了解 5G 和 6G 連接的挑戰(zhàn)，并在正確的時(shí)間推出正確的產(chǎn)品

5G 的采用正在進(jìn)行中，企業(yè)和零售行業(yè)的早期采用者正在享受固定無線接入的好處。由于 5G 提供的速度和低延遲，這種“剪線”仍然向前邁出了一大步。在工業(yè)領(lǐng)域，特別是在智能工廠應(yīng)用中，私有 5G 網(wǎng)絡(luò)正在成為基石，這主要是由于新的中頻頻譜的可用性以及企業(yè)可以利用它的選擇。

企業(yè)5G

2020 年，美國聯(lián)邦通信委員會 (FCC) 為 3.55 至 3.7 GHz 范圍內(nèi)的一般授權(quán)接入 (GAA) 提供了 150 MHz 的主要中頻頻譜——也稱為公民寬帶無線電服務(wù) (CBRS)，部分C 波段——隨后通過拍賣 105獲得優(yōu)先訪問許可證 (PAL) ，籌集了 45 億美元。最近，F(xiàn)CC 完成了108 號拍賣，通過 73 輪競標(biāo)籌集了 4.278 億美元。此次拍賣旨在填補(bǔ)農(nóng)村地區(qū)的無線空白，包括 2.5 GHz 頻段的 8,017 個(gè)縣覆蓋許可證，覆蓋每個(gè)縣的 49.5 MHz、50.5 MHz 和 17.5 MHz 塊。

釋放頻譜是FCC 5G FAST 計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃旨在更新基礎(chǔ)設(shè)施政策并促進(jìn)私營部門的 5G 投資，以造福消費(fèi)者和企業(yè)。該計(jì)劃包括使用 C 頻段的衛(wèi)星運(yùn)營商將其業(yè)務(wù)從頻段的較低 300 MHz(3.7-4.0 GHz)重新打包到較高的 200 MHz(4.0-4.2 GHz)。

第一階段涉及在全國前 50 名計(jì)劃性環(huán)境評估 (PEA) 中的 46 個(gè)中清除 3.7 至 3.82 GHz 的 120 MHz 頻譜，于 2021 年 12 月 5 日結(jié)束。第二階段，清除較低的 120 MHz 頻譜剩余的 PEA 加上全國范圍內(nèi)從 3.82 到 4.0 GHz 的額外 180 MHz — 將于 2023 年 12 月 5 日結(jié)束。這項(xiàng)工作是促進(jìn)美國在 5G 技術(shù)方面優(yōu)勢的綜合戰(zhàn)略的重要組成部分。

如今，企業(yè)可以選擇使用以下任何一種：來自許可無線提供商的頻譜、來自 CBRS 頻段的 GAA 層的共享頻譜，或來自在 FCC 2020 拍賣中購買 CBRS PAL 的組織之一的許可頻譜。

例如，約翰迪爾為其全球總部和位于伊利諾伊州羅克島的制造工廠以及愛荷華州的斯科特縣、迪比克、波爾克縣和黑鷹縣購買了 CBRS 頻譜的 PAL，部署窗口為 2022 年。這是在農(nóng)村地區(qū)擁有依賴自動化和高速連接設(shè)施的大型企業(yè)的典型例子。

在歐洲，企業(yè)客戶還可以通過許可頻譜利用中頻頻譜。5G 頻段 n78(3,500 MHz)，通常稱為 3.5-GHz 5G 頻段或 C 頻段 5G，非常受歡迎。它是經(jīng)過測試和部署最多的 5G 頻率，其受歡迎程度是由于其普遍可用性。它自然受到更高頻率的傳播特性的限制，這允許更細(xì)粒度的許可——例如，在商業(yè)建筑、智能工廠或校園中。

向 5G 的過渡為更多連接的設(shè)備帶來了更高的帶寬和更高的可靠性，但真正的優(yōu)勢在于延遲的減少，特別是對于以前需要有線連接的應(yīng)用程序。除了游戲之外，虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、醫(yī)學(xué)和制造業(yè)正在使用 5G 進(jìn)行模擬訓(xùn)練，以減少物理領(lǐng)域的錯誤。

5G 的較低延遲還有助于減少半自動駕駛汽車對行人、道路建設(shè)和環(huán)境條件等危險(xiǎn)做出反應(yīng)所需的時(shí)間。對于工業(yè)自動化，5G 使機(jī)器能夠?qū)崟r(shí)檢測組件異常、發(fā)送警報(bào)和停止傳送帶，傳感器在幾毫秒內(nèi)做出響應(yīng)。

