新型 6G 網路正在研發中。它們能徹底消除訊號盲區嗎?

下一代 6G 技術可能會“實現我們今天甚至無法想象的應用”

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

如圖所示的 5G 蜂窩塔僅為地球約 10% 的區域提供服務。下一代 6G 網路可能能夠擴大覆蓋範圍。

在一個學校、商業、個人生活和緊急通訊日益透過手持裝置進行的世界中,高速網際網路接入已變得至關重要。但令人驚訝的是,美國仍然有大片地區缺乏足夠快的寬頻或蜂窩網路連線。一種潛在的解決方案可能是第六代蜂窩網路,專家表示,該網路將在地面覆蓋選項中增加一個天基系統。這種 6G 網路最終可以將整個國家連線到高速資料,但其開發仍處於早期階段。

參加視訊會議和流式傳輸高畫質影片等活動可能需要 25 兆位元/秒的下載速度。但根據聯邦通訊委員會最新的寬頻進展報告,2019 年,4.4% 的美國人無法達到這種速度。在農村社群(17%)和部落土地(21%),無法可靠訪問網際網路的比例分別高出大約四到五倍,這加劇了數字鴻溝,對本已服務不足的社群造成了 disproportionate 影響。

今年夏天,聯邦政府採取措施,透過擴充套件現有寬頻基礎設施來提高連線性。6 月下旬,拜登政府宣佈承諾撥款 424.5 億美元用於“寬頻公平、接入和部署 (BEAD)”計劃,這是一項旨在為所有美國居民提供可靠高速網際網路接入的聯邦倡議。該專案強調寬頻連線,但一些研究人員認為,更強大的蜂窩連線最終可能會繞過對有線網際網路的需求。


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6G 網路仍處於早期開發階段,甚至還不清楚該網路的速度會有多快。每一代新的無線技術都由聯合國國際電信聯盟 (ITU) 定義為具有特定的上傳和下載速度範圍。6G 的這些標準尚未設定——國際電聯可能會在明年年底設定——但行業專家預計它將比目前的 5G 網路快 10 到 1000 倍。它將透過使用比其前代產品更高頻率的無線電波來實現這一點。這將提供更快的連線,並減少網路延遲。

弗吉尼亞理工大學電氣與計算機工程教授、領先的 6G 研究員 Lingjia Liu 表示,無論新網路的速度有多快,它都可能實現未來的技術。“Wi-Fi 提供了良好的服務,但 6G 的設計目的是提供比您的家庭路由器更好的服務,尤其是在延遲方面,以滿足不斷增長的遠端工作人員的需求,”Liu 說。這可能會導致一波新的應用程式浪潮,這些應用程式在當前的網路速度下是難以想象的。例如,您的手機可以充當路由器,自動駕駛汽車可能能夠幾乎瞬間地相互通訊,移動裝置可能會變得完全擴音。“6G 的速度將實現我們今天甚至無法想象的應用。該行業的目標是在這些應用出現時,準備好全球覆蓋和支援,”Liu 說。

儘管 6G 的理論速度聽起來令人興奮,但之前的 5G 網路也聲稱提供閃電般快速的連線。但世界上許多地方的人們仍然缺乏 5G 基礎設施;即使是旨在利用 5G 的裝置也必須包括回退到 4G 和 3G 連線的能力,如果並且只有在這些較慢的網路是唯一可用的選項時。“5G 蜂窩網路的覆蓋範圍目前僅佔地球表面的約 10%,”德克薩斯大學奧斯汀分校的研究中心 6G@UT 的主任 Jeffrey Andrews 說,該中心致力於在不久的將來支援 6G 蜂窩網路的底層技術。Andrews 說,在 6G 時代,覆蓋範圍可能會發生巨大變化,因為新一代網路將部分基於太空,使其能夠覆蓋比地面前代產品更大的地球區域。“我認為利用太空系統提供全球覆蓋將是 6G 時代的一項革命性方面,”Andrews 說。

目前 6G 的研發工作重點是建立由低地球軌道 (LEO) 衛星和無人駕駛飛行器組成的非地面網路。這些網路的運營成本預計僅為 5G 的一小部分,5G 主要依賴於地面光纖電纜和蜂窩塔。Andrews 表示,利用已經在開發中的 LEO 星座將使 6G 能夠提供比 5G 更便宜的連線,5G 需要時間和金錢在全國範圍內安裝光纖,包括在人口相對稀少的地區。

這些人口稀少的地區是 BEAD 計劃的主要目標——因此,如果 BEAD 將整個國家連線到現有寬頻網路,6G 全球覆蓋是否還有必要?儘管 BEAD 的投資是彌合數字鴻溝的一步,但一些專家質疑其潛力。BEAD 根據 FCC 的寬頻地圖向每個美國州和地區分配資金,該地圖因各種不準確之處而受到電信行業的審查。早期版本地圖在超過 400 萬個地點受到質疑。

芝加哥大學資料科學研究所網際網路公平倡議主任 Alexis Schrubbe 說:“我無法低估在建立這張地圖時做出資料決策的方式將對後代產生影響。”“這張地圖可能是聯邦政府有史以來建立的風險最高的資料產品。”這使其缺陷極其重要。根據 Schrubbe 的說法,用於識別此地圖的寬頻可服務位置的演算法在分析美洲原住民土地和農村地區時經常出錯——這些地區正是非常需要更多連線的典型例子。

即使 FCC 繼續開發其寬頻地圖,以便更好地瞭解覆蓋需求在哪裡,該地圖的問題也意味著 6G 最終可能能夠更快、更便宜地連線美國的每個裝置。Schrubbe 認為這兩種技術是互補的。“它們協同工作,”她說。“與其說一種技術在與另一種技術競爭,不如說如果我們在美國擁有更完善的分散式傳輸系統,它將為這些技術的進一步發展開闢道路。”

諾基亞貝爾實驗室無線電系統研究主管 Harish Viswanathan 表示,6G 將改進前幾代技術的另一種方式是它使用人工智慧的方式。“我認為我們將在 6G 中看到大量人工智慧的應用,遠遠超過我們在 5G 中打算做的,”Viswanathan 預測。人工智慧將透過即時分析資料使用情況來幫助現有網路節省能源,並在資料處理和上傳速度方面發揮關鍵作用。“機器學習,特別是我們稱之為人工智慧的深度學習,在其他領域取得了重大進展,”Viswanathan 說。“這些工具現在與我們的無線通訊相關。”

第六代通訊技術可能帶來革命性的前景,但在一段時間內不會取代現有網路:今年早些時候,國際電聯估計 6G 要到 2030 年才能向消費者提供。

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