necesario identificar con precisión, completar rápidamente el acceso y lograr una expansión flexible de la cobertura.


Control y coordinación de la nube al borde: control flexible y preciso de los puntos de acceso al borde mediante la nube, incluido el control de acceso, la asignación automática de recursos de ancho de banda y la coordinación entre enlaces. La capacidad de IA se puede introducir en el procesamiento en la nube para respaldar las funciones anteriores.


Autogeneración y autooptimización de puntos de acceso: utilice Digital Twin/AI y otras tecnologías para automatizar y monitorear completamente todos los puntos de acceso a lo largo de su ciclo de vida. Cuando el punto de acceso se une recientemente a la red, puede completar automáticamente la configuración y realizar la autogeneración; Cuando el punto de acceso está en funcionamiento, los parámetros se ajustan y optimizan automáticamente de acuerdo con la escena en tiempo real, y el servicio se mejora según sea necesario para satisfacer mejor las necesidades de los usuarios.

Control de enlace plug and play


Se requieren canales de transmisión eficientes y de alta velocidad, así como un gran ancho de banda y un alto ancho de banda de transmisión en tiempo real entre la nube y el borde para garantizar la interacción de información en tiempo real entre las interfaces plug and play. Al mismo tiempo, también se requieren potentes gemelos digitales y algoritmos de inteligencia artificial para completar el control automático de los puntos de acceso remoto.


7 、 Control QoS de la interfaz aérea adaptativa


La era 6G será una era altamente digital e inteligente. La imagen holográfica, el servicio XR, la percepción e interacción del espacio virtual y otros servicios nuevos plantean requisitos más extremos para el aseguramiento de la calidad del servicio de la red 6G.


El control de QoS de la interfaz aérea adaptativa se basa en las restricciones de QoS de extremo a extremo y logra la garantía de QoS de los datos de transmisión de la interfaz aérea de acuerdo con las características de transmisión de la interfaz aérea en tiempo real, los recursos relativamente limitados de la interfaz aérea y las limitaciones de tiempo de retroalimentación de la transmisión. , etc. es la tecnología clave del servicio de interfaz aérea bajo demanda y la capacidad de red eficiente.


El control de QoS de la interfaz aérea adaptativa incluye los siguientes aspectos:


1. Mecanismo de detección de QoS flexible: combina tecnología de inteligencia artificial y big data para realizar la detección de QoS, el modelado y el ajuste adaptativo de los servicios alojados.


2. Integración profunda de la QoS empresarial y la capacidad de interfaz aérea: explore un nuevo mecanismo de QoS que combine la QoS empresarial y la capacidad de servicio de interfaz aérea. Según los requisitos precisos del servicio, la red de acceso inalámbrico hace coincidir los requisitos del servicio con el estado de la interfaz aérea en tiempo real a través de la programación y la gestión de recursos inalámbricos.


3. Mecanismo de QoS de extremo a extremo de una capa: el terminal lleva a cabo una gestión de QoS más detallada en combinación con la información de QoS proporcionada por la red de acceso para realizar la transmisión precisa y eficiente de datos de enlace ascendente y descendente en la interfaz aérea.


De cara al futuro, los requisitos de servicio de la red 6G están evolucionando. El mecanismo de QoS involucra la red central, la red de transmisión y la red de acceso. El mecanismo de QoS unificado y coordinado de la capa de transmisión y la red de acceso combinado con la red central es un problema posterior a considerar.




 
03 、 Tecnología habilitadora de redes  

   


1. Esquema de señalización ligero.


Desde el proceso de desarrollo de 2G, 3G, 4G a 5g, con la continua expansión de la escala de la red y la creciente complejidad, conduce a la compleja redundancia de la arquitectura de la red. De acuerdo con la tendencia de desarrollo de la red existente, la complejidad de la red 6G que soporta la interconexión de todas las cosas aumentará geométricamente. Un esquema de señalización ligero es una elección inevitable para el diseño 6G.


