6G网络推进更新

文摘   2024-09-30 13:58   瑞典  

继续山雨欲来风满楼之6G预研信息汇聚系列。本篇的注意是6G网络的“弹性”。蜂窝网络的研发和部署有每10年周期的规律,也就是每隔10年就会推出新一代蜂窝技术,以更快的速度、新功能和更好的能源效率增强用户体验,同时为消费者和企业增加价值。这些进步解决了社会和企业的挑战,提高了生活质量和企业利润。下图总结了2009至2028年蜂窝技术的标准和商业化时间表。

通常情况下,从技术标准完成到第一个商用网络激活之间的时间为12到18个月。例如对于5G网络,其部署甚至在完整标准完成之前就开始了。与以前的网络相比,每一代新网络都会引入新功能和改进。6G也是如此,它现在被定位为蜂窝网络的演进,旨在为值得信赖、安全和有弹性的网络奠定基础。请参考如下链接获取本公众号6G预研信息系列的文章:

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我们将使用以上这个6G预研信息系列继续跟踪6G各个方面讨论,移动运营商、设备供应商、组件提供商和蜂窝供应链中的许多其他方正在讨论6G将包含哪些技术以及它将要解决哪些问题。关于6G 应该如何设计的讨论已经展开,并且已经提出了一些激进的概念。然而,商业、可持续性和财务优先事项目前占主导地位,淡化了颠覆性的想法和概念。6G 的正式工作计划如下图所示:(更多推进时间信息参考RP-233985)

6G目前已经被定位为5G的演进。而不是一个拥有新技术、新应用和新用例的全新网络。这意味着几个方面:

第一, 6G不太可能引入任何新的空中接口技术,并且可能会像5G一样使用正交频分复用 (OFDM) 和大规模多输入多输出 (mMIMO)。3GPP正在讨论新的空中接口,但6G最有可能以5G技术为基础。

第二,6G还将由5G引入的基于服务的架构 (SBA) 提供支持,并进行了一些改进。

第三,由于商业、技术和其他市场障碍,6G现在被定位为实现5G无法实现的用例。

第四,6G将更加注重可持续性和价值创造,而不是像上一代网络那样只注重技术性能。

这样决定有很多原因,其中最重要的原因是移动运营商不愿在没有明确投资回报的情况下投资一个全新的昂贵的无线网络。换句话说,移动运营商正在寻求创新的6G货币化策略和可持续的基础设施,以确保成功和有利可图地部署下一代网络,并借鉴从5G经验中吸取的宝贵教训。目前尚不清楚6G是否会打破这一障碍,因此运营商似乎不愿意投资新的无线网络。然而,6G研发圈和3GPP中正在讨论一些雄心勃勃的概念,这些概念可能会彻底改变蜂窝网络。这些概念包括了一系列尚未在商业上实施,有时甚至在蜂窝网络背景下没有讨论过的新技术。其中一些创新正在5G-A中进行探索,以期为6G奠定基础,包括以下内容:

第一集成传感和通信 (ISAC) 将移动网络运营与类似雷达的传感相结合,旨在利用现有的移动频谱实现这两种功能。这是一个雄心勃勃的概念,在中国已经以非标准化和专有版本实施。ISAC在以下领域实现标准化方面有重大发展:将通信和传感集成在一个平台中,而不会牺牲每个平台的性能、处理和算法以及运营商的应用和货币化机会。

第二,原生人工智能 (AI) 将使网络完全自动化,并能够对任何威胁和条件做出反应。这对于降低网络成本、简化管理、降低碳排放和增强用户体验至关重要。3GPP正在无线接入网络 (RAN) 和系统工作组中推进众多AI/ML计划,包括模型开发、5G系统增强、空中接口优化和网络管理。

最后,无处不在的连接概念将转化为覆盖城市和农村环境(室内和室外)的蜂窝覆盖。在5G-A 与卫星星座等非地面网络 (NTN) 集成的基础上,商业进步现在使低地球轨道 (LEO) 星座能够直接与智能手机连接。6G计划通过融合卫星、蜂窝和Wi-Fi等多种接入技术,发展成为“网络的网络”,为所有用户提供一致的连接。

总结之前各代蜂窝网络研发和部署运营的经验和教训,并将之应用于新的网络设计是业界一直在做的工作。这让新一代的网络更为“合理”。那么我们从5G挑战和部署失误中学到的东西都有些什么呢?:

