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现在就谈6G?别胡说八道了…

时间:2019-04-04 作者:Loring Wirbel,EE Times特约作者 阅读:
如果5G Release 16以及之后的版本仍不切实际,6G就还是只是天马行空的小说情节。

自从「第三代合作伙伴计划」(3G Partnership Project,3GPP)开始主导标准订定,已有35年发展历史的数字蜂巢式通讯标准一直循着可预测的轨迹前进;当3GPP起草某个世代的通讯标准时,就可以推测下一代技术,就算下一代技术最基本的框架还需要好几年的时间才会成形。

这种推测导致了市场对4G与5G通讯技术的炒作、甚至是胡言乱语…而对于仍在萌芽阶段的6G通讯,即使拥有最厉害的水晶球,恐怕也很难看清2020年之后的十年会是什么模样。

6G的不确定性有两个主要原因:首先,「手机疲劳」(handset fatigue)抑制了终端使用者对不断升级之新型手机的热情,因此新一代通讯标准的定义几乎只靠基础设施的升级。而软件定义网络(SDN)网络功能虚拟化(NFV)等「软功能」(soft-function)趋势,将驱动基地台以及远程射频收发模块(remote radio head)的发展,这可能使得软件交换机(soft switches)以及SDN控制器的功能级看起来彻底虚弱。

其次,不确定性来自地域与政治性因素。中国对5G/6G骨干网络的大举投资,可能会使得来自中国厂商与服务供货商的工程师在未来十年将牢牢掌握主导地位;当华为(Huawei)、中兴(ZTE)以及其他中国厂商的工程师加速在4G/5G的投资,他们对诸如窄频物联网(NB IoT)等技术领域的实质贡献是良性的,即使不完全有益。不过中国所设想的是一个更受中央控制的6G无线网络,点对点子网(ad-hoc subnets)通讯协议以及「刚刚好」的带宽,可能与美国和欧洲厂商的工程师们想要的大相径庭。

基础建设的某些趋势看来显而易见;其中一个是,软件功能的较低成本似乎使得SDN/NFV成为将来的网络交换器以及基地台的必然结果。但事实证明,可预料的必然结果也有例外──从小型基地台(small cell)、微型基地台(picocell)到毫微微基地台(femtocell)的分类细度,是可推定的5G自然发展途径,但广泛扩散的毫微微基地台架构模型,却尚未达到预期中的市场现实发展程度。用户与服务供货商在邻近区域以及单一建筑的等级忍受更粗糙的基地台分类,只因为那样的解决方案比在每一个家庭的客厅里都布署一个基地台便宜得多。

相似的,以随选拨接带宽(dial-up bandwidth on demand)为特征的点对点网络,看来是6G的既定条件;但意外的市场需求或是转变,有可能改变那些期望。

没那么快

在2018年就开始讨论6G的讽刺之处在于,那时候第一轮的5G标准──也就是3GPP的Release 15──还在定义草案的阶段。最保守的预测是,被包装为Release 16与17的附加标准,将会在下一个十年的中期阶段开始讨论;许多分析师也预期还会有更多版本的5G标准,这可能会使得6G的早期实现被推迟到2030年或更之后。

在此同时,由于三个明显的原因;市场对5G布署的兴趣缺缺:

首先,160MHz通道以及4×4多输入输出(MIMO)天线的崛起,在理论上可达到10Gbps的速率,在手机上转换为数百Mbps;听起来很不错,但服务供货商一直在价格与这类功能升级的好处上针对使用者进行调查,而他们的调查结果让人怀疑那种速率对传统智能型手机来说是否有必要。

其次,5G的目标是支持对需要低延迟、容错、快速故障转移(fast failover)以及超高可靠度的关键任务应用;紧急救难人员的无线电网络显然可以应用这些功能,但像是警政或是医疗救护无线电子网络的使用者,是否愿意承担布署5G的主要成本?