La red de acceso inalámbrico 6G debe diseñarse de acuerdo con el esquema de señalización unificada, integrar una variedad de tecnologías de acceso a la interfaz aérea bajo el control de señalización unificado, realizar el control unificado de la interfaz aérea y reducir la complejidad de la red de acceso a la terminal. En términos del diseño de la función de la pila de protocolos, se puede considerar el diseño de la función del protocolo diferenciado, se puede optimizar la distribución de la función del protocolo y el diseño de la interfaz, y la función del protocolo se puede mejorar aún más en combinación con la tecnología de IA.


En términos de función de red, la red 6G se puede dividir en una capa de señalización de amplia cobertura y una capa de datos bajo demanda. A través del mecanismo de separación del plano de señalización y del plano de usuario, se adopta una capa de cobertura de señalización unificada para garantizar una gestión de movilidad confiable y un acceso rápido al servicio; A través de la carga dinámica de capas de datos bajo demanda, puede satisfacer las necesidades comerciales de los usuarios de la red. Los dos cooperan de manera flexible para reducir la cantidad de estaciones base implementadas y mejorar la experiencia de percepción del servicio de los usuarios.


Control de señalización ligero


El esquema de señalización liviano necesita el soporte de una red de transmisión con alta confiabilidad, bajo retardo y bajo costo. La red de transmisión necesita una topología flexible y suficiente ancho de banda. Se requiere el diseño integrado de centro de control inalámbrico, red de transmisión y punto de acceso a la red. Además, la señalización y la separación de servicios deben coordinar la banda de frecuencia disponible 6G para aprovechar al máximo las ventajas de una amplia cobertura y una carga de servicios flexible.


2 、 Diseño de servicio de extremo a extremo


Con la profunda integración de la tecnología doict y el surgimiento de una gran cantidad de nuevos servicios, los operadores necesitan que la red tenga la capacidad de responder rápidamente a los nuevos requisitos para poder brindar servicios de red rápidamente. La tecnología orientada a servicios nativa de la nube es una tecnología importante para habilitar las capacidades anteriores, impulsando la evolución de las funciones de protocolo hacia una arquitectura orientada a servicios. La función de protocolo basada en la arquitectura del servicio tiene la capacidad de ejecutar la función de protocolo de acuerdo con los requisitos comerciales. Las características técnicas se reflejan en los siguientes aspectos:


1. Funciones de protocolo impulsadas por tecnología de servicio nativa de la nube: bajo la premisa de cumplir con las restricciones lógicas de cada capa de protocolo, las funciones de protocolo se implementan en módulos que se pueden combinar de manera flexible. Cada módulo se puede combinar, implementar y operar de manera flexible según sea necesario para realizar la capacidad de servicio de los nuevos servicios de red.


2. Interfaz impulsada por la tecnología del servicio nativo de la nube: las interfaces internas y externas de la red de acceso se reconstruyen en función de la forma de la interfaz del servicio nativo de la nube y el protocolo de interfaz, que ha admitido la combinación flexible de módulos de función de protocolo y capacidad de red abierta;


3. Apertura de capacidades impulsada por la tecnología de servicios nativos de la nube: proporcionar un mecanismo de intercambio de información de red de acceso conveniente, rápido y unificado y un mecanismo de ajuste de políticas a terceros para lograr inteligencia y resultados beneficiosos para todos.


Protocolo basado en arquitectura de servicio.


Las funciones después de la reconstrucción de la función del protocolo incluyen funciones básicas y funciones incrementales:


1. Las funciones básicas incluyen funciones a nivel de celda, como gestión de conexiones, gestión del plano de usuario, gestión de ahorro de energía del UE y servicios de red correspondientes.


2. Las funciones incrementales incluyen el registro de servicios de red de acceso, la adquisición y almacenamiento de datos, la apertura de capacidad, el análisis y la toma de decisiones de IA y los servicios de red correspondientes.


El alto tiempo real y la alta flexibilidad de la función de la red de acceso plantean altos requisitos para el almacenamiento, la potencia informática y la interacción de información en tiempo real de la plataforma. Es necesario investigar y verificar más a fondo si la tecnología de fusión profunda puede cumplir con este requisito. Al mismo tiempo, la red de acceso tiene un estrecho acoplamiento funcional. Cómo lograr una "alta cohesión y bajo acoplamiento" razonable es una ingeniería de sistemas compleja. Además, en comparación con las soluciones tradicionales, la tecnología de servicio actual conlleva un aumento en el costo de un solo equipo. Cómo equilibrar los costos y los ingresos es un problema sistemático.