在5G商用网络推出几年后,5G已经拥有几十亿用户。下面是当前的蜂窝总体发展趋势:

5G的发展数据可参考文章截止2024年初LTE和5G的部署情况总体汇总。

然而,超过95%的移动运营商服务收入仍然来自消费者服务,企业贡献仍然微乎其微。主要原因是长期以来专注于消费者市场,通过用户识别模块 (SIM) 卡模型向大量客户群销售标准化服务。相比之下,企业部门高度专业化和分散,需要行业特定的专业知识和资源,而运营商由于相关风险、资本要求和股东批准而难以开发这些知识和资源。例如,在制造业部署 5G 需要深入了解独特的行业挑战。此外,早期的5G网络主要针对使用非独立 (NSA) 接入的消费者应用而设计,这增加了向更适合企业需求的5G独立 (SA) 和5G-A的过渡的复杂性。而NSA的初步成功使5G网络能够利用现有的4G基础设施来加快部署,这使得运营商不愿投资SA。虽然SA是一种升级(且符合5G当初的愿景设计,特别是QoS机制,是‘真正的5G’),但它需要大量资金和精力进行整合。充满挑战的经济环境进一步削弱了人们对SA的热情,缺乏企业需求阻碍了其推出。这种情况造成了SA部署有限的周期,主要见于发达市场,并通过增量升级进行。

此外,私人蜂窝网络NPN被视为商业和关键任务应用的重要机会,但由于企业需求多样且具体,它一直难以获得关注,这是电信行业尚未有效解决的挑战。尽管存在这些挫折,但业界仍在为6G做准备,这可能会在消费者和企业市场释放新的潜力。所有这些5G挑战和改进现在都让业界非常清楚将新技术匆忙推向市场的陷阱,尤其是如果它没有明确的业务和商业模式。这就是为什么6G将谨慎开发,并将由价值创造驱动,而不仅仅是针对性能增强。然而,现在正在进行一种新型的讨论,旨在让6G网络在许多领域具有弹性,以确保一致和不间断的运行:
在移动通信背景下的弹性可以很容易地定义为能够在面临不利挑战时提供足够的通信质量,包括自然灾害、硬件故障、网络攻击以及由于意外事件而导致的需求增加。有几种方法可以实现弹性,并且在一定程度上已经通过当前的蜂窝网络实现:
• 冗余机制:网络的多个部分是冗余的,特别是在核心网络和控制平面中。为蜂窝网络供电的能源系统几乎总是具有冗余,即使在蜂窝站点也是如此。然而当今的网络有几个故障点,比如最重要最后一公里,如果中断,将完全破坏对最终用户或设备的所有服务。
• 可扩展性:蜂窝网络需要可扩展,并在需要时以经济高效、快速高效的方式增加或减少资源。这在今天在一定程度上是正确的,但网络运营商完全依赖其供应商和合作伙伴。如果收购其中一家供应商和合作伙伴,面临财务困难或供应链限制,网络可扩展性就会面临风险。这引发了供应链弹性的问题,这将允许运营商更换供应商而不会出现兼容性或互操作性问题。
• 稳健性:尽管网络的许多部分都是冗余的,但网络本身需要以运营商级的方式进行设计,因为在某些情况下,它可以启用紧急服务和其他关键功能。蜂窝网络的设计在物理和虚拟领域都经过了强化,内置了故障转移和其他安全机制。但是,即使是最先进的网络,如果发生重大事件,也会发生故障,正如许多由于信号风暴、网络攻击、人为错误、配置错误和许多其他问题而导致的网络故障所表明的那样。

总之,尽管当今的移动网络设计为稳健、可扩展和有弹性的网络,但仍然有众多不足。这从近几年世界主要大T的网络故障次数的攀升更可以说明其重要性。从设计上来说蜂窝网络是稳健的,设计为以99.999%的所谓的电信级正常运行时间来保证运行,这意味着它们每年只能故障6分钟。但要确保它们在面对自然灾害、覆盖问题、外部干扰和其他挑战时具有弹性,就需要进行重大升级。

6G网络弹性及稳定性的设计讨论:

以上讨论说明了技术弹性将转化成相关例子的大致模样。当然,即使将来部署这些弹性6G网络的运营商将需要明确的投资回报率策略,但完全弹性的网络可能需要以可持续性和整体网络资本支出为代价。


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