侵权投诉
搜索
更多>> 热门搜索:
订阅
纠错
加入自媒体

王江舟院士深度解析:5G向5.5G升级演进,6G协作通感关键技术

2024-11-25 17:44
物联网智库
关注

作者:王江舟物联网智库 整理

今天,国家数据局向社会公开征求《国家数据基础设施建设指引(征求意见稿)》意见。其中提到,建设高速数据传输网,实现不同终端、平台、专网之间的数据高效弹性传输和互联互通,解决数据传输能力不足、成本较高、难以互联等问题。支持基础电信运营商叠加虚拟化组网、网络协议创新和智能化任务调度等云网融合技术,形成多方快速组网和数据交换能力,支持面向数据传输任务的弹性带宽和多量纲计费。推动传统网络设施优化升级,有序推进5G向5G-A升级演进,全面推进6G网络技术研发创新。

从国家数据局公开征求意见的指引文件中可以看出,我国正在积极推进数据传输网络的优化升级,不仅着眼于当前5G向5G-A的演进,更放眼未来6G网络的研发创新。这与业界对6G前沿技术的探索不谋而合。事实上,6G作为5G的延伸与升华,正受到全球通信业界的高度关注。

近日,中国工程院外籍院士、英国皇家工程院院士王江舟应邀出席“2025中国AIoT产业年会暨万物智联2.0前瞻洞察大典”,并在会上发表重磅演讲《6G网络协作通感关键技术》。王院士从应用场景、主要挑战和关键技术三个维度,为我们揭示了6G技术的神秘面纱。本文对王院士的演讲进行整理。

关键观点

未来的6G网络是通感算智深度融合、空天地一体全域覆盖的新一代移动信息网络。通感一体化技术赋能通信网络感知世界,助力“万物互联“ 与“数字孪生”。

当前,5G网络的大连接、高速率、低时延三角能力已经走进千家万户,赋能千行百业。而6G作为下一代移动通信技术,在5G基础上增加了新的三角能力,网络化通感一体,通算智一体和空天地一体,形成了国际电联定义的6G六大能力。网络化通感一体,是6G六角能力的重要一角。

通感融合赋能一网多能新业态,在低空经济/监管、车联网、智慧工厂等场景发挥重要作用,保障相关业务的顺利开展。

我们为什么需要6G?

王院士从实际应用场景出发,揭示了5G技术在垂直行业应用中存在的局限性。

尽管我国移动通信技术发展迅猛,5G基站的数量已超过400万,5G技术在数据传输速率和网络容量方面相较于4G有显著提升,并对普通消费者带来了诸多便利,然而在垂直行业的应用却显得不及预期。

5G尚未普及的原因是其设计过于统一,尚未满足行业应用的需求。

以行业应用为例,我们期望实现高速率、大容量以及极低的端到端延迟。特别是在许多垂直行业,例如机器人自动化智能工厂,对延迟的要求极为严格,必须非常小。目前,5G设备体积庞大,不仅体积大,而且信号抖动剧烈、稳定性不够,因此难以投入大规模使用。尽管5G在远程操作方面被广泛讨论,但我们是否真正见过5G远程操作的实例?实际上很少见,原因在于5G技术尚未达到远程操作所需的技术标准。因此,我们期待5.5G技术能够为垂直行业带来一些应用,同时我们还需要考虑下一代移动通信系统——6G移动通信技术的发展。

我们为什么需要6G?

主要是为了更好地服务特定行业用户,6G需更专注于垂直行业应用。6G设计的关键之一是实现物理与虚拟世界的深度融合,这是5G未完全实现的。为此,技术设计需采用新思路,融合通信、感知、计算、人工智能等信息技术,并进行一体化设计。目标是通过协同效应,实现远超单独部分之和的综合效果。

未来的6G网络是通感算智深度融合、空天地一体全域覆盖的新一代移动信息网络。通感一体化技术赋能通信网络感知世界,助力“万物互联“ 与“数字孪生”。

应用场景低空经济

通信感知一体化是至关重要的,它不仅仅涉及全面的信息服务,更致力于为中端用户提供精确的感知信息。以我国当前对低空经济的重视为例,低空经济已被视为国家经济发展的一个重要方向。然而,发展低空经济的关键之一在于提供精准的感知服务,例如,我们需要确切了解无人机的具体位置、移动方向以及速度等信息。

车联网

车联网在3G标准中的部署已完成,但未引起广泛关注。目前,我们正集中资源发展车联网和路面协同技术,这需要建立新网络。然而,由于5G网络已投入巨额资金,再建新网络会增加财务压力,导致自动驾驶测量网络发展缓慢。我们期待在6G时代,能提供全面的车联网服务,助力驾驶技术进步。

智慧工厂

自动驾驶技术构成了智能工厂领域的一个关键分支。目前,我们已经实现了黑灯工厂的运作,而构建全智能工厂更是成为了发展的关键。在智能工厂的运作中,设计监测与园区管理发挥着至关重要的作用。通信感知一体化所面临的主要挑战:首先,当目标在多个方向上散射时,我们如何准确理解这些反射信号的特性?鉴于我们致力于服务低延迟经济,我们必须深入理解信道的闪烁特性。其次,面对多个目标时,我们如何有效地将它们区分开来?最后,我们如何利用移动网络来增强感知能力?对于运营来说,网络是最宝贵的资源。因此,如何通过多节点感知来优化网络,进而提高我们的感知效率,这三大问题构成了我们研究的核心。

当前,5G网络的大连接、高速率、低时延三角能力已经走进千家万户,赋能千行百业。而6G作为下一代移动通信技术,在5G基础上增加了新的三角能力,网络化通感一体,通算智一体和空天地一体,形成了国际电联定义的6G六大能力。网络化通感一体,是6G六角能力的重要一角。

通感融合赋能一网多能新业态,在低空经济/监管、车联网、智慧工厂等场景发挥重要作用,保障相关业务的顺利开展。

主要问题

在协作感知系统中,当发送的波束击中目标时,信号会向各个方向散射。以车辆目标为例,散射现象在不同方向上均有体现(如图中橙色虚线所示)。这些方向上的散射特性需要通过信道模型来详细描述。在实际应用中,通常会遇到多个感知目标同时存在的复杂情况,因此,如何检测并感知这些多个目标,成为了一个亟待解决的问题。此外,感知系统中涉及多个节点时,如何有效地利用这些节点进行协作,以提高感知精度,是探索协作感知潜力的关键所在。以上是我们面对的主要问题。

针对网络通感存在的问题,王院士及团队提出了一系列创新的解决方案。

在散射特性研究方面,针对网络协作通感中具体特性不明确的挑战,我们提出了一个散射特性模型,用以描述入射波与目标相互作用时方向变化的特性,为后续的研究工作打下了坚实的基础。

在多目标检测方面,针对网络协作通感中一个波束内可能包含多个目标的难题,我们开发了多目标检测和感知技术,以充分发挥网络协作通感的性能。

在多节点协作方面,考虑到网络中存在大量节点,我们提出了利用这些广泛分布的节点收集的感知数据,以提升感知性能并降低节点选择和数据传输的成本。

关键技术散射特性

在感知任务中,了解目标的散射特性至关重要,而雷达散射截面积(RCS)作为评估目标散射特性的重要参数,在通信感知一体化技术中发挥重要作用。RCS是用来描述目标对雷达辐射的散射特性的物理量,它度量目标在雷达波照射下所产生的回波强度。

多目标感知

多目标检测、分辨与感知是网络协作通感的重要应用场景。在多目标感知方面,当实际环境中一个波束内存在多个目标时,如何对多目标进行检测、分辨和感知?我们需要进行多维精确估计,包括目标个数、目标方位、距离、径向速度等参数。

实际感知环境中,一个波束内会存在多个目标,如何对多目标进行检测、分辨和感知是需要重点解决的问题。

多节点协作

在多节点协作方面,多节点数据智能融合提升感知精度并降低数据传输开销。我们提出了多节点数据智能融合算法,以及动态感知簇和环状组网结构,以实现高效率高精度感知。

在协作感知中,使用多个接收节点的感知数据可以提升感知精度。具体地,多节点数据有多种数据融合方式,例如软融合是将接受的原始信号进行合并处理,而硬融合是每个接收节点计算感知结果后再进行合并。然而,软融合面临数据传输量大,数据处理复杂的问题,而硬融合尽管传输开销小,但融合后感知精度低。因此,我们希望实现感知精度与传输开销的平衡,实现高精度高效率的感知。我们提出了数据智能融合方法,多接收节点各自测量目标到达角与时延并上传定位服务器,服务器智能联合多节点测量角度、时延,估计目标位置,通过交替优化目标位置与节点权重获得最优解。可以发现智能融合方法精度与软融合相当,但传输开销可以有效降低。

总结:6G技术的应用场景广泛,主要集中在垂直行业。通过解决目标散射、多目标区分和网络协作感知等问题,关键技术包括散射特性、多目标检测、多节点协作。

在此,物联网智库特别感谢王院士的重磅演讲。我们可以期待6G技术在通信感知一体化方面取得重大突破,为6G网络的应用场景提供强有力的技术支持,推动6G技术在垂直行业的广泛应用。

       原文标题 : 王江舟院士深度解析:5G向5.5G升级演进,6G协作通感关键技术

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

    通信 猎头职位 更多
    文章纠错
    x
    *文字标题:
    *纠错内容:
    联系邮箱:
    *验 证 码:

    粤公网安备 44030502002758号