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6G im Jahr 2030: 5 große Trends, 13 Kerntechnologien

Erscheinungsdatum: 2021Quelle des Autors: KinghelmAufrufe: 579


      5G ist vollständig kommerzialisiert. Mit der kontinuierlichen Verbreitung von 5G in vertikalen Branchen rückt die Vision der Menschen für 6G nach und nach auf die Tagesordnung. Mit Blick auf das Jahr 2030+ wird 6G die Digitalisierung der gesamten Welt auf der Grundlage von 5G vollständig unterstützen und in Kombination mit der Entwicklung künstlicher Intelligenz und anderer Technologien die allgegenwärtige und wünschenswerte Weisheit verwirklichen, alles umfassend stärken und die Entwicklung der Gesellschaft fördern ein „digitaler Zwilling“, der Virtualität und Realität vereint. „Welt, verwirklichen Sie die schöne Vision des „digitalen Zwillings, allgegenwärtige Weisheit“.


      Um diese Gesamtvision herum wird das 6G-Netzwerk neue Anwendungsszenarien in drei Aspekten hervorbringen: intelligentes Leben, intelligente Produktion und intelligente Gesellschaft, wie z. B. digitaler Zwillingsmensch, holographische Interaktion, Supertransport, Synästhesie-Verbindung, intelligente Interaktion usw.


      Diese Szenarien erfordern Spitzenraten im Terabit-Bereich, Latenzzeiten im Submillisekundenbereich, Bewegungsgeschwindigkeiten von mehr als 1,000 km/h und neue Netzwerkfunktionen wie endogene Sicherheit, intelligente endogene und digitale Zwillinge. Um den höheren Anforderungen neuer Szenarien und neuer Dienste gerecht zu werden, müssen die 6G-Luftschnittstellentechnologie und -architektur entsprechend geändert werden.





                                                                                             01 Zukünftige Netzwerktechnologie

       Gegenwärtig, mit der tiefgreifenden Integration von Informations- und Kommunikationstechnologie mit Big Data und künstlicher Intelligenz, dem weiteren Ausbau der Netzwerk-Ubiquität, der kontinuierlichen Verbesserung der Benutzererfahrung und personalisierten Serviceanforderungen sowie dem kontinuierlichen Aufkommen vieler neuer Basistechnologien, ist die Das zukünftige Netzwerk stellt außerdem einige wichtige Funktionen und Entwicklungstrends vor:


1. Vollspektrum-Kommunikation


       Da sich die Kommunikationsanforderungen kontinuierlich verbessern, benötigen mobile Kommunikationsnetze mehr Spektrum. Da das Spektrum unterhalb von 6 GHz zugewiesen wurde, wurden auch die Millimeterwellen-Frequenzbänder von 26 GHz und 39 GHz für die 5G-Nutzung zugewiesen. Es ist notwendig, höhere Frequenzbänder wie THz und sichtbares Licht zu untersuchen, um den Anforderungen einer höheren Kapazität und einer ultrahohen Erfahrungsrate gerecht zu werden.


       Sichtbares Licht bezieht sich normalerweise auf elektromagnetische Wellen im Frequenzband von 430 bis 790 THz (Wellenlänge beträgt 380 bis 750 nm), und es gibt etwa 400 THz-Kandidatenspektrum. Terahertz bezieht sich auf elektromagnetische Wellen im Frequenzband von 0.1 bis 10 THz (Wellenlänge beträgt 30 bis 3000 Mikrometer), das ein mögliches Spektrum von etwa 10 THz aufweist. Beide zeichnen sich durch eine große Bandbreite aus und ermöglichen eine einfache Realisierung einer Ultrahochgeschwindigkeitskommunikation, die eine potenzielle Ergänzung zum zukünftigen Mobilkommunikationssystem darstellt.


▲Frequenzverteilung

       Sowohl sichtbares Licht als auch Terahertz weisen große Übertragungsverluste im Weltraum auf und sind daher nicht für die Übertragung über große Entfernungen in der terrestrischen Kommunikation geeignet, eignen sich jedoch für die Bereitstellung größerer Kapazität und höherer Raten in Szenarien über lokale und kurze Entfernungen.


