2011最新婚纱照发型移动通信依赖于电磁波传播所使用的频谱。面向2030年,很多新的应用场景将会出现,毫无疑问,它们将导致移动通信网络的业务量不断增长,所以6G需要更多的频谱;6G需要支持非常高的传输速率,如Tbit/s,因此需要更大的连续带宽;另一方面,6G也需要无缝的覆盖,需要更多的低端频谱。那更多的频谱从哪儿来?连续大带宽从哪儿来?这些都是6G研究和标准制定之前亟待回答的问题。
从4G和5G发展的历史来看,频率的规划和选择至关重要。5G采用了Sub-6GHz的100MHz带宽的载波,毫米波达到了400MHz的带宽,结合大规模天线Gbit/s以上的峰值速率,带来了用户体验的升级;我国选择的Sub-6GHz优先发展的产业策略比较好地兼顾了覆盖和速率的需求,每个运营商100 MHz的频率分配使得运营商有条件建设一张全国覆盖的5G精品网络,为我国5G的快速发展打好了基础。
面向6G,网络的发展仍然需要兼顾覆盖、成本和能力提升的需求,所以如果能在6GHz左右,为每个运营商分配500MHz以上的连续频谱,它所带来的网络成本效率和网络能力的提升都会是巨大的,将非常有利于6G网络实现能力和成本效率的量级提升。同时,运营商目前所使用的频谱非常零散和碎片化,这给实际的网络部署、终端设计等都带来了巨大的挑战,6G需要解决多频谱协同使用的问题。
因此6G需要想办法提升频谱利用效率,特别是中低频段的频谱利用效率;另一方面,6G需要支持全频段的接入,包括授权频谱、非授权频谱、sub6GHz、太赫兹、可见光、毫米波等,需要充分考虑其特点、应用场景,采用高效的频谱使用方式。此外,考虑到2G、3G、4G、5G、WiFi等,6G网络需要支持频谱的动态管理,把有限的频谱资源有效地利用起来,特别是低频段,比如5G和6G之间,授权和非授权之间等,以便于充分地利用闲置的资源来满足用户的体验。
面向6G,一方面需要10GHz以下的连续大带宽频率以保证基础的网络覆盖,支持无缝的地面覆盖网络部署,保障基础的业务能力提升;另一方面,也可以考虑根据业务的需要,按需部署与动态开启毫米波、THz和可见光等高频段,满足超高速率、超大容量的业务需求,或者在提供数据传输的同时,提供定位等感知能力,进一步拓展6G网络能够支持的应用场景。
6G的应用场景将会更加丰富,除提供传统的地面覆盖之外,还需要考虑近空以及海面、高山、沙漠等地面基站建设困难区域的覆盖,卫星通信将是传统地面移动通信系统的重要补充。近期,随着卫星通信技术的不断进步,马斯克的星链计划再次将卫星通信系统推到了风口浪尖。马斯克宣布SpaceX计划将约1.2万颗通信卫星发射到轨道组成星链以提供互联网服务,其中1584颗将部署在地球上空550千米处的近地轨道,并从2020年开始工作。这一项目被命名为“星链(Starlink)”。2020年,Starlink最终计划发射4.2万颗卫星为全球提供更大的卫星通信容量。
但是,由于卫星通信信号无法直接覆盖室内环境,且其上行链路的功率预算有限等原因的限制,卫星通信系统无法完全取代地面移动通信系统,但会在近空覆盖、深空通信、海面、高山和沙漠等偏远地区场景提供有竞争力的服务,所以空天地一体化覆盖将是6G的一个重要特征。
传统的卫星通信产业相对封闭,技术标准分散不统一规模难以共享,成本高难以大规模普及。同时,由于卫星通信系统的技术标准体系完全独立于蜂窝移动通信系统,现有的卫星系统和地面蜂窝系统之间仅能实现简单的业务互通,无法保证业务QoS的无缝衔接。5GNTN已经开始考虑如何实现地面和卫星技术标准融合,以支持用户业务的延续性。目前,3GPP正在定义卫星透明转发的工作模式,通过卫星接收终端信号,将用户信号变频到卫星的频段发给地面接入网关,然后接入到核心网。同时,3GPP也将研究基站上星的方案,即将5G基站放到卫星上,卫星解出用户的数据后通过卫星的协议进行转发,通过地面接入网关接入到核心网。考虑卫星链路的时延较大,需要对现有的5G协议进行必要的修改才能适配真实的部署场景。
面向6G,卫星和地面系统的融合需要进一步考虑核心网的融合,卫星基站和地面蜂窝基站都可以作为独立的一个频点和模式接入到统一的核心网中,同时通过统一的接入协议和流程设计,保证用户在不同的接入模式之间无感知的平滑切换,从而确保业务体验的一致性。
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