6G之路

由于速度、低延遲和安全性是工業(yè) 4.0 的重中之重，因此 6G 討論如火如荼也就不足為奇了。2022 年 8 月 18 日，ATIS Next G 聯(lián)盟 (NGA) 發(fā)布了兩份新報(bào)告：“6G 分布式云和通信系統(tǒng)”和“6G 系統(tǒng)的信任、安全和彈性”。這些文件推進(jìn)了 NGA 6G 愿景的“六個(gè)大膽目標(biāo)”基礎(chǔ)中的兩個(gè)。這些目標(biāo)旨在提高信任、安全性和彈性;增強(qiáng)的數(shù)字世界體驗(yàn);跨越網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)各個(gè)方面的成本效率;分布式云和通信系統(tǒng);一個(gè)人工智能原生的未來網(wǎng)絡(luò);和可持續(xù)性。

雖然 5G 主要通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)在智能手機(jī)和其他連接設(shè)備上帶來比 Wi-Fi 更快的互聯(lián)網(wǎng)速度和更高的安全性，但 6G 技術(shù)將提供顯著的改進(jìn)。盡管預(yù)計(jì)要到 2030 年才能投入使用，但 6G 將在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上提供高達(dá)每秒 1 TB 的速度——比 1 Gbit/s 快 1,000 倍，這是當(dāng)今大多數(shù)家庭互聯(lián)網(wǎng)連接上可用的最快速度。

這將釋放廣泛的功能，甚至可能完全消除對智能手機(jī)的需求。這一大膽的愿景來自諾基亞首席執(zhí)行官佩卡·倫德馬克 (Pekka Lundmark )，他在 2022 年世界經(jīng)濟(jì)論壇 (WEF) 上提到了這一點(diǎn)。智能眼鏡和其他可穿戴設(shè)備可能會取代手機(jī)，而 Neuralink 創(chuàng)始人埃隆·馬斯克 (Elon Musk) 正在研究用于大腦的植入設(shè)備。他并不孤單：世界經(jīng)濟(jì)論壇的一位重要成員Yuval Noah Harari預(yù)測，我們很快將有能力通過基因工程來重新設(shè)計(jì)我們的身體，方法是直接將大腦連接到計(jì)算機(jī)，或者創(chuàng)建新的人工智能實(shí)體——有機(jī)實(shí)體。全息通信也可能會受到 6G 的推動。

在最近的IEEE Spectrum 研究中，科學(xué)家們考慮了 6G 的技術(shù)要求和挑戰(zhàn)以及可能實(shí)現(xiàn)“高保真全息社會”的應(yīng)用，其中遠(yuǎn)程用戶將“出現(xiàn)”執(zhí)行從技術(shù)故障排除和維修到遠(yuǎn)程手術(shù)和教育的任務(wù)操作說明。該研究還涵蓋了觸覺互聯(lián)網(wǎng)的概念?！拔覀兿嘈?，各種感官體驗(yàn)可能會與全息圖相結(jié)合，”作者寫道?！盀榇?，使用全息圖作為交流媒介，情緒感應(yīng)可穿戴設(shè)備能夠監(jiān)測我們的心理健康，促進(jìn)社交互動，并改善我們的用戶體驗(yàn)，因?yàn)橛脩魧⒊蔀槲磥砭W(wǎng)絡(luò)的基石。”

注意到的其他用例包括高速“信息淋浴”的概念。在這些熱點(diǎn)中，可以體驗(yàn)移動邊緣計(jì)算和天地一體化網(wǎng)絡(luò)中每秒 TB 的數(shù)據(jù)傳輸率。當(dāng)然，還有很多挑戰(zhàn)，包括對先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的需求、新的硬件基礎(chǔ)設(shè)施和功耗。

與 5G 一樣，6G 將需要大量傳感器和接入點(diǎn)來確保連接性。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)已經(jīng)在研究這一點(diǎn)以優(yōu)化能源使用——例如，通過人工智能驅(qū)動的自我優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，其中一些研究正在應(yīng)用于 5G，特別是關(guān)于數(shù)據(jù)中心。

服務(wù)器、冷卻系統(tǒng)、存儲驅(qū)動器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要大量能源。根據(jù)美國能源部的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心每平方英尺使用的能源是典型辦公樓的 10 到 50 倍。這些數(shù)據(jù)中心加起來約占美國總用電量的 2%。隨著更多設(shè)備(例如高分辨率相機(jī)和傳感器)的連接和更多數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，這個(gè)數(shù)字預(yù)計(jì)會上升。在基礎(chǔ)設(shè)施級別和設(shè)備級別優(yōu)化電力使用至關(guān)重要。6G 非常適合從無線電波中獲取能量的零功率傳感器，因此可以無限期地運(yùn)行。

每一代新一代的連接都伴隨著大量的炒作和興奮——5G 和 6G 也不例外。準(zhǔn)確地說，5G 還處于起步階段，6G 仍然是一個(gè)有遠(yuǎn)見的概念。作為技術(shù)專家，我們有責(zé)任消除炒作，努力與客戶和市場合作，了解我們試圖解決的問題——并在正確的時(shí)間推出正確的產(chǎn)品。