移动互联网应用场景设计(移动互联网的应用场景有哪些)
随着5G网络的部署,越来越多的手机集成了5G的功能。5G拥有更快的速度,更小的延迟和更多的连接数,可是在实际的应用当中,可能很多人觉得4G已经足够了。看视频,打游戏,开直播,4G网络都足可以支持,更别说5G了。那么现在谈起6G来是不是有点早呢?或者有什么应用场景连5G都不能支撑而必须要开发6G呢?现在非常火热的元宇宙,如果要真正的实现也离不开6G的应用。下面就6G的新的应用场景和关键技术加以探讨。
国际通信联合会-无线通信部门(ITU-R)IMT-2020所定义的应用场景,就是5G所实现的应用场景;而ITU-R所将要发表的IMT-30里就定义了在2030年的时候移动通信可能的需求,这就是6G。
1. 5G应用场景
ITU在ITU-2020里为5G定义了增强移动宽带(Enhance Mobile Broadband, e MBB) 、海量物联网通信 (Massive Machine Type Communication, mMTC)、超高可靠性与超低时延业务(Ultra Reliable & Low Latency Communication,URLLC))三大应用场景。当然具体的还有很多细分的应用领域。
2. 6G的应用场景
具体到6G,它还会继续增强已经在5G当中已有的应用场景,像eMBB, mMTC, URLLC等,但同时,它也会新的应用场景,比如移动全息投影(Mobile Hologram), 虚拟复制品(Virtual Replica),浸入式XR(Immersive Extended Reality),机器通信(Machine Communication), 触觉通信(Haptic Communication)。下面具体介绍相关的应用场景
2.1移动全息投影
相信很多人都看过星球大战,在剧中里面的人物在相互沟通的时候,会有一个人像马上显示在那个人面前,这就是全息投影。
全息投影是下一代多媒体技术。它可以通过全息显示来表现手势和面部表情,所显示的内容可通过实时捕获获得并传输。而提供实时的移动全息投影需要极高的数据传输速率。所以可以利用6G中的人工智能实现高效全息显示的压缩、提取和渲染。同时全息投影的远程呈现也将有助于构建智能医疗系统。
2.2虚拟副本
在未来,物理实体,如人、设备、对象、系统,人们都可以在网络中找到对应的参照物,甚至人们希望在虚拟世界中复制位置。这个虚拟的一个物理实体被称为数字孪生兄弟。
事实上,数字孪生兄弟就是一个代表一组远程控制的传感器和执行器。用户与数字孪生兄弟的网络上的互动可以在现实世界中产生互动。用户将能够通过数字孪生兄弟的行为表现而远程观察变化或检测问题。在6G中,用户将能够利用数字孪生兄弟来探索和监控现实世界,同时不受时间或空间的限制。
2.3 XR
XR代表VR(虚拟现实)、AR(增强现实)和MR(混合现实)合并为一的扩展现实。XR基于捕捉多传感器信息并提供给客户实时的交互。5G因为速率的问题将不能实现与XR体验的无缝同步,而因为6G能够提供的极高的数据速率、低延迟和高度可靠的无线连接使他能够完全满足沉浸式的XR的要求。
2.4机器通信
未来,机器将成为无线通信的主要用户,连接的机器数量会呈指数增长。连接的机器包括家用电器、办公配件、工厂设备、传感器、机器人、车辆、无人机等。在5G中,在定义需求和开发技术时已经考虑了机器的问题。然而,6G会专门开发以连接大量的机器为目标的技术,其性能指标要远远超过人的极限。
2.5五感通信
人类使用听觉、视觉、味觉、嗅觉和触觉的五种感官来进行交流。6G旨在把从五种感官所获得的数据进行远程传输。这就需要利用神经过程把所感知的信息进行感知融合。拟议中的6G无线通信将支持五感通信,远程用户将能够通过实时交互系统享受五感体验。
3. 6G的关键使能技术
为了实现以上所列举的更多的应用场景,6G要通过它的更为先进的性能指标来实现。6G的关键性能指标,由于目前6G的标准还在起始阶段,所有有很多的版本。下面列出了一个比较为大家认可的一个版本来和5G作为比较。
6G的需求更加多样化和先进。所以实现6G不但要对目前5G相关技术的增强,也要开发一些6G所特有的关键技术。下面6G计划中要重点开发的技术
太赫兹通信
超大容量MIMO
新的网络拓扑
智能反射面
3.1太赫兹通信
为了满足极高的数据速率,6G需要更高的频谱资源。在这方面,太赫兹(THz)波段将在6G中发挥重要作用。太赫兹通常指0.1太赫兹到10太赫兹之间的频带,相应波长在0. 03毫米到3毫米之间范围。太赫兹波段将提供广泛可用的带宽,以提高数据速率。但它会导致很高的路径损耗,因此方向性天线是不可或缺的。高定向天线创建窄波束宽度,从而降低干扰。太赫兹波段的小波长允许使用更多的天线元件一起工作,并且使用先进的自适应阵列技术来克服通信距离的限制。
3.2超大容量MIMO
MIMO利用了空间域并提升了无线通信系统的性能。5G已经使用了大规模MIMO来提升波束成形的增益,减小干扰,提高可靠性,提供稳定性的信号传输。6G需要超高的空间分辨率。每个发射信号都可以聚焦在接收器周围的一个小区域,从而获得非常高的波束成形增益。因为天线阵列的使用,波束成形增益代表了接收信号质量的提高程度。对于6G来说,对MIMO有了更进一步的增强,而这种增强是通过采用更多数量天线单元,更多层的空间复用,和分布式的天线布置。大规模MIMO的进一步增强被考虑用于6G天线单元数量越多,空间覆盖层就越多多路复用和分布式天线布置。这就是所谓的超大规模MIMO,其中天线特性以非常高的频率变化以生成大量虚拟天线,并增加空间复用的层数。
3.3基于人工智能的通信
人工智能(AI)在通信网络中的应用可以在许多方面提高性能。如今人工智能所扮演的角色是有限的,因为它在通信网络中还没有得到很广泛的应用。但是人工智能技术正在更多地应用于实际的网络部署。因此可以开发基于人工智能的通信网络。人工智能可以用于学习、推理、检测、分析、预测、决策和网络规划。人工智能可以了解环境并采取适当的解决方案使设备能够做出独立的决定。这就是 智能连接,它是6G的主要功能之一。
目前AI对5G的支持只能被视为优化传统的网络架构,而不是一个新的智能通信网络。AI将与6G完全集成。事实上,构建基于人工智能的6G网络是势在必行的。目前人工智能技术正在部分地应用实际,因此开发基于人工智能的通信网络是可行地。人工智能有助于复制网络空间中的真实世界,并对其进行模拟。
3.4智能反射面
6G将使用智能反射面(IRS)来改善传播条件。IRS引入了额外的散射,并控制散射特性,以产生指向预期接收器的波束,从而增加波束形成增益并减少同频干扰。理想情况下,IMS可以创建智能、可编程和可控的无线传播环境。IRS改善了传播条件,尤其是在短距和非常高的频率(如近太赫兹频率)。即使视线(LOS)路径受阻,IRS也能支持传播。IRS可实时重新配置,因此可以适应来引导变化。
4. 总结
6G是基于已有的一些技术和在5G中没有考虑的一些新的技术来开发和发展的。有了6G, 一些科幻电影或者小说中的场景能够真正地在现实生活中出现,到那时,人们的生活方式会发生翻天覆地的变化,元宇宙才会真正的到了。让我们期待那一天!
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