       Um die Abdeckung zu verbessern, kann die Kommunikation mit sichtbarem Licht den geringen Stromverbrauch, die niedrigen Kosten, die einfache Bereitstellung und andere Eigenschaften nutzen und sie mit Beleuchtungsfunktionen kombinieren, um durch eine ultradichte Bereitstellung eine breitere Abdeckung zu erreichen. während die Terahertz-Kommunikation eine kurze Wellenlänge und eine kleine Antennenelementgröße hat. Da die Sendeleistung gering ist, eignet sie sich besser für die Verwendung in Kombination mit sehr großen Antennen, um einen Terahertz-Strahl mit geringerer Breite und besserer Richtwirkung zu erzeugen, wodurch Störungen wirksam unterdrückt und die Abdeckungsentfernung verbessert werden können.


       Aus Sicht der Bereitstellung des gesamten 6G-Mobilkommunikationsnetzes ist es notwendig, Kosten, Nachfrage und Serviceerfahrung umfassend zu berücksichtigen und alle verfügbaren Frequenzressourcen in verschiedenen Szenarien effektiv zu nutzen. Bänder unter 6 GHz werden weiterhin eine wichtige Rolle spielen, insbesondere für die Bereitstellung einer nahtlosen Netzwerkabdeckung usw. Millimeterwellen werden eine wichtigere Rolle spielen, und THz- und sichtbare Lichtbänder werden eine größere Kapazität und höhere Geschwindigkeit bieten.


       Daher ist es nach der Einführung von sichtbarem Licht und Terahertz-Kommunikation in Mobilkommunikationsnetzen notwendig, die tiefe Integrationsvernetzung aller Frequenzbänder unter 6 GHz, Millimeterwellen, Terahertz und sichtbarem Licht in Betracht zu ziehen, um die dynamische Komplementarität beider zu realisieren Frequenzband, um die Gesamtdienstqualität des gesamten Netzwerks zu optimieren und den Netzwerkstromverbrauch zu reduzieren.


2. Die Integration von Raum, Himmel und Erde


       Zukünftig muss das Netzwerk nicht nur die Benutzererfahrung deutlich verbessern, sondern auch die Netzwerkdienstanforderungen von Flugzeugen, Schiffen und anderen Internetsystemen in der Luft und auf Schiffen erfüllen und die Dienstkontinuität von Hochgeschwindigkeits-Bodenfahrzeugen und Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen sicherstellen Bahn- und andere Terminals und unterstützen sofortige Notfallrettung und Katastrophenhilfe sowie den Umweltschutz. Der Einsatz umfangreicher IoT-Geräte wie Überwachung, Waldbrandverhütung, Inspektion in unbemannten Gebieten und Verfolgung von Informationen über Seecontainer kann den Anforderungen einer kostengünstigen Abdeckung in dünn besiedelten Gebieten gerecht werden. Daher besteht die Hauptform der Zukunft darin, die Netzabdeckung auf ein dreidimensionales Abdeckungsnetz in natürlichen Räumen wie dem Weltraum, tiefen Bergen, der Tiefsee und an Land zu erweitern. Daher ist es notwendig, ein integriertes Luft-Raum-Boden-Netzwerk aufzubauen, um die dreidimensionale „allgegenwärtige Abdeckung“ des globalen Kommunikationsnetzwerks zu realisieren.


        Das integrierte Luft-Raum-Boden-Netzwerk besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: der Weltraumbasis bestehend aus Satelliten in verschiedenen Umlaufbahnen, der Weltraumbasis bestehend aus verschiedenen Luftfahrzeugen und der Bodenbasis bestehend aus Satelliten-Bodenstationen und traditionellen Bodennetzwerken. Es verfügt über eine große Abdeckung, flexible Bereitstellung und einen extrem niedrigen Stromverbrauch. , ultrahohe Präzision und nicht leicht von Bodenkatastrophen betroffen.


▲Integriertes Luft-Raum-Boden-Netzwerk

      Die 6G-orientierte Luft-Raum-Boden-Integration betrachtet das Satellitenkommunikationsnetz als wichtige Ergänzung und Erweiterung des terrestrischen Kommunikationsnetzes und integriert beide tief, um die Luftschnittstellenzugriffsfähigkeit und die dreidimensionale Abdeckungsfähigkeit des Benutzers deutlich zu verbessern. Durch die Planung der Satelliten-Boden-Ressourcenkoordination und das nahtlose Satellit-Boden-Roaming des integrierten Luft-Raum-Boden-Netzwerks kann es Benutzern nicht wahrnehmbare und konsistente Dienste bereitstellen und so die Belastbarkeit und Robustheit des Netzwerks sowie die Intensität grüner Ressourcen gewährleisten.


