5G的局限B5G來(lái)補(bǔ)

（馬秋月/文）雖然5G為我們開(kāi)啟了一個(gè)全新的世界，但它在應(yīng)用上還是有技術(shù)局限性。B5G就能解決一些應(yīng)用場(chǎng)景與技術(shù)的完善過(guò)程，比如，在遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧交通、工業(yè)4.0方面的行業(yè)運(yùn)用。

簡(jiǎn)言之：5G的局限B5G來(lái)補(bǔ)充

5G的局限性

截至2020年10月，我國(guó)已累計(jì)開(kāi)通5G基站超69萬(wàn)個(gè)，預(yù)計(jì)年底前將覆蓋全國(guó)地級(jí)以上城市，5G獨(dú)立組網(wǎng)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模商用。與此同時(shí)，在我國(guó)的5G用戶(hù)中，2C用戶(hù)終端連接數(shù)已超過(guò)1.6億，2B業(yè)務(wù)也在積極探索中。

與此同時(shí)，我國(guó)5G融合應(yīng)用正從探索階段進(jìn)入落地階段。5G應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富、融合程度不斷深入、發(fā)展路徑逐步清晰。其中，在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域諸如智慧醫(yī)療、新聞媒體、智慧城市、車(chē)聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用占比超過(guò)70%，已成為5G先鋒應(yīng)用領(lǐng)域。

看似熱鬧的表面，其實(shí)困難也在眼前。

雖然5G具有更高速率和更低時(shí)延，可以支持高清視頻、AR/VR等新業(yè)務(wù)應(yīng)用，但仍然無(wú)法滿(mǎn)足極致AR/VR、全息通信等更高級(jí)顯示方式的速率需求。以全息通信為例：10英寸（200mmX150mm）大小的全息顯示，所需的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)速率將達(dá)到約7.2Tbps。

另外，業(yè)界一直討論VR/AR將會(huì)在5G時(shí)代大放異彩。但目前的VR在視角和分辨率方面還未達(dá)到理想，比較理想的VR按保守估算，視角和分辨率綜合比目前的大150倍。也就是說(shuō)，較高質(zhì)量的VR體驗(yàn)要求每用戶(hù)遠(yuǎn)超1 G吞吐率。這對(duì)于5G來(lái)說(shuō)是困難的。

也就是說(shuō)，5G應(yīng)用仍存在自身的局限性。不過(guò)，B5G來(lái)補(bǔ)充。

“簡(jiǎn)言之，5G由移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)拓展到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，開(kāi)啟了產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代，5G的成功商用將成為B5G發(fā)展的基礎(chǔ)，但部分應(yīng)用場(chǎng)景的性能需求超過(guò)了5G能力?！敝袊?guó)信息通信研究院副院長(zhǎng)王志勤說(shuō)。

首先，網(wǎng)絡(luò)確定性在部分行業(yè)應(yīng)用上仍不足。工業(yè)生產(chǎn)需要精確的時(shí)延控制，5G的時(shí)延抖動(dòng)會(huì)帶來(lái)一定安全風(fēng)險(xiǎn)；自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)需要更為可靠的網(wǎng)絡(luò)（自動(dòng)駕駛理想定位精度小于10毫米），并在幾ms內(nèi)對(duì)不可預(yù)知的事件作出響應(yīng)。

其次，有些垂直行業(yè)需要厘米級(jí)的室內(nèi)定位精度。工業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)AGV需要厘米級(jí)精確定位，避免碰撞；高風(fēng)險(xiǎn)工廠(chǎng)需要對(duì)工人進(jìn)行超高精確度管理，防止發(fā)生安全事故。

另外，5G連接密度和流量無(wú)法滿(mǎn)足部分場(chǎng)景需求。醫(yī)療行業(yè)ICU需要聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備極多，網(wǎng)聯(lián)設(shè)備密度達(dá)到每立方米100臺(tái)以上；工業(yè)中大量的微型機(jī)器人、傳感器在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)作時(shí)，連接密度和流量會(huì)給5G網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)很大壓力。

B5G怎么補(bǔ)充5G？

王志勤指出，B5G存在一些潛在關(guān)鍵技術(shù)：無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)。

無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)主要是超大規(guī)模天線(xiàn)、先進(jìn)編碼調(diào)制、太赫茲通信和AI與通信融合；網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)即網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、空天地網(wǎng)絡(luò)、算力網(wǎng)絡(luò)和確定性網(wǎng)絡(luò)。

在超大規(guī)模天線(xiàn)方面，多天線(xiàn)技術(shù)是提升系統(tǒng)頻譜效率最有效的手段之一，隨著新材料和新技術(shù)的出現(xiàn)，天線(xiàn)陣列規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，并可支持新場(chǎng)景，提供新服務(wù)，獲取更高的頻譜效率，更大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和更精確的定位，滿(mǎn)足未來(lái)移動(dòng)通信的要求。其應(yīng)用場(chǎng)景主要是宏覆蓋、熱點(diǎn)覆蓋、立體覆蓋、高速移動(dòng)場(chǎng)景和精確定位。

在先進(jìn)編碼調(diào)制方面，B5G在大幅提升數(shù)據(jù)傳輸速率的基礎(chǔ)上，將實(shí)現(xiàn)與垂直行業(yè)的深度融合，更加多樣化的復(fù)雜業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)信道編碼及調(diào)制技術(shù)等基礎(chǔ)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。其應(yīng)用場(chǎng)景主要是大規(guī)模通信、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（AR/MR/VR）、智賦農(nóng)業(yè)/工業(yè)、智能醫(yī)療、智慧城市和智能交通。

在人工智能與通信的融合方面，網(wǎng)絡(luò)智能化是B5G的發(fā)展方向和重要特征，人工智能與無(wú)線(xiàn)通信相結(jié)合，通過(guò)構(gòu)建新型無(wú)線(xiàn)AI網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和空口協(xié)議，可支持全場(chǎng)景、全維度、全過(guò)程深度感知和學(xué)習(xí)，顯著提升網(wǎng)絡(luò)智能。其應(yīng)用場(chǎng)景主要有兩個(gè)：一是實(shí)現(xiàn)極智通信，二是支持智能分布應(yīng)用（分布式感應(yīng)、分布式控制和分布式計(jì)算）。

至于太赫茲通信，太赫茲是只0.1-10THz頻段的電磁波，具有豐富的頻譜資源，可作為中低頻段的有效補(bǔ)充，滿(mǎn)足特定場(chǎng)景下大容量短距離通信需求，提供感知與通信融合、高精度定位等新服務(wù)，產(chǎn)業(yè)成熟度及業(yè)務(wù)應(yīng)用需求將成為太赫茲在B5G大規(guī)模應(yīng)用的決定性因素。

太赫茲技術(shù)有三個(gè)優(yōu)勢(shì)：首先是太赫茲頻段頻譜資源豐富，可提供10GHz以上連續(xù)頻譜，支持?jǐn)?shù)百Gbps以上的超高數(shù)據(jù)傳輸速率。其次是太赫茲通信與感知的融合，太赫茲極短波長(zhǎng)可提升對(duì)周?chē)h(huán)境的感知能力，借助環(huán)境感知信息科極大提升通信網(wǎng)絡(luò)性能。第三是太赫茲有助于實(shí)現(xiàn)高精度定位，由于其頻段波長(zhǎng)極短，易于超大規(guī)模天線(xiàn)集成，形成極窄波束，同時(shí)借助極大的帶寬，可有效提升定位精度。

“不過(guò)優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)并存，太赫茲技術(shù)也存在四個(gè)方面的挑戰(zhàn)，”王志勤說(shuō)，“從傳播特性來(lái)看，太赫茲頻段高，路徑損耗大、覆蓋范圍小，易受障礙物遮擋；從信道模型來(lái)看，缺乏全場(chǎng)景、高精細(xì)感知的標(biāo)準(zhǔn)信道模型；從產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，成熟度不高，芯片、器件難以滿(mǎn)足大規(guī)模商用需求；從天線(xiàn)看，太赫茲天線(xiàn)仍面臨材料、結(jié)構(gòu)及加工等方面難題?！?/p>

其實(shí)，B5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是面向新業(yè)務(wù)場(chǎng)景，研究和突破網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)理論，打造具有更廣覆蓋、更優(yōu)服務(wù)、更加智能、更先進(jìn)技術(shù)的新型網(wǎng)絡(luò)。

空天地網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋的重要技術(shù)手段，也逐漸火熱起來(lái)，它是以地面網(wǎng)絡(luò)為基數(shù)、以空間網(wǎng)絡(luò)為延伸，構(gòu)建覆蓋陸、海、空、天的空天地一體化立體融合網(wǎng)絡(luò)?！澳壳翱仗斓匾惑w化研究已進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化階段，3GPP SA1定義了12個(gè)場(chǎng)景，SA2研究了4類(lèi)架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，并將于R17完成標(biāo)準(zhǔn)化?！蓖踔厩谡f(shuō)。

確定性網(wǎng)絡(luò)或許稍顯陌生，據(jù)了解，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)逐漸從服務(wù)消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)向服務(wù)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型，同時(shí)ICT與OT的進(jìn)一步融合將使移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)從提供“盡力而為”的服務(wù)向著提供“確定性”服務(wù)演進(jìn)。

但算力網(wǎng)絡(luò)并不陌生，新一代信息網(wǎng)絡(luò)正在從以信息傳遞為核心的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，向融合計(jì)算、存儲(chǔ)、傳送資源的智能化云網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生轉(zhuǎn)變，算力網(wǎng)絡(luò)即是結(jié)合云網(wǎng)融合領(lǐng)域新變化，研究云邊端多級(jí)計(jì)算、存儲(chǔ)資源和服務(wù)能力結(jié)合IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能調(diào)度和高效分配的方式。

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