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高通徐晧:毫米波商用不用等到6G 中国非常适合推广部署

来源:爱集微

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09-30 18:35

高通公司中国区研发负责人徐晧博士发表演讲

集微网报道 近日,在苏州举办的蓝海论坛上,高通公司中国区研发负责人徐晧博士发表了主题为《5G到6G技术演进》的演讲,就5G的现状,在垂直领域的应用,毫米波技术以及6G等方面的话题分享了观点。

徐晧指出,5G毫米波是较为成熟的商业技术,技术瓶颈大部分都已被突破,是从5G到6G技术演进的必经之路。毫米波的商用不用等到6G,中国是非常适合毫米波应用的国家。如果想在未来引领6G,需要在中国推广毫米波的应用。

毫米波商用不用等到6G

自2019年始,在仅仅两年的时间内,全世界已经有超过175家运营商推出5G商用服务。其中,中国5G商用进程非常显著,截至今年8月,中国已经建成5G基站超100万座,占全世界5G基站的70%以上;同时,中国的5G终端连接数也已接近4.2亿。

徐晧指出,在这样的背景下,在对5G进行大量投入的情况下,需要思考,有哪些应用与服务是可以通过5G实现的,以及在应用5G的时候,5G是否已经达到了所定义、所想实现的标准。只有在弄清楚这些问题之后,研究6G才更有指导意义。如果5G尚未达到当初提出的这些标准,尚未深入到垂直领域,尚未深入到改变生活与社会的层次,那我们在谈论6G的时候,很有可能也会面对类似的困难。

根据市场报告,全球移动数据流量从2019年到2026年将会增长6倍以上。虽然5G相较于4G,其峰值速率增加10倍以上,面对不断增长的社会需求,当数据流量不断攀升达到目前的6倍以上时,5G技术能否应对这些需求?2026年,6G的商用尚未开始,在需要以5G技术来满足这些需求的情况下,现有的5G技术能够通过什么方式来解决这个问题?

在徐晧看来,开拓更高的频谱应用,如毫米波技术等,是解决上述这些问题的答案。

徐晧指出,之所以现在有太赫兹研究,很重要的一点,是因为大带宽在应对大规模或大幅度的流量增长需求时极其关键。从5G到6G,毫米波是技术演进的必经之路,它不仅是5G、也将成为6G的核心技术。

徐晧解释称,比如在Sub-6GHz频段,仅仅可以拿到100MHz的频谱资源,而现在5G毫米波频谱已经能够拿到800MHz的频谱资源。简单来说,单从峰值速率这点而言,现在商用的毫米波,可以在频谱这一点上达到8倍数据的增强。这就是需要考虑5G毫米波商用的一个非常重要的原因,也是在5G的第一个版本中就引入毫米波的原因。

“所以毫米波的商用不用等到6G。当我们讨论通信感知一体化,或者雷达和其他通信交融的时候,其实我们讨论的还是毫米波。”徐晧表示。

中国非常适合毫米波应用

毫米波的传播范围有限,但可以对热点区域进行很好的覆盖,毫米波的应用场景,主要在于热点覆盖,可以为大量用户同时高频用网提供足够的容量。

据徐皓介绍,目前毫米波在美国、欧洲、韩国、日本等其他国家已经商用,并取得了良好的效果。今年二月份的数据显示,毫米波的速率可以达到5G Sub-6GHz的16倍,达到4G LTE的38倍。以美国为例,在“超级碗”的举办地,美国的雷蒙德·詹姆斯体育场一般最多可同时容纳10万人以上,场馆的网络总流量能够达到4.5TB,部分场景的峰值下载速度能够达到3Gbps,是4G LTE峰值下载速度的20倍。

徐晧指出,中国是非常适合毫米波应用的国家,因为中国人口密集,智能手机的使用非常普遍,而大城市人口集中——在人口密集、用户流量非常大的地方,正是毫米波实现热点覆盖的、非常好的应用场景。

徐晧表示,中国在毫米波领域的研究几乎与北美其他国家同时起步,但如果在中国仍然没有毫米波应用,就很难得到相关的应用反馈,未来可能会让产业在毫米波应用方面有更多的延迟。

“高通与中国合作伙伴携手完成了很多互操作测试,也在信通院的指导下进行了很多毫米波的应用与推广,我们非常期待中国能够尽快实现毫米波的商用。5G毫米波技术是较为成熟的商业技术,如果想在未来引领6G的话,也需要在中国推广毫米波的应用。”徐晧说。

如何应对毫米波的挑战

徐晧指出,在毫米波应用初期,也听到了很多不同的声音。这是因为毫米波应用确实存在着大量的技术挑战,而类似的技术挑战,也会加倍地在太赫兹和光通信的应用中出现。

毫米波的主要挑战有哪些,高通是如何解决毫米波应用中出现的挑战呢?

