一、引述
我們知道,國際移動通信(IMT)是國際電信聯盟(ITU)命名的移動寬帶系統,它是一個家族,目前包括IMT-2000(3G)、IMT-Advanced(4G)和IMT-2020(5G),未來將有IMT-2030(6G)系統。它也表征了寬帶數字蜂窩移動通信技術的發展演進歷程。
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IMT-2000通過一個或多個無線電鏈路提供對固定電信網絡(例如公共交換電信網絡(PSTN)/因特網)支持的范圍廣泛的電信服務和針對移動用戶的其它業務的接入。自2000年以來,IMT-2000得到了不斷的改進,提供IMT-2000詳細無線電接口規范的ITU-R M.1457建議書也已相應更新,是為了提高IMT-2000的能力,引入了新的特性和技術。
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IMT-Advanced是可以跨廣泛的業務和支持高質量的多媒體應用平臺的一種移動系統。與IMT-2000相比,該系統在性能和質量上有了顯著的改進。IMT-Advanced系統可以根據用戶和業務需求,在多用戶環境中以大范圍的數據速率在低到高移動性條件下運行。這種系統提供對廣泛的電信業務的接入,包括由基于分組的移動和固定網絡支持的演進移動業務。ITU-R M.2012建議書提供了IMT-Advanced的詳細無線電接口規范,并進行了相應的更新。
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IMT-2020包含了超越IMT-2000和IMT- advanced的新功能。這些新功能使IMT系統在提供各種服務時更加高效、快速、靈活和可靠。IMT-2020引入了增強型移動寬帶(eMBB)、超可靠低延遲通信(URLLC)和大規模機器類型通信(mMTC)等多種使用場景。除了顯著提高IMT-Advanced提供的數據速率和移動性外,IMT-2020還引入了頻譜效率、延遲、可靠性、連接密度、能效和區域流量容量等優勢,有效支持新興的使用場景和應用。ITU-R M.2150建議書提供了IMT-2020的詳細無線接口規范。
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ITU-R曾研究了推動IMT-Advanced和IMT-2020發展的技術趨勢,研究結果分別記錄在ITU-R M.2038和ITU-R M.2320報告中。自2014年發布ITU-R M.2320報告以來,IMT技術和IMT系統的部署取得了重大進展。IMT系統的能力正在根據用戶趨勢和技術發展不斷更新。
欲詳細了解ITU-R研究的IMT-Advanced和IMT-2020技術發展趨勢報告的請進入:M.2038;M.2320
為此,ITU-R在2022年11月又首次推出了M.2516《地面國際移動通信(IMT)系統2030年及以后的未來技術趨勢》研究報告,該報告提供了考慮到2030年及以后時間框架的地面IMT系統技術趨勢的信息,例如新興技術趨勢和推動因素、增強無線電接口技術和增強無線網絡技術的推動因素。事實上是展望了6G技術的未來及愿景。下述對該報告的內容做一簡要的介紹,若要詳細了解該報告具體內容的請查閱下附件。
附件:Report M.2516(11/2022)《地面國際移動通信(IMT)系統2030年及以后的未來技術趨勢》
該報告考慮到2030年及以后的時間框架,從主要新興業務、應用趨勢和相關驅動因素等方面對地面IMT系統未來的技術方面進行了廣泛的展望。該報告中描述的技術是未來可能應用的潛在技術及推動因素的集合。還描述了地面IMT系統的技術使能工具工具箱,包括通過技術進步及其部署實現IMT的演進。該報告不排除采用任何其它現有技術和未來預期的新興技術。該報告參考了ITU-R的相關資料,包括其建議書、報告、決議及課題等,具體詳見下表1。
表 1:M.2516參考的相關資料
二、新興服務和應用
2030年及以后IMT系統的發展需要徹底重新考慮幾種類型的相互作用。在日益復雜的系統開發中,新技術解決方案的模塊化和互補性的作用變得越來越重要。人工智能(AI)等數據和算法的使用將發揮重要作用,需要技術互補,以確保技術創新相輔相成。這一點尤其重要,因為IMT-2030及以后的作用可被視為一種普及的通用系統,而不僅僅是一種使能技術,從而導致復雜的技術依賴關系。在M.2516中,介紹了新興服務和應用的概要信息,以解釋相應技術開發的需求和動機。它包括了:新興服務和新應用的趨勢;2030年及以后未來技術趨勢的驅動因素
1、新服務和新應用
這里分描述了:潛在的新服務、趨勢和機會;終端的多樣性等。新服務和應用的用戶在面向2030年及以后的IMT技術開發中發揮著重要作用,用戶將需要獲得服務、所需設備以及使用它們的知識。用戶作為體驗者和開發人員積極參與的機會將通過對技術和技能的更深入的理解而增加,從而允許為個性化需求塑造技術。特別是,到2030年及以后,IMT的作用可以被視為一種普遍的通用系統,而不是一種簡單的使能技術,從而導致復雜的技術依賴性。到2030年及以后,IMT的新服務和應用趨勢可以歸納如下表2-1所描述。
表 2-1:IMT-2030新的服務和應用趨勢
2、2030年及以后未來技術趨勢的驅動因素
IMT系統和底層技術的持續發展必須以滿足基本需求的必要性為指導,并在如何幫助社會、最終用戶和價值創造/交付方面進行背景化。這些必要性和關鍵驅動因素詳見下表2-2的描述。在M.2516中,詳細分析了2030年及以后IMT系統的主要驅動因素。
表 2-2:IMT-2030必要性和關鍵驅動因素
三、新興的技術趨勢和推動者
到2030年及以后,IMT-2030催生的新興的技術包括但不限于:人工智能(AI)原生通信的技術;集成傳感和通信的技術;支持通信和計算架構融合的技術;設備對設備(D2D)通信的技術;有效利用頻譜的技術;提高能源效率和降低能耗的技術;原生地支持實時業務和通信的技術;提高可信度的技術;等等。M.2516對這些新興技術的趨勢和推動者進行了分析描述。
四、增強無線接口的技術
關鍵是,到2030年及以后的鏈路傳輸,IMT的高數據速率通信能力預計將比IMT-2020提高至少10~100倍,以實現1 Tbit/s的目標。因此,增強無線接口的技術包括:演進的調制、編碼和多址接入方案;演進的天線技術(將采用新型天線陣列的E-MIMO,即極端MIMO(Extreme-MIMO));帶內全雙工通信;多物理維度傳輸(包括可重構智能表面(RIS)、全息無線電、軌道角動量(OAM)等技術);太赫茲通信(包括鉛筆束太赫茲無線電技術、太赫茲收發器技術、太赫茲的頻譜方面等);支持超高精度定位技術;等等。M.2516對這些增強無線接口的技術進行了分析展望。
另外,調制方法可分為正交、雙正交和非正交三大類,對于這三大類調制方法中還有更多的新調制方法值得研究,具體詳見下表4-1。
表 4-1:三大類調制方法中更多新的調制方法
關于可重構智能表面(RIS)使智能控制傳播環境、提高傳輸可靠性和實現更高的頻譜效率成為可能。RIS可適用于的場景詳見下表4-2。
表 4-2:RIS可適用于的場景
五、增強無線網絡的技術推動者
它包括:無線接入網(RAN)切片的技術;支持彈性和軟網絡以保證QoS的技術;新的RAN架構(包括支持RAN節點協同聚合、以用戶為中心的體系結構等);支持數字孿生網絡的技術;與非地面網絡互連的技術;超密集無線網絡部署的支持;增強RAN基礎設施共享的技術;等等。M.2516報告對這些技術的推動進行了分析描述。
六、結論
總之,ITU-R的M.2516報告,通過考慮到2030年及以后的時間框架,描述了適用于無線接口、移動終端和無線接入網的地面IMT系統的技術趨勢。這些趨勢包括新興技術和增強無線接口以及無線網絡的技術。關于更高頻段的進一步技術資料和可行性研究可在ITU-R的其它文件中找到,ITU-R正在編寫一份關于100 GHz以上頻段IMT技術可行性的報告。
事實上,對于IMT家族的不同階段開始時,ITU-R都對其未來技術趨勢進行了研究研判,并發表了相應的技術報告,其目的在于誘導科研、廠商等機構對于未來技術的開發與實現。
欲進一步了解其它IMT家族技術趨勢研究內容的請進入: IMT-Advanced(M.2038報告);IMT-2020(M.2320報告)