新型 6G 网络正在研发中。它们能彻底消除信号盲区吗?

下一代 6G 技术可能会“实现我们今天甚至无法想象的应用”

Drone POV of Rural America Telecommunications 5G Communications Tower in Western USA

如图所示的 5G 蜂窝塔仅为地球约 10% 的区域提供服务。下一代 6G 网络可能能够扩大覆盖范围。

在一个学校、商业、个人生活和紧急通讯日益通过手持设备进行的世界中,高速互联网接入已变得至关重要。但令人惊讶的是,美国仍然有大片地区缺乏足够快的宽带或蜂窝网络连接。一种潜在的解决方案可能是第六代蜂窝网络,专家表示,该网络将在地面覆盖选项中增加一个天基系统。这种 6G 网络最终可以将整个国家连接到高速数据,但其开发仍处于早期阶段。

参加视频会议和流式传输高清视频等活动可能需要 25 兆比特/秒的下载速度。但根据联邦通信委员会最新的宽带进展报告,2019 年,4.4% 的美国人无法达到这种速度。在农村社区(17%)和部落土地(21%),无法可靠访问互联网的比例分别高出大约四到五倍,这加剧了数字鸿沟,对本已服务不足的社区造成了 disproportionate 影响。

今年夏天,联邦政府采取措施,通过扩展现有宽带基础设施来提高连接性。6 月下旬,拜登政府宣布承诺拨款 424.5 亿美元用于“宽带公平、接入和部署 (BEAD)”计划,这是一项旨在为所有美国居民提供可靠高速互联网接入的联邦倡议。该项目强调宽带连接,但一些研究人员认为,更强大的蜂窝连接最终可能会绕过对有线互联网的需求。


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6G 网络仍处于早期开发阶段,甚至还不清楚该网络的速度会有多快。每一代新的无线技术都由联合国国际电信联盟 (ITU) 定义为具有特定的上传和下载速度范围。6G 的这些标准尚未设定——国际电联可能会在明年年底设定——但行业专家预计它将比目前的 5G 网络快 10 到 1000 倍。它将通过使用比其前代产品更高频率的无线电波来实现这一点。这将提供更快的连接,并减少网络延迟。

弗吉尼亚理工大学电气与计算机工程教授、领先的 6G 研究员 Lingjia Liu 表示,无论新网络的速度有多快,它都可能实现未来的技术。“Wi-Fi 提供了良好的服务,但 6G 的设计目的是提供比您的家庭路由器更好的服务,尤其是在延迟方面,以满足不断增长的远程工作人员的需求,”Liu 说。这可能会导致一波新的应用程序浪潮,这些应用程序在当前的网络速度下是难以想象的。例如,您的手机可以充当路由器,自动驾驶汽车可能能够几乎瞬间地相互通信,移动设备可能会变得完全免提。“6G 的速度将实现我们今天甚至无法想象的应用。该行业的目标是在这些应用出现时,准备好全球覆盖和支持,”Liu 说。

尽管 6G 的理论速度听起来令人兴奋,但之前的 5G 网络也声称提供闪电般快速的连接。但世界上许多地方的人们仍然缺乏 5G 基础设施;即使是旨在利用 5G 的设备也必须包括回退到 4G 和 3G 连接的能力,如果并且只有在这些较慢的网络是唯一可用的选项时。“5G 蜂窝网络的覆盖范围目前仅占地球表面的约 10%,”德克萨斯大学奥斯汀分校的研究中心 6G@UT 的主任 Jeffrey Andrews 说,该中心致力于在不久的将来支持 6G 蜂窝网络的底层技术。Andrews 说,在 6G 时代,覆盖范围可能会发生巨大变化,因为新一代网络将部分基于太空,使其能够覆盖比地面前代产品更大的地球区域。“我认为利用太空系统提供全球覆盖将是 6G 时代的一项革命性方面,”Andrews 说。

目前 6G 的研发工作重点是创建由低地球轨道 (LEO) 卫星和无人驾驶飞行器组成的非地面网络。这些网络的运营成本预计仅为 5G 的一小部分,5G 主要依赖于地面光纤电缆和蜂窝塔。Andrews 表示,利用已经在开发中的 LEO 星座将使 6G 能够提供比 5G 更便宜的连接,5G 需要时间和金钱在全国范围内安装光纤,包括在人口相对稀少的地区。

这些人口稀少的地区是 BEAD 计划的主要目标——因此,如果 BEAD 将整个国家连接到现有宽带网络,6G 全球覆盖是否还有必要?尽管 BEAD 的投资是弥合数字鸿沟的一步,但一些专家质疑其潜力。BEAD 根据 FCC 的宽带地图向每个美国州和地区分配资金,该地图因各种不准确之处而受到电信行业的审查。早期版本地图在超过 400 万个地点受到质疑。

芝加哥大学数据科学研究所互联网公平倡议主任 Alexis Schrubbe 说:“我无法低估在创建这张地图时做出数据决策的方式将对后代产生影响。”“这张地图可能是联邦政府有史以来创建的风险最高的数据产品。”这使其缺陷极其重要。根据 Schrubbe 的说法,用于识别此地图的宽带可服务位置的算法在分析美洲原住民土地和农村地区时经常出错——这些地区正是非常需要更多连接的典型例子。

即使 FCC 继续开发其宽带地图,以便更好地了解覆盖需求在哪里,该地图的问题也意味着 6G 最终可能能够更快、更便宜地连接美国的每个设备。Schrubbe 认为这两种技术是互补的。“它们协同工作,”她说。“与其说一种技术在与另一种技术竞争,不如说如果我们在美国拥有更完善的分布式传输系统,它将为这些技术的进一步发展开辟道路。”

诺基亚贝尔实验室无线电系统研究主管 Harish Viswanathan 表示,6G 将改进前几代技术的另一种方式是它使用人工智能的方式。“我认为我们将在 6G 中看到大量人工智能的应用,远远超过我们在 5G 中打算做的,”Viswanathan 预测。人工智能将通过实时分析数据使用情况来帮助现有网络节省能源,并在数据处理和上传速度方面发挥关键作用。“机器学习,特别是我们称之为人工智能的深度学习,在其他领域取得了重大进展,”Viswanathan 说。“这些工具现在与我们的无线通信相关。”

第六代通信技术可能带来革命性的前景,但在一段时间内不会取代现有网络:今年早些时候,国际电联估计 6G 要到 2030 年才能向消费者提供。

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