徐晧表示,一是毫米波的覆盖有限。当研究5G时,覆盖问题已经通过引入超大规模的天线技术得到了很好的解决。而且很多城市或者室内覆盖场景中,是受系统容量限制而不是覆盖限制的。很多3G/4G基站的密集程度也并不是两公里一个,在城市中人口密集的区域,大多数基站的相隔距离也只有几百米。高通在很多城市实验看到用同样的基站选择,毫米波也可以有很好的覆盖。这个问题,并不是覆盖受限,而是系统容量的问题。

二是毫米波在非视距传输时会有比较大的衰减,这其实也可以成为一个提高频谱复用的优点。实际上,现在大多数系统包括3G、4G的系统都需要密集的基站部署,需要做很多的复用,而且需要处理基站之间的干扰。而毫米波传播范围小,不能穿透墙壁正好可以减少干扰达到更好的频谱复用。不管是室内的复用或者是在卫星通信之间的复用,还是在飞机与飞机之间的通信复用,都是类似的原理。

三是如今毫米波不仅可以运用于固定用例,如固定无线接入的大量用例,在波束成形和波束跟踪技术的支持下,还可以保证稳健的移动性,因而移动性问题也得到了非常好的解决。

四是随着RF技术的成熟,目前全世界已经有140多款5G终端可以支持毫米波通信,毫米波面临的商业化技术挑战也随之化解。

“毫米波所面临的挑战和高通一系列的解决方案也为向更高频谱的拓展提供了宝贵经验。现在面临的太赫兹或者光通信的挑战,也有望逐步突破解决, 当然毫米波已经具备丰富的频谱资源,相对于毫米波来说,太赫兹和光通信会面临更大的信道衰减和其它挑战。”徐晧说。

毫米波赋能众多应用场景

徐晧表示,除了高速率以外,毫米波还拥有低时延的特点,时延仅为5G Sub-6GHz的四分之一。因此,可以开发很多支持低时延的应用,其中一个很好的用例就是赋能无界XR。目前高通已经支持了很多VR产品,同时看到了毫米波可以支持低时延应用,比如基于毫米波的5G XR云游戏应用场景,已经或随时可以实现商用。

徐晧指出,其实毫米波的技术瓶颈大部分都已经被克服了,所讲到的都是基于毫米波对Release 15版本的支持,以及带来的应用:其中包括多视角4K视频传输和分享,比如在演唱会的场景中,观众可以通过4K视频看到乐队中的每一个人;在拥有高密度连接的体育场馆,观众既可以对比赛有整体的把握,也可以看到某位具体的球星是如何运球的;在工业应用中,毫米波还能提供精准定位(Precision positioning);此外,毫米波还能够支持5G企业级应用,以及多人在线游戏等。

徐晧强调,目前已经出现的毫米波技术支持高速率低时延的应用,正是从这些商业应用中拿到第一手反馈,高通才知道毫米波在通向5Gadvanced和6G的过程中,有什么其他的瓶颈需要解决。在5G标准第一个版本中毫米波得到应用之后,发现了一些在第二和第三个版本中需要增强的5G特性。

首先,是毫米波组网的技术增强,即每一个小的毫米波基站到下一个基站之间由什么样的方式连接,这项技术叫做集成接入及回传(IAB)。其次,5G手机或是毫米波手机会比较耗电,会增强它的节电特性来降低功耗。此外,高通也推出了包括定位在内的很多增强特性,以及针对Release 17和未来版本的项目。

车厂采用5G技术速度快于4G

如今,随着全球5G网络的深度部署,5G在一些垂直领域的应用也得到迅速发展,在手机之外,5G技术已经深入到了各种不同的领域。

徐晧从汽车、数字底盘和工业互联网三个方面,介绍了5G技术在垂直领域的发展。

徐晧表示,现在目前很多手机厂商都已经宣布要进入汽车领域。从某种角度来说,汽车就是一个配有四个轮子的超大型手机,汽车上能够配备5G技术、蜂窝车联网(C-V2X)技术、数字座舱、先进驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶技术,以及车对云服务,其中每一项服务都与5G或将来的6G有关。

“驾驶者可以在开车的时候接收到实时通信,能够通过车联网等技术获取车辆信息。比如当其他车辆驶入监控范围,这些技术能够为驾驶员提供视角上的覆盖,提供更好的安全保障;同时也可以能够看到其他车辆的视频资料,都是5G可以支持的非常好的应用场景。”徐晧说。

此外,在汽车电气化和自动化,以及自动驾驶方面,徐晧认为,5G也可以提供强有力的技术支持,一个是车联网技术,另一个是高速5G连接。基于纯视觉系统的全自动驾驶方案,对算力的要求非常高,如果算力无法全部在车上解决,而需要在云端解决,就需要超高速、低时延、高可靠性的数据传输。

