将休战队升至6G部署

未来十年,随着6G的到来,无线通信将出现飞跃,预计它将提供每秒的电速、次毫秒的空闲和巨大的机器型连接。 但将这些雄心转化为业务网络需要解决一系列巨大的技术、经济和监管挑战。 理解这些障碍 — — 以及正在开发的解决这些障碍的创新解决方案 — — 对想要在6G赛事中保持领先的运营商、销售商和决策者来说至关重要。

本文探讨了从频谱稀缺到安全弱点等6G的主要部署挑战,并探讨了旨在将障碍转化为机遇的研究方向和产业战略。 我们借鉴了主要标准机构、学术研究和早期实地试验的见解,为探索下一代无线的复杂性提供了全面的路线图。

6G系统的技术复杂性

新建无线电架构和硬件要求

6G将依靠100GHz以上的频率,包括次轨道和三角波段,以实现多吉加比特和特拉比特数据率所需的巨大带宽。 在这些极端频率操作将带来基本的物理挑战:信号随距离迅速减弱,很容易被障碍阻塞。 这需要密集部署小细胞,使用具有大面积MIMO阵列的高度定向束状天线,远远超出5G的用途。 开发成本效益高、功率高的射频组件,在这些频率上可靠运行,是工程的一大障碍。

此外,6G将结合与感知、定位和成像能力进行通信,这种集成的“综合遥感和通信”架构需要全新的碱带处理单元和软件定义的网络堆,能够处理实时聚合数据类型。来自6G世界组织的研究强调了AI-内在网络管理对于协调这些复杂的多模式操作将如何至关重要。

AI-内在设计和复杂管理

与前几代相比,AI被分层在现有协议之上,6G被从地上设计为AI-native. 这意味着机器学习算法将控制资源分配,束状,干扰管理,甚至协议设计。 虽然这提供了巨大的灵活性和效率增益,但也引入了新的失败模式:模型漂移,对抗AI组件的攻击,以及解释性的挑战。 网络操作员需要开发强大的机制,在分布式数据上训练模型,同时保持隐私,并确保安全临界片中具有决定性的行为。

频谱提供和管理

高频谱的猎杀

6G最引证的瓶颈之一是上毫米波和次距离波段缺乏统一、可用的频谱。 目前分配的防御、卫星和固定服务应用是分散的。 保证连接宽带通道的接入对于实现目标数据率至关重要。 世界无线电通信会议(WRC-27)已经开始对频谱超过100千兆赫的研究,但最终决定要等几年。 这种监管不确定性可能拖延对设备和网络规划的投资。

动态光谱共享和再使用

为了克服频谱稀缺,研究人员正在开发先进的动态频谱共享技术,使6G系统与现任者共存,而不会造成有害干扰. AI所允许的认知无线电和频谱感知可以实时识别未使用的频谱槽,而基于区块链的频谱登记册则可以实现透明和自动化的频谱交易. 例如,ITU-R研究组1正在探索未来系统的此类共享框架,同时,使用可重构智能表面(RIS)可以改善高频波段的链接预算,有效扩展覆盖范围而无需增加频谱.

基础设施费用和部署经济

强化和大规模

6G信号不会远行,因此网络需要比5G更多的基站,其中许多都作为小电池部署在街道家具、灯杆和建筑外墙上。 购买场地、租赁空间和为每个城市数万个节点安装回廊的费用可能令人望而却步。 运营商还面临升级前厅和中厅以支持纤维般能力的需求,这驱动了资本支出。

成本减少战略:基础设施共享和云化

为了降低所有权的总成本,业界正在推动开放和虚拟化的RAN架构,将硬件与软件脱钩,使运营商能够使用现成的商业服务器,在多个租户之间共享基础设施。 6G预计将完全云源化,核心和RAN功能在分布式云上作为微观服务运行。 这降低了硬件成本,并允许动态的缩放。 此外,运营商之间以及电信和中立主机(如市政当局)之间的基础设施共享协议可以分担财务负担。 由 Ericsson的6G研究 的研究估计,与传统模式相比,这种方法可以减少30-40%的部署成本。

AI-Networked世界中的安全与隐私

新建攻击表面

6G依赖AI,大规模IOT,以及无孔不入的感知,创造了5G中不存在的新式攻击矢量. 逆变器可以操纵训练数据来腐蚀基于AI的束状决定(数据中毒),或者工艺对抗性输入来引起网络资源错位. 感知和通信的结合意味着个人位置和健康数据可以通过网络的感知功能泄露. 供应链的风险也随着更多软件和硬件组件来自开放生态系统中的各种销售商而增加.

设计和量子后加密的安全

为了应对这些威胁,3GPP和其他标准组正在从最早的设计阶段就嵌入安全机制,其中包括每个设备和用户必须不断认证的零信任架构。对于长期复原力,6G可能采用可以抵御未来量子计算机攻击的量子后加密算法。此外,将使用诸如联合学习和差异隐私等隐私保护技术来训练AI模型,而不暴露敏感数据。ETSI安全峰会强调网络安全研究人员和电信工程师之间的合作对于制定标准化安全框架至关重要。

监管和政策协调

制定全球标准的必要性

6G的成功取决于全球漫游和规模经济,这需要各国和各区域统一频谱分配、频带计划和技术标准。 这一过程缓慢,从初步研究到最终采用往往需要十年或更长的时间。 不同的区域优先事项 — — 例如美国、欧洲、中国和日本之间 — — 会导致频带支离破碎,增加多频带设备的复杂性和成本。 此外,关于净中立、数据本地化和跨界数据流动的政策可能会影响云源6G架构的部署。

国际合作和开放生态系统

电信联盟-R、3GPP和下G联盟等组织正在努力调整愿景和时间表。 3GPP的20版预计将包括6G的首批规格,第21版的目标是到2030年实现全面标准化。 政府可以通过提供测试许可证、资助研究联合体和促进工业-学术伙伴关系来加快这项工作。 此外,开放和互操作的界面 — — 正如ORAN联盟所倡导的 — — 能够减少供应商锁定,让较小的参与者做出贡献,从而推动更快的创新。

结论:指明前进的道路

部署6G将是20世纪20年代和2030年代最复杂的工程努力之一。 技术、光谱、经济、安全和监管等挑战相互关联,无法孤立解决。 但解决方案已经形成:AI-内在设计、动态频谱共享、云-内基基础设施、量子后安全以及前所未有的全球合作。 随着2030年左右第一个商业6G网络开始出现,早期对研究、试验床和标准的投资将产生红利。

对运营商和技术领袖来说,现在就应该采取行动。 参与标准化前活动、参与频谱试验和建立整个生态系统的伙伴关系将是至关重要的。 通过直接面对这些挑战,电信业可以提供一个6G网络,它不仅比以往任何一种网络都快,而且更聪明、安全和包容。