5G进入下半场,卫星通信和XR等领域有望取得突破

时间:2024-08-13 20:56:01编辑:揭秘君

界面新闻记者 | 崔鹏

界面新闻编辑 | 文姝琪

长久以来,通信产业从2G、3G、4G发展到5G,移动通信技术大概按照每十年一个代际的速度向前发展。

进入5G时代后,为了实现全球技术演进的协同,全球最大的国际通信标准组织3GPP会定期将一批5G技术标准冻结,也就是5G Release版本。

目前5G总共规划了6个Release版本,当下最新版本是2月底即将冻结的Release 18(简称Rel-18),它与随后的Rel-19和20被统称为5G Advanced(简称5G-A)。

2月26日,在西班牙巴塞罗那开展的世界移动通信大会(MWC)上,中国移动等多家公司也发布了5G-A的最新商用计划。

今年是5G发展的第五个年头,工信部一直在鼓励推动5G-A的发展。对于用户来说,5G-A最直观的感受是速度的巨大提升,5G速度将达到每秒10GB。

伴随着5G速率的进一步提升,相关应用数量在不断增加,用户对观看视频、打视频电话等体验的要求也越来越高。工信部在推动的信号升级计划,就会重点提升用户在移动过程中的信号切换体验。

5G-A不仅是5G发展进场的下半场,也被视为6G研究的初始阶段,两者相互交织密不可分。

从Rel-18开始,产业界已经对XR(扩展现实)、卫星通信和无源物联网等领域进行了诸多探索,在人工智能技术加持下,这些领域将有更多成熟的应用落地。

无论是通信产业、互联网产业还是民用航天产业,也都将受益于5G-A的技术进步,并最终改变终端用户的体验。

聚焦人工智能研究

在5G-A未来的发展中,行业将重点研究面向下一代无线接入网络的人工智能(AI)和机器学习技术(ML)。人工智能有望在信道反馈、波束管理和精准定位方面发挥重要作用。

高通公司与国内几大电信运营商、无线通信标准组织和通信企业有广泛合作。高通技术与标准副总裁李俨告诉界面新闻,在Rel-19标准的研究中,将采用类似于生成式人工智能的概念,也就是“two side”信道反馈。

该技术能将发射和接收端数据进行结合,通过AI运算来优化对信道的识别与感知,提升用户的网络下行吞吐量,并减少上行开销。

人工智能还将被应用在网络侧,来优化无线网络的控制,提高移动性管理能力。

在5G-A阶段,运营商有望借助于AI直接和辅助定位模型,面向不同的室外和室内场景,提升定位精度,精准识别和预测用户的切换方向,并选择对应的基站进行监管。

这能让基站及时接入切换进来的手机,改善用户在物理空间移动过程中的信号切换体验。

XR的核心难题有望被解决

目前XR最敏感的问题就是时延和掉帧问题,在Rel-19版本中将重点增强这方面的性能,极大改善XR的应用体验。

采用多通道传输的方式后,将多个链路捆绑在一起,当一个通道出现问题时,其他通道仍然可以正常工作,从而降低整体拥堵的概率,提高可靠性。

业界还需要考虑如何在多个通道之间进行数据合并,以及在丢失包时如何快速恢复的问题。这个过程的难度很大,因为所有操作都需要在1~2毫秒内完成,但完成后的体验提升将是显著的。

在高通与工体合作的XR实验场景中,经过技术优化,一个小区能支持的用户数量提升了3倍,这使在小区范围内组织XR电竞赛事成为可能。

更值得关注的是,在去年苹果发布Vision Pro之后,如果出货量达到预期,市场反响不错,也将直接推动整个XR乃至元宇宙产业的发展。

卫星通信发展提速

随着低空经济话题这两年越来越热门,NTN(Non-Terrestrial Network非地面网络)也备受关注,它主要覆盖在空中运行的通信网络。

目前业界主要聚焦在MEO/LEO(中/低地球轨道)卫星和GEO(地球静止轨道)卫星两大类。其中GEO卫星位于36000公里以上的地球静止轨道,用户与卫星之间的相对位置保持不变。

而LEO(低地球轨道)卫星位于500至1200公里的高度,目前比较热门的卫星互联网业务大多依赖于此。比如马斯克SpaceX公司的Starlink卫星就部署在600公里高度。

低轨卫星距离地面较近,信号强度较大,需要实现大带宽的通信,并且保持良好的通信质量。

在此前的技术方案中,产业采用的是弯管方式,即通过卫星进行信号转发,所有的处理工作都放在地面。未来在Rel-19版本中,卫星将成为一个基站,负责处理这些信号。

将信号处理前移有很多好处。首先能提高信噪比,提高接收的可行性。因为转发去卫星再发回地面会产生额外的两倍噪声,直接在卫星上处理只会产生一倍噪声。

其次,星间协调将成为可能,卫星之间能通过激光链路进行通信,实现空中的多传输体分级,让两个卫星进行协同。

在未来一两年中,随着低轨卫星数量的增加,更多民营资本开始介入卫星通信领域,未来将有能力做几兆带宽的网络速率。

比如SpaceX与T-Mobile的合作,将卫星连接到手机,已经开始进行基础短信类的测试,h甚通话能力的测试也在预期之内。而AST SpaceMobile的进度更快,已经在手机上提供大于1兆速率的上网服务以及通话服务。

无源物联网有望成为现实

在Release 19中也特别提出了一个概念:Ambient IoT(无源物联网)。

在当下的通信领域,所有设备都需要配备电池,电池的体积决定了整个设备的大小。但用户需要的某些功能其实功耗很低,自然环境中的蓄电就能满足,不需要独立的电池。

将自然界中的能量收集起来后,可以用反射或者放大的方式再把信号发出来。去掉电池后,仅含天线和半导体元器件的设备就能做得小巧轻薄,像印刷卡片一样贴在任何物品上,实现类似于RFID(射频标签)的无源。

如果将设备的功耗做到很小,比如只有1毫瓦,就能实现在几米范围内的信号传输。在这个框架下,3GPP还允许将范围做得更大,通过持续收集能量的方式,在固定时间之后将这些能量释放出来,就可以传输得更远。

Ambient IoT就可以实现这个更远的传输,这项功能的开发对整个物联网,尤其是低功耗、低成本的物联网有巨大的推动作用。

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