而5G的终极目标,也就是物联网与自动驾驶车辆的连结性,则是存在完全相反的问题。这类网络必须支持上万个低数据速率节点,在像是LTE Category 0等特殊网络上的运作一直很强大,但工业与车用网络无法承担布署5G的成本。

从服务供货商的角度来看,5G的布署难题在3GHz以下的频段已够糟糕。对大多数灵活的次3GHz服务来说,营运商需要开通各种小型基地台服务,包括微微基地台与毫微微基地台;这在2010到2015年之间曾有过试验,吸引了少数使用者也经历了亏损。较新的服务,像是在11GHz频段提供的长距离毫米波应用,会需要更多专属设备,可能会吸引一些新的生意──但前提是新的商业用户能媲美军用毫米波使用者的多元化。

有部分服务供货商已经选择关注可用频段子集,例如Verizon已经将大部分资金投注于28GHz与39GHz频段,并将之称为5G;但美国联邦通讯委员会(FCC)在两年前定义的28、37与39GHz区块有11GHz的新频谱还未拍卖,FCC新定义的64~71GHz频段则更模糊不清,那些区块还在尚未完全特征化的混沌状态。

毫无疑问,当网络设备业者吹嘘5G技术带来的承诺,使用者与营运商都不太确定。就算在看来确实有潜力的市场,例如车用通讯(V2X),现有的LTE网络也必须与一系列IEEE标准以及专属技术竞争。高通(Qualcomm)与华为都在推广Cellular V2X (C-V2X),该技术是LTE Direct的衍生,在3GPP Release 12导入、针对自驾车的长距离装置对装置(D2D)通讯协议;但C-V2X必须与以IEEE 802.11p为基础的车用网络竞争,也就是一种车用的衍生Wi-Fi技术。

V2X支持者在一开始预测,V2X服务市场在2020年可达400亿美元,相关零组件与硬件市场则可在2025年达到360亿美元;但现实情况已经让他们感到气馁。而上述的市场碎片化发展,可能会在其他垂直市场领域重现。

有梦就会成真?

很多广泛的领域被故意排除在5G标准发展之外,例如地面蜂巢式网络与卫星通讯的整合,具备点对点链接功能之超密集(ultradense)蜂巢式网络的定义,依循SDN/NFV模型的更复杂可重配置硬件,以及对可穿戴式通讯装置的全神贯注。从实际带宽的立场来看,6G支持者在讨论的是为终端使用者带来1~100Gbps的速度,以及将多用户MIMO元素扩展到上千个天线节点。

这些功能集对基础建设之设备以及网络测试领域有直接利益,因为骨干网络会需要新的交换与传输。不过几乎在所有的情况下,这类服务会需要同时被「卖」给服务供货商与终端使用者,因为使用案例仍在初生阶段。

有部分支持者认为,6G将主要服务IoT与V2X市场;尽管其节点将会使得传统蜂巢式通讯相形见绌,我们将再回到「低带宽使用者补贴一个以高带宽优势定义之网络」的问题,而这种优势很难透过聚焦于IoT的应用来实现。如果5G Release 16以及之后的版本仍不切实际,6G就可能还是只是天马行空的小说情节。

因为胡说八道从来不会停止,天马行空的分析师们已经在讨论7G网络,据说将实现「太空通讯漫游」(space roaming,中央因特网协议节点会与多个卫星网络通讯);甚至是8G──其定义尚未超越「超高保真度」(ultrahigh fidelity)沉浸式网络。但重要的是,请记得3GPP才刚在去年10月公布核心5G无线电通讯协议,以及IP网络层转换,还没有真正定义出6G项目。至于7G与8G,那些提案只存在于未来学家Ray Kurzweil追随者所定义的某个奇点世界。

 (原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体EETimes,参考链接: Infrastructure Focus Clouds Bull View on 6G ,by Loring Wirbel,作者为拥有超过30年资历的通讯技术专家;编译:Judith Cheng,EETTaiwan)

 

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