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(wú)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(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì) (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(chēng)為公民寬帶無(wú)線電服務(wù) (CBRS)，部分C 波段——隨后通過(guò)拍賣(mài) 105獲得優(yōu)先訪問(wèn)許可證 (PAL) ，籌集了 45 億美元。最近，F(xiàn)CC 完成了108 號(hào)拍賣(mài)，通過(guò) 73 輪競(jìng)標(biāo)籌集了 4.278 億美元。此次拍賣(mài)旨在填補(bǔ)農(nóng)村地區(qū)的無(wú)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(yíng)部門(mén)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(yíng)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(guó)前 50 名計(jì)劃性環(huán)境評(píng)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(guó)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(guó)在 5G 技術(shù)方面優(yōu)勢(shì)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(lái)自許可無(wú)線提供商的頻譜、來(lái)自 CBRS 頻段的 GAA 層的共享頻譜，或來(lái)自在 FCC 2020 拍賣(mài)中購(gòu)買(mǎi) 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(ài)荷華州的斯科特縣、迪比克、波爾克縣和黑鷹縣購(gòu)買(mǎi)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(lài)自動(dòng)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(hù)還可以通過(guò)許可頻譜利用中頻頻譜。5G 頻段 n78(3,500 MHz)，通常稱(chēng)為 3.5-GHz 5G 頻段或 C 頻段 5G，非常受歡迎。它是經(jīng)過(guò)測(cè)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(guò)渡為更多連接的設(shè)備帶來(lái)了更高的帶寬和更高的可靠性，但真正的優(yōu)勢(shì)在于延遲的減少，特別是對(duì)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(cuò)誤。

5G 的較低延遲還有助于減少半自動(dòng)駕駛汽車(chē)對(duì)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(duì)于工業(yè)自動(dòng)化，5G 使機(jī)器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)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(lái)網(wǎng)絡(luò);和可持續(xù)性。

雖然 5G 主要通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)在智能手機(jī)和其他連接設(shè)備上帶來(lái)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(duì)智能手機(jī)的需求。這一大膽的愿景來(lái)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(huì)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(cè)，我們很快將有能力通過(guò)基因工程來(lái)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(huì)受到 6G 的推動(dòng)。

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(huì)”的應(yīng)用，其中遠(yuǎn)程用戶(hù)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(shuō)明。該研究還涵蓋了觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)的概念?！拔覀兿嘈?，各種感官體驗(yàn)可能會(huì)與全息圖相結(jié)合，”作者寫(xiě)道?！盀榇耍褂萌D作為交流媒介，情緒感應(yīng)可穿戴設(shè)備能夠監(jiān)測(cè)我們的心理健康，促進(jìn)社交互動(dòng)，并改善我們的用戶(hù)體驗(yàn)，因?yàn)橛脩?hù)將成為未來(lái)網(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(dòng)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(duì)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(lái)確保連接性。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)已經(jīng)在研究這一點(diǎn)以?xún)?yōu)化能源使用——例如，通過(guò)人工智能驅(qū)動(dòng)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(chǔ)驅(qū)動(dòng)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要大量能源。根據(jù)美國(guó)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(lái)約占美國(guó)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(huì)上升。在基礎(chǔ)設(shè)施級(jí)別和設(shè)備級(jí)別優(yōu)化電力使用至關(guān)重要。6G 非常適合從無(wú)線電波中獲取能量的零功率傳感器，因此可以無(wú)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(shuō)，5G 還處于起步階段，6G 仍然是一個(gè)有遠(yuǎn)見(jiàn)的概念。作為技術(shù)專(zhuān)家，我們有責(zé)任消除炒作，努力與客戶(hù)和市場(chǎng)合作，了解我們?cè)噲D解決的問(wèn)題——并在正確的時(shí)間推出正確的產(chǎn)品。