3. DOICT-Integration


        6G ist ein mobiles Kommunikationssystem der neuen Generation, das Kommunikationstechnologie, Informationstechnologie, Big-Data-Technologie, KI-Technologie und Steuerungstechnologie tief integriert und starke interdisziplinäre und interdisziplinäre Entwicklungsmerkmale aufweist. Die 6G-Vision des „digitalen Zwillings, allgegenwärtige Weisheit“ erfordert ein durchgängiges Design von der Informationserfassung über die Informationsübertragung, Informationsberechnung bis hin zur Informationsanwendung. DOICT-Konvergenz wird der Entwicklungstrend der 6G-End-to-End-Informationsverarbeitung und Servicearchitektur sein.


        Die tiefe Integration von IKT fördert die volldimensionale Definierbarkeit des Netzwerks, das die Grundlage des flexiblen Netzwerks bildet. Die tiefe Integration von DICT fördert die vollständige Durchdringung von künstlicher Intelligenz und Big Data in das Netzwerk, das die Grundlage des intelligenten Netzwerks bildet. Die tiefe Integration von DOICT fördert die Entwicklung deterministischer Netzwerke und ist die Grundlage für automatisierte Systeme und digitale Zwillingssysteme.


       DOICT wird die tiefe Integration von Cloud, Netzwerk, Edge, Terminal und Industrie auf der Grundlage des Big-Data-Flusses realisieren, eine glaubwürdige Umgebung schaffen, die durch Blockchain repräsentiert wird, die Effizienz der Ressourcennutzung aller Parteien verbessern und gemeinsam die Cloud-Edge-Computing-Funktionen verbessern , Netzwerkfähigkeiten, Terminalfähigkeiten und Geschäftsfähigkeiten.


4. Das Netzwerk kann neu konfiguriert werden


        Mit der rasanten Entwicklung der Mobilkommunikationstechnologie werden Geschäftsanforderungen und -szenarien vielfältiger und personalisierter, und das zukünftige 6G-Netzwerk wird ein flexibleres und rekonfigurierbareres Architekturdesign annehmen.


          Einerseits weist das Netzwerk basierend auf gemeinsam genutzten Hardwareressourcen entsprechende Netzwerk- und Luftschnittstellenressourcen für verschiedene Dienste verschiedener Benutzer zu, um End-to-End-On-Demand-Dienste zu erreichen. Während es ultimative Dienste bereitstellt, realisiert es auch die gemeinsame Nutzung von Ressourcen, um die Ressourcennutzung zu maximieren und die Kosten für den Netzwerkaufbau zu senken; Andererseits bieten die minimalistische Netzwerkarchitektur und die flexiblen und skalierbaren Netzwerkfunktionen großen Komfort für die spätere Netzwerkwartung, -aktualisierung und -optimierung, wodurch die Netzwerkbetriebskosten für Betreiber weiter gesenkt werden. Angesichts der endogenen Funktionsanforderungen der 6G-Intelligenz werden außerdem eine stärkere Rechenleistung und Skalierbarkeit für das Netzwerk gefordert.


5. Integration von Wahrnehmung, Kommunikation und Computer


        Die Integration von Perception-Communication-Computing bezieht sich auf ein End-to-End-Informationsverarbeitungstechnologie-Framework, das im Prozess der Informationsübertragung synchron die Informationserfassung und Informationsberechnung ausführt, wodurch die schornsteinartige Struktur der Terminal-Informationserfassung und Netzwerkinformationen durchbrochen wird Übertragung und Cloud-Side-Computing. Das Informationsdienst-Framework ist die technische Voraussetzung für die Bereitstellung hochgekoppelter Dienste des Perception Communication Computing wie unbemannte, immersive und digitale Zwillinge.


        Die Integration von Wahrnehmung, Kommunikation und Computer ist in zwei Ebenen unterteilt: Funktionskollaboration und Funktionsfusion. Im Rahmen der funktionalen Zusammenarbeit können Wahrnehmungsinformationen die Kommunikationsfähigkeiten verbessern, Kommunikation kann die Wahrnehmungsdimension und -tiefe erweitern, Computer können mehrdimensionale Datenfusion und Big-Data-Analyse durchführen, Wahrnehmung kann die Leistung von Computermodellen und -algorithmen verbessern, Kommunikation kann allgegenwärtiges Computing ermöglichen , Computing Kommunikation in extrem großem Maßstab kann erreicht werden.


