一、引述
我們知道,國際移動通信(IMT)是國際電信聯(lián)盟(ITU)命名的移動寬帶系統(tǒng),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(tǒng)。它也表征了寬帶數(shù)字蜂窩移動通信技術的發(fā)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(wǎng)絡(例如公共交換電信網(wǎng)絡(PSTN)/因特網(wǎng))支持的范圍廣泛的電信服務和針對移動用戶的其它業(yè)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(guī)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。
欲詳細了解ITU-R M.1457建議書內容的請進入。
IMT-Advanced是可以跨廣泛的業(yè)務和支持高質量的多媒體應用平臺的一種移動系統(tǒng)。與IMT-2000相比,該系統(tǒng)在性能和質量上有了顯著的改進。IMT-Advanced系統(tǒng)可以根據(jù)用戶和業(yè)務需求,在多用戶環(huán)境中以大范圍的數(shù)據(jù)速率在低到高移動性條件下運行。這種系統(tǒng)提供對廣泛的電信業(yè)務的接入,包括由基于分組的移動和固定網(wǎng)絡支持的演進移動業(yè)務。ITU-R M.2012建議書提供了IMT-Advanced的詳細無線電接口規(guī)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(tǒng)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(guī)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(shù)據(jù)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(qū)域流量容量等優(yōu)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(guī)范。
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ITU-R曾研究了推動IMT-Advanced和IMT-2020發(fā)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(fā)布ITU-R M.2320報告以來,IMT技術和IMT系統(tǒng)的部署取得了重大進展。IMT系統(tǒng)的能力正在根據(jù)用戶趨勢和技術發(fā)展不斷更新。
欲詳細了解ITU-R研究的IMT-Advanced和IMT-2020技術發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(wǎng)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(tǒng)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(yè)務、應用趨勢和相關驅動因素等方面對地面IMT系統(tǒng)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(tǒng)的技術使能工具工具箱,包括通過技術進步及其部署實現(xiàn)IMT的演進。該報告不排除采用任何其它現(xiàn)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(tǒng)的發(fā)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(tǒng)開發(fā)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(shù)據(jù)和算法的使用將發(fā)揮重要作用,需要技術互補,以確保技術創(chuàng)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(tǒng),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(fā)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(fā)中發(fā)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(fā)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(tǒng),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(tǒng)和底層技術的持續(xù)發(fā)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(chuàng)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(tǒng)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(yè)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(shù)據(jù)速率通信能力預計將比IMT-2020提高至少10~100倍,以實現(xiàn)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(fā)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(huán)境、提高傳輸可靠性和實現(xiàn)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(wǎng)絡的技術推動者
它包括:無線接入網(wǎng)(RAN)切片的技術;支持彈性和軟網(wǎng)絡以保證QoS的技術;新的RAN架構(包括支持RAN節(jié)點協(xié)同聚合、以用戶為中心的體系結構等);支持數(shù)字孿生網(wǎng)絡的技術;與非地面網(wǎng)絡互連的技術;超密集無線網(wǎng)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(wǎng)的地面IMT系統(tǒng)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(wǎng)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(fā)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(fā)與實現(xiàn)。
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)