El protocolo basado en la arquitectura de servicios se ejecuta en la plataforma en la nube y utiliza la nube nativa para realizar el desarrollo, implementación y administración basados ​​en microservicios. La plataforma nativa de la nube debe adaptarse a las características de la red y realizar una implementación eficiente, abierta y entre nubes.


Tendencia de evolución de la tecnología en la nube


En los últimos 20 años, la tecnología informática ha experimentado un rápido desarrollo desde el hardware básico hasta la máquina virtual y el contenedor. La nube nativa se ha convertido en la práctica técnica más adecuada para la Arquitectura de la Nube. Nativo de la nube es una idea para el diseño de aplicaciones en la nube. Aprovechar al máximo el camino de las mejores prácticas de eficiencia en la nube puede ayudar a los operadores a construir sistemas de red elásticos, confiables, débilmente acoplados, fáciles de administrar y observables, mejorar la eficiencia de la entrega y reducir la complejidad de la operación y el mantenimiento. Las tecnologías representativas incluyen infraestructura inmutable, red de servicios, API declarativa y sin servidor. La arquitectura de tecnología nativa de la nube tiene las siguientes características típicas:


  • La extrema elasticidad puede realizar la respuesta de segundos o incluso milisegundos;

  • Un mecanismo de programación altamente automatizado puede lograr una gran capacidad de autocuración;

  • La alta adaptabilidad permite una implementación replicable a gran escala en todas las regiones, plataformas e incluso proveedores de servicios.


La nube nativa reduce en gran medida el umbral de la computación en la nube, permite la colaboración entre dominios entre I + D y operación y mantenimiento, mejora la velocidad de la iteración abierta y permite la innovación empresarial. En la actualidad, las tecnologías de puntos de acceso nativos de la nube están mostrando una explosión, incluida la orquestación de contenedores de múltiples nubes, el servidor nativo de la nube, el almacenamiento nativo de la nube, la red nativa de la nube, la base de datos nativa de la nube, la cola de mensajes nativa de la nube, la red de servicios, el contenedor sin servidor y la función como servicio ( FAAS), back-end como servicio (baas), etc.


Los servicios de telecomunicaciones tienen mayores requisitos de rendimiento, baja demora, confiabilidad, seguridad y costo de equipo. Estos requieren que la tecnología nativa de la nube evolucione de acuerdo con las características de los servicios de telecomunicaciones para cumplir con las características de los altos estándares de los servicios de telecomunicaciones.


3 、 función de percepción inteligente


Para 6G, cada vez hay más servicios interactivos potentes en la nube con un retardo ultrabajo y un gran ancho de banda. Los diseños existentes de "capas" y "chimeneas" de la capa de aplicación, la capa de transporte de servicios y la capa de red móvil provocan la extensión de la transmisión de paquetes de datos y la disminución de la experiencia del usuario.


Para lograr una coincidencia precisa y en tiempo real entre la capacidad de transmisión del servicio y la capacidad de la red, es necesario introducir mediciones y retroalimentación en tiempo real de alta precisión de cada capa de protocolo de la red de un extremo a otro para permitir la optimización colaborativa. e introducir funciones de procesamiento inteligente al final de la red, incluidas estimaciones y predicciones inteligentes. Por un lado, preprocesa los datos medidos e interactivos para realizar la reducción y compresión de la dimensionalidad. Por otro lado, se suscribe y notifica de acuerdo con los requisitos de la capa de aplicación y la capa de transporte de servicios, para reducir la sobrecarga de la transmisión de la red.


Diseño de arquitectura conjunta de capas cruzadas.


Al mismo tiempo, realiza una percepción inteligente profunda de los requisitos de transmisión de la capa de aplicación, realiza la percepción y predicción en tiempo real de los requisitos de transmisión a nivel de paquete bajo la premisa de proteger completamente la privacidad del usuario y proporciona información detallada. orientación detallada para el control de la congestión de la capa de transmisión de servicios y la programación de recursos de la capa de red móvil.