        Im Funktionsfusions-Framework können das Erfassungssignal und das Kommunikationssignal in das Wellenformdesign und die Wellenformerkennung integriert werden und eine Reihe von Hardwaregeräten gemeinsam nutzen. Derzeit ist die Integration der Radarkommunikationstechnologie zu einem Hotspot geworden, und die Integration von Terahertz-Erkennungs- und Kommunikationsfähigkeiten sowie die Integration von Bildgebung und Kommunikation mit sichtbarem Licht sind zu potenziellen Technologietrends von 6G geworden. Wahrnehmung und Computer werden in ein rechenleistungsbewusstes Netzwerk integriert, und die Computer- und Netzwerkintegration realisiert die durchgängig definierbare und Mikroservice-Architektur des Netzwerks.


         Perceptual Communication Computing kann in Zukunft eine funktionale Neukonfiguration basierend auf der Entwicklung softwaredefinierter Chiptechnologie realisieren.


▲ Anwendungsszenarien für die Integration von Wahrnehmung, Kommunikation und Computing

       Zu den Anwendungsszenarien der Perception-Communication-Computing-Integration gehören unbemanntes Business, Immersion Business und Digital Twin Business. Im Bereich unbemannter Unternehmen bietet es die Fähigkeit zur intelligenten Körperinteraktion und zum kollaborativen maschinellen Lernen; Im Bereich des Immersionsgeschäfts bietet es die Fähigkeit zur Wahrnehmung und Darstellung interaktiver XR sowie die Fähigkeit zur Wahrnehmung, Modellierung und Darstellung holografischer Kommunikation; im Bereich des digitalen Zwillingsgeschäfts Bereitstellung von Wahrnehmungs-, Modellierungs-, Argumentations- und Kontrollfunktionen der physischen Welt sowie Personalüberwachung, Wahrnehmung menschlicher Parameter und Interventionsmöglichkeiten im Bereich Body Area Networks.

02Wireless-Technologie


       Angesichts der neuen Indikatoranforderungen, die durch neue Anwendungsszenarien entstehen, wie z. B. die Spitzenrate des Tbit/s-Niveaus, die Benutzererfahrungsrate des Gbit/s-Niveaus und die Verzögerung drahtgebundener Verbindungen, ist es schwierig, die Anforderungen nur durch Verlassen zu erfüllen die bestehende 5G-Technologie. Die Branche erforscht außerdem aktiv einige neue Technologien, neue Architekturen und neue Designs und erwartet einige neue Durchbrüche. In diesem Kapitel werden die potenziellen Schlüsseltechnologien zukünftiger drahtloser Zugangsnetze unter drei Gesichtspunkten analysiert: grundlegende Übertragungstechnologie, Protokoll- und Architekturdesign sowie autonome Netzwerktechnologie.


        Wie wir alle wissen, kann eine größere Bandbreite die Spitzenrate des Systems verbessern, aber die Verbesserung der spektralen Effizienz hängt auch von der Entwicklung der Übertragungstechnologie der physikalischen Schicht ab.


1. Verteiltes Super Massive MIMO


       Nach der Einführung von Ultra-Massive-MIMO wurde die 4G/5G-Netzwerkkapazität erheblich verbessert, aber aufgrund von Pfadverlusten und Interferenzen zwischen Zellen muss das Benutzererlebnis am Zellenrand noch verbessert werden. Verteiltes ultramassives MIMO erweitert die traditionelle zentralisierte Bereitstellungsmethode auf die verteilte Bereitstellung und führt eine intelligente Zusammenarbeit zwischen mehreren verteilten Knoten ein, um eine gemeinsame Planung von Ressourcen und eine gemeinsame Übertragung von Daten zu realisieren, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Durch verteilten Einsatz und intelligente Zusammenarbeit werden einerseits Störungen wirksam eliminiert und die Signalempfangsqualität verbessert; Andererseits wird die Abdeckung effektiv verbessert und den Benutzern ein grenzenloses Leistungserlebnis geboten. Zukünftig werden 6G-Netze ein großes Anwendungspotenzial aufweisen, insbesondere in höheren Frequenzbändern und dichten Einsatzszenarien.



▲Verteiltes Super-Massive-MIMO-Schema

       Die Branche hat theoretisch die Vorteile von verteiltem MIMO bei der Verbesserung der Kanalkapazität demonstriert. Die theoretische Analyse zeigt, dass verteilte MIMO-Systeme unter den Bedingungