6G来了！三星发布6G技术白皮书

在普通消费者还没搞清楚5G Sub-6GHz和毫米波（mmWave）区别的时候，三星扔出了关于6G技术的白皮书，并表示现在正是准备6G的正确时机。

据韩国媒体BusinessKorea报道，三星电子日前发布了名为《下一代超连接体验》的6G技术白皮书，阐明了该公司对下一代移动技术的愿景，并预测6G最早可能将在2028年首次亮相。白皮书涵盖了与6G相关的各个方面，包括技术和社会大趋势、新服务、需求、候选技术和预期的标准化时间表。

三星并不是第一家分享6G观点的公司，但它的愿景很有趣，是将下一代超连接体验带到生活的每个角落。因为该公司在技术生态系统中扮演着广泛的角色，从芯片供应商到显示器供应商再到网络供应商，三星均有着广泛的参与。

2028年标准完成，2030年大规模商用

国际电信联盟（ITU）负责无线电通信的部门ITU-R将于明年开始关于6G的工作，并指出，从2G到5G，每一代定义和开发的技术标准所花费的时间都在逐步缩短。三星补充说，3G到4G花了15年，4G到5G花了12年，并且这种加速趋势将延续到6G，5G到6G只需要花8年。

三星预计6G标准的完成和最早的商业化可能是2028年，而大规模商业化可能在2030年左右，届时连接设备的数量(5,000亿)将比人口总数(85亿)多59倍。

为了加快对6G的研究，三星电子于去年5月成立了高级通信研究中心。高级通信研究中心的负责人Choi Sung-hyun解释说：“虽然5G商业化还处于初级阶段，但开始为6G做准备并不早，因为从新一代通信技术的研究开始到商业化，通常需要10年左右的时间。我们已经通过在包括5G在内的多代通信技术方面积累的经验和能力，启动了6G技术的研发工作。展望未来，我们致力于与各行各业、学术界和政府领域的利益相关者合作，引领6G的标准化进程。”

高速度，低延迟，太赫兹

5G的要求主要集中在性能方面，而三星定义了实现6G服务必须满足的三类要求：性能、架构和可信度。

三星认为，6G将支持比5G高10倍的连接密度。要做到这一点，将需要1000 Gbit/s的峰值速率和1 Gbit/s的用户体验速率，而5G的峰值速率为20 Gbit/s。

此外，该公司认为，6G网络的端到端延迟需要低于1毫秒，并且频谱效率和能源效率是5G的2倍。

相比之下，Open Signal表示，在美国各州，Verizon目前拥有最快的平均5G下载数据速度，仅为500Mbps。使用6G时，预计等待时间将小于100微秒或5G时等待的十分之一。

这份白皮书指出，下一代移动通信技术将不可避免地使用太赫兹（THz）频段，也即100GHz到10THz频段。三星表示，与目前5G所用的毫米波一样，这些高频段频谱在很大程度上还未被使用，这些频段可以支持大规模宽带信道，宽度可达到数十千兆赫兹。

但是三星承认，在如此高的频段下工作很困难，路径损耗严重，网络所有部分的设计和构建都面临挑战，而且几乎可以肯定需要新的天线阵列和波形，比如加大引入的大规模的MIMO技术，它可以支持5G中的mmWave频段。

下图是6G和5G关键性能需求的比较。

6G的可能应用

三星的白皮书探讨了一些可能的6G应用，例如要求数据传输速率比5G高出数百倍的高保真移动全息图和数字化副本，以及结合了VR、AR的真正沉浸式扩展现实（ Truly Immersive XR）应用，将成为娱乐，医学，科学，教育和制造的重要工具。

包括AR眼镜，VR头戴式耳机和全息设备在内的移动设备屏幕将连接到6G网络，并且这些网络将是为机器而非人而建的——6G的主要用户将是机器，代表着对更高速率和更大带宽的要求。

当前的AR技术需要55.3Mbps来支持8K显示，这才可以在移动显示器上提供足够的用户体验。然而，为了提供真正身临其境的AR，它的密度应该大大提高，它需要0.44千兆每秒的吞吐量(1600万个点)。此外，XR流媒体可能对16K超高清高质量视频有类似的要求。

例如，16K VR需要0.9 Gbps吞吐量(压缩比为1/400)。目前用户体验的5G数据速率不足以实现，但是6G却很有可能提供这样的服务。预计到2030年，VR和AR的市场规模将分别达到447亿和870亿（美元）。

随着高分辨率渲染、可穿戴显示器和无线网络技术的飞速发展，移动设备能够提供3D全息图显示的服务。全息技术越来越流行，它可以通过全息显示器呈现手势和面部表情。

三星的报告指出：“人眼的能力仅限于最大分辨率1/150°和视角200度(方位角)和130度(天顶)。另一方面，机器视觉能力不受这些限制的限制，因为它可以利用许多功能各异的相机，考虑到如此高的机器性能，对于相关服务场景，6G系统的性能要求可能会非常高。

例如，全息图需要实时显示，需要超高的数据传输速率——19.1亿像素需要每秒1Tbps。移动设备上的全息图显示(6.7英寸显示器上的一个微米像素大小)的尺寸因数至少需要0.58 Tbps。但是5G的峰值数据率为20 Gbps，5G不可能实时支持全息图介质所需的超大量数据。

复杂而缺少模型算法？需要用AI

这些未来的应用将需要广泛的计算能力。但是，这些繁重的处理和吞吐量需求将意味着远超眼下MEC分流水平的实时分流水平，6G建设的方案有巨大的复杂性或缺少必要的模型和算法，为了解决这些问题，三星希望将AI工具广泛应用在6G的建设中，明确要求每个6G组件都使用AI技术，以优化整体系统的性能和网络运行。

通常，整个网络体系结构由四层实体组成：UE，BS，核心网络和应用服务器。AI的应用可分为三个级别，本地AI，联合AI和E2E AI。

而频谱共享技术可以让多个实体使用频谱。动态频谱共享的主要挑战是避免不同实体之间频谱使用的冲突，同时允许它们以动态方式访问频谱。

从理论上讲，为防止此类冲突，网络运营商可以交换所有相关的频谱访问信息。但是实际上，这是不可能的，因为实时获取每个实体的所有必需信息会带来巨大的通信开销。AI却可以通过预测交换了有限信息量的其他实体的频谱使用情况来避免此类冲突。

此外，将AI应用在无线通信中，既可以提高性能同时还可以减少资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）。AI在应用无线通信中的其他优势：

1. 依据网络部署和地理环境，提高切换操作的性能2. 优化网络规划，主要涉及基站（BS）位置确定3. 降低网络能耗4. 预测、检测并启用网络异常的自我修复

三星表示，除了传统的固定基站外，6G网络还必须能够增加移动基站以及非地面网络组件，例如飞机、城市空中交通（UAM）系统、低地球轨道（LEO）、地球静止轨道（GEO）以及高空平台站（HAPS）。

为了解决这一问题，需要一个自动化的网络，该网络可以在需要时在网状配置中添加和配置新的连接节点。例如为使用公共交通的人们提供连接。

三星还预计6G将通过动态频谱共享最大程度地利用未充分利用的频谱，特别是低频范围内。

三星表示：“6G应该被设计成实现真正的通信和计算融合，这样设备就可以无缝地利用网络中可用的计算能力。”

来源：电子工程专辑

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