“这需要尽量用5G连接来解决的问题,如果5G仍然解决不了,6G或许能够为好的应用场景和解决方案提供更多的选择。”徐晧说。

徐晧介绍,汽车制造商采用5G技术的速度快于4G,在2013至2014年,推出支持4G汽车的汽车制造商仅有两家;而在2021年至2023年间,已经发布或计划发布支持5G汽车的汽车制造商将超过18家,这是一个非常好的趋势。在5年或10年以后,当6G到来时,所有车辆都会需要很强的无线连接,这不仅将对车与车、车与路之间的连接有非常大的影响,也将使智能城市和智能网联成为可能。当然,这些功能对网络以及无线通信技术的要求也会很高。

数字底盘、工业物联网:5G大有可为

在数字底盘方面,徐晧认为,实际上跟手机的平台是一样,需要有人工智能的连接,需要有与车辆的连接,也需要车联网等各种无线技术的支持。同时,在高通的Snapdragon Ride平台上,支持自动驾驶会需要很多的传感器,包括超声波、中距雷达、远程摄像头、中程摄像头等,才能保证自动驾驶功能的实现。

徐晧指出,高通做5G或6G研究的一个很重要的方向,就是让系统更加有效。通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication)是其中一个努力的方向。从另一个角度来说,也需要这样一个平台,让无线技术、人工智能和传感器的融合等技术得到非常好的应用。

在企业专网和工业物联网方面,徐晧介绍,在5G设计之初就被认为会成为5G变革行业的代表之一,也是国家积极推动的方向。一座现代化的工厂,里面有工业机器人、手持终端、自动导引运输车(AGV)、计算机视觉、传感器,5G的三大场景都可以非常容易地找到它的应用。除此之外,高通还在推动多种技术,满足工业物联网要求,比如超可靠低时延通信(URLLC),许可、共享和免许可频谱,时间敏感网络(TSN)和定位。

在定位技术上,徐晧介绍,Release 16、Release 17版本中引入了5G的定位,现在Release 16能达到室内3米和室外10米的定位精度,Release 17希望能达到亚米级精度。在工业场景中,所需的精度往往比亚米级精度还要高,这是一个非常好的技术需求,需要持续推动。

通过时间敏感网络(TSN)技术上,徐晧指出,在接收数据的时候,已经能够非常清楚地知道在每个节点,时延是多少。还有,端到端的时间。但是,时间敏感网络(TSN)目前只能打上时间戳,告知网络中的时延是多少,而无法把网络的时延降到最低

“有一次跟一位医疗专家交流的时候,他说我其实并不需要非常炫酷的应用场景,我需要的是一个时延永远不会超过10毫秒或者是X毫秒的承诺。就好比远程医疗或者远程手术,只是单独的一次演示成功是不行的,需要确保每一次都万无一失。这其实是很难的,要求我们把技术做到极致。6G可以解决这个问题,达成这个目标吗?这应该成为我们从商用或者实用角度去考虑的一个非常好的指标。5G做了很多的技术标准,我们也希望这些技术能够真正的得到商用。”徐晧说。

6G的通用趋势:网络架构面临变革

在谈到6G的通用趋势中,徐晧表示,其中一个趋势是5G或6G与人工智能的结合。这样的结合会对网络架构有非常大的改变。此外,很多的人工智能的算法都在云端,只有云端才能达到最高的算法需求。但如果无法达到这种需求,就需要把部分技术放在边缘或本地,这会对网络架构产生比较深远的影响;也会对合理分配终端侧、云端、边缘侧的资源,提供可靠的无线通信提出比较高的要求。

徐晧表示,XR就是这样典型的案例。当谈到元宇宙的时候,通信领域能够提供的就是高速、低时延、可靠的有效连接。关注的一个是网络架构的问题,另一个是传输中的质量管控问题。元宇宙在社交和游戏等层面的问题不是依靠通信技术来解决的。

AI和通信另一个比较好的交集,就是如何用人工智能来解决通信中的某些问题。徐晧认为,通信领域很多算法上都可以找到理论上最优的解决方案,需要用机器学习去解决的无线通信问题是那些人们不擅长的问题;或者说,是那些由于运算量太大,导致人们知道如何解决却没有办法解决的问题。这是人工智能对通信发展有指导意义的一个方向。

最后,徐晧表示,高通希望通过技术创新将5G的潜力发挥到极致。目前所涉及到的技术问题,比如人工智能、增强定位,绿色节能网络、传感等领域的问题,会尽量在5G框架下进行解决。5G框架下难以解决的部分,可以在6G中尝试解决。而看待6G的角度,也更多的是基于5G发展过程中不断持续演进的技术,以及市场需求。在技术研发过程中,也不用把某一个技术打上5G或者6G的标签。(校对/Sky)

责编: 慕容素娟

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邮箱:zhangyq@lunion.com.cn

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集微网记者,关注IC产业,深度报道、企业报道

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