El sistema de servicio de red de percepción inteligente necesita una capa multiprotocolo, un elemento multired y una cooperación de campo multitecnológica. Se enfrenta a muchos desafíos, como la difícil verificación del esquema técnico y la introducción de posibles funciones no estándar. Al mismo tiempo, dado que el diseño conjunto de capas de protocolo y la estandarización de la interacción involucran a múltiples organizaciones de estándares y grupos de trabajo, la promoción de nuevas tecnologías en estandarización enfrenta grandes desafíos.


4. Sistema de autonomía de red basado en gemelo digital.


La tecnología de gemelos digitales se refiere al establecimiento de una entidad virtual de la entidad del mundo físico en el mundo digital por medios digitales, para realizar la observación, análisis, simulación, control y optimización dinámica de la entidad del mundo físico. La tecnología de red gemela digital incluye modelado de funciones, modelado de elementos de red, modelado de red, simulación de red, modelo de parámetros y rendimiento, prueba automática, adquisición de datos, procesamiento de big data, análisis de datos, aprendizaje automático con inteligencia artificial, predicción de fallas, topología y optimización de enrutamiento. Por lo tanto, los problemas difíciles en cada etapa de la red se pueden transformar en el mundo digital para resolverlos, y la autonomía de la red se puede lograr mediante monitoreo, predicción, optimización y simulación.


Gemelo digital para lograr la autonomía de la red


Basada en la tecnología de gemelos digitales y la tecnología de inteligencia artificial, la red 6G será una red autónoma con capacidad de autooptimización, autoevolución y autocrecimiento. La red autooptimizada predice de antemano la tendencia del estado futuro de la red, interviene de antemano ante la posible degradación del rendimiento, optimiza y simula continuamente el estado óptimo de la red física en el dominio digital y emite por adelantado la correspondiente operación de operación y mantenimiento. para corregir automáticamente la red física.


La red autoevolutiva analiza y toma decisiones sobre el camino de evolución de las funciones de la red basadas en inteligencia artificial, incluida la optimización y mejora de las funciones de la red existentes y el diseño, implementación, verificación e implementación de nuevas funciones. La red de crecimiento automático identifica y pronostica diferentes necesidades comerciales, organiza e implementa automáticamente las funciones de red de cada dominio y genera flujos de servicios de extremo a extremo para satisfacer las necesidades comerciales; Se realizará ampliación automática de capacidad para estaciones con capacidad insuficiente, y planificación automática, autoarranque de hardware y autocarga de software para áreas sin cobertura de red.


Como nuevo concepto aplicado en el campo de las redes, la tecnología de gemelos digitales necesita generar más consenso en la industria. Desde el punto de vista del proceso de la industria y otras industrias, esto llevará mucho tiempo. Al mismo tiempo, la tecnología de gemelos digitales se basa en una gran cantidad de adquisición de datos, lo que aumentará el costo del equipo, y la forma de adquisición de datos también requiere una innovación revolucionaria.。


5 、 Transmisión de datos determinista


El concepto de certeza fue propuesto y estandarizado por primera vez en IEEE. El grupo de trabajo IEEE 802.1 creó el grupo de trabajo de puentes de audio y vídeo (AVB) en 2007. Su objetivo es sustituir HDMI, altavoces y cables coaxiales en el hogar por Ethernet. Con la aplicación exitosa del estándar IEEE 802.1avb en estudios, lugares deportivos y de entretenimiento, esta tecnología comenzó a atraer la atención de la industria y la industria automotriz.


En 2012, el grupo de trabajo IEEE 802.1avb pasó a llamarse grupo de trabajo de redes sensibles al tiempo (TSN). El estándar TSN amplía la tecnología AVB, tiene mecanismos para garantizar el rendimiento en tiempo real, como sincronización de tiempo y garantía de retraso, y admite programación y configuración del tráfico, confiabilidad, gestión de configuración y otros protocolos relacionados. En 2015, el IETF estableció el grupo de trabajo de red determinista (DetNet), que se compromete a extender la tecnología determinista basada en Ethernet a la red IP de área amplia, proporcionando los límites de retraso, pérdida de paquetes y fluctuación en el peor de los casos, para proporcionar transmisión de datos determinada.


De lo anterior se puede ver que la transmisión determinista de la red fija se ha propuesto durante 10 años, pero la investigación sobre la transmisión determinista de la red móvil acaba de comenzar, principalmente porque: 1. La interfaz aérea es fácil de verse afectada por el medio ambiente. y la calidad de la transmisión es difícil de predecir; 2. Falta de un mecanismo de garantía determinista de extremo a extremo.


En la era 6G, la transmisión de datos determinista se convertirá en la capacidad representativa de la red 6G para lograr las características de retardo limitado, baja fluctuación, alta confiabilidad y sincronización horaria de alta precisión. Las dificultades a superar incluyen los siguientes aspectos:


1. Cómo realizar una reserva de recursos flexible y una programación en tiempo real de la interfaz aérea inalámbrica. La imprevisibilidad de la interfaz aérea es el principal obstáculo para lograr una transmisión determinista de un extremo a otro. Esto requiere que en la era 6G, en primer lugar, los recursos de la interfaz aérea sean suficientes y sin restricciones. Los paquetes de datos se pueden programar de manera flexible en tiempo real en la red de acceso para garantizar que los paquetes puedan procesarse y enviarse dentro del tiempo especificado.


2. Cómo realizar un mecanismo de transmisión determinista de área amplia. La tecnología IEEE TSN es difícil de aplicar en un área amplia, principalmente porque el CNC en el sistema TSN no puede realizar operaciones de ruta a gran escala y programación precisa en tiempo real, y la precisión de la sincronización de tiempo se vuelve cada vez menor con la extensión de la ruta.


3. Cómo realizar la integración de mecanismos deterministas entre capas y entre dominios. En la era 5G, la red móvil sigue siendo una red de capa transmitida por IP, lo que plantea un grave desafío para la programación de transmisión determinista colaborativa entre dominios. En la era 6G, desde el comienzo del diseño de redes, esperamos lograr acceso heterogéneo, integración móvil fija y gestión colaborativa. Las redes móviles deben absorber los protocolos de transmisión deterministas de dos y tres niveles de las redes fijas existentes para lograr la integración de la implementación, el soporte de protocolos y la programación colaborativa, a fin de lograr una transmisión de datos determinista entre capas y entre dominios de extremo a extremo.


6 、 red programable


La red 6G debe admitir la programabilidad de la red y lograr la cooperación de cinco redes: acceso, borde, núcleo, área amplia y datos, de modo que la red de telecomunicaciones pueda personalizarse en múltiples servicios, múltiples campos y todo el ciclo de vida. La programabilidad de la red se materializa en muchos niveles, de abajo hacia arriba: programabilidad de chip (como P4 y POF), programabilidad de FIB (como openflow), programabilidad de rib (como BGP y PCEP), programabilidad de sistema operativo de dispositivo, programabilidad de configuración de dispositivo (como como cli, NETCONF/Yang y ovsdb), programabilidad del controlador y programabilidad del servicio (como GBP y NEMO).


La futura red necesita satisfacer la programabilidad desde cuatro dimensiones: elemento de red, protocolo, servicio y gestión:


1. Programabilidad del elemento de red del dispositivo: con la diversificación y personalización de los tipos de servicios de datos, frente a la demanda interminable de los usuarios de nuevas funciones de red, las funciones de red admitidas por la pila de protocolos del elemento de red del dispositivo son limitadas y la red El chip de la tarjeta utilizado no puede predecir todas las posibles funciones de la red en los próximos años. Como componente básico de la red, el elemento de red necesita su arquitectura de hardware para permitir a los usuarios redefinir funciones y completar el procesamiento de diferentes tipos de protocolos, encapsularlos y descomprimirlos según sea necesario.


Al mismo tiempo, la arquitectura de software superior se compone de módulos o API con una clara división de funciones, lo que permite a los usuarios reorganizar estos módulos o llamar a interfaces para lograr propósitos personalizados, como clasificación, conformación, QoS, etc. El elemento de red del dispositivo admite programabilidad, que permite soportar eficientemente la personalización de usuarios y la evolución continua de nuevos protocolos.


2. Programabilidad del protocolo de red: la división de funciones de la red de telecomunicaciones y la red de datos se está volviendo cada vez más borrosa, y el protocolo y la arquitectura de la red se están infiltrando entre sí. Con la continua evolución de los escenarios de aplicación, surgen uno tras otro nuevos requisitos para las funciones de la pila de protocolos de red, y también están surgiendo la evolución e innovación de los protocolos de red (como newip, srv6, quic, etc.). Ante la coexistencia a largo plazo de protocolos antiguos y nuevos, es inevitable que los protocolos intrared e interredes de extremo a extremo puedan soportar la conmutación sincrónica. Incluso según el tipo de servicio del usuario y los requisitos de calidad, la porción El protocolo de red de extremo a extremo se selecciona según sea necesario. Y luego realice el cambio sin problemas de la red 5g + a la red 6G.


3. Programabilidad de la ruta del servicio: la red de extremo a extremo transporta servicios cada vez más abundantes. Necesitamos ver que el tiempo para que la red o elemento de red complete la actualización del nuevo servicio sea secuencial. Admite la configuración de diferentes datos de usuario bajo demanda y el uso de diferentes rutas de procesamiento empresarial. No sólo puede adoptar el antiguo esquema de transformación, sino también realizar el drenaje gradual y el cambio fluido a la arquitectura de red innovadora, para satisfacer la expansión ilimitada de las necesidades de los usuarios sobre la base de un costo limitado. Además, sólo cuando la ruta de reenvío desde el terminal, la red de acceso, la red central, la red de área amplia y toda la red del centro de datos sea mensurable y ajustable, podrá realmente lograrse la coordinación de extremo a extremo del servicio, la red y el borde. y garantizar la red de extremo a extremo.


4. Modo de gestión programable: con la creciente complejidad de la red de telecomunicaciones, los altos costos de operación y mantenimiento de la red y la tardía apertura de las barreras de operación y mantenimiento entre redes, la liquidez comercial es insuficiente y la velocidad en línea de los nuevos servicios se ralentiza. La programación del curso del modo de gestión significa que, en términos del modo de monitoreo y gestión, los elementos de la red en la red deben admitir una variedad de medios de gestión personalizados para promover las tres mejoras de eficiencia de recursos, eficiencia energética y eficiencia de operación y mantenimiento, a fin de lograr un sistema de red autónomo de circuito cerrado orientado a la experiencia del usuario.


Anteriormente informamos sobre la aplicación de 5g en 21 industrias verticales. Con la continua popularización del 5G, la demanda futura de comunicación será más clara. Se están desarrollando rápidamente nuevos negocios, nuevas aplicaciones, nuevos servicios y nuevos materiales relevantes, y nuevas tecnologías como la computación en la nube, los macrodatos, la cadena de bloques y la inteligencia artificial se integran constantemente con las tecnologías de la comunicación. Estos necesitan urgentemente promover constantemente el diseño y la investigación de 6G en combinación con los últimos cambios y tendencias de desarrollo. Aunque la suposición de 6G en esta etapa parece un poco descabellada, la velocidad de desarrollo de la tecnología a menudo supera las expectativas de la gente.


La marca "kinghelm" fue registrada originalmente por la empresa golden beacon. Golden beacon es un fabricante de venta directa de antenas GPS y antenas Beidou. Tiene una gran popularidad y reputación en la industria de posicionamiento y navegación GPS de Beidou. Los productos de I+D y producción se utilizan ampliamente en navegación y posicionamiento por satélite BDS, comunicación inalámbrica y otros campos. Los principales productos incluyen: red rj45-rj45, conector de interfaz de red, adaptador de conector RF, conector de cable coaxial, conector tipo C, interfaz HDMI, interfaz tipo C, pin y bus, SMA, FPC, conector de antena FFC, transmisión de señal de antena conector impermeable, interfaz HDMI, USB Conector, línea terminal, terminal de tablero de terminales, regleta de terminales, etiqueta RF RFID, antena de navegación de posicionamiento, cable de conexión de antena de comunicación, antena de varilla de goma, antena de ventosa, Antena 433, antena 4G, antena de módulo GPS, etc. Es ampliamente utilizado en la industria aeroespacial, de comunicaciones, militar, de instrumentación, de seguridad, médica y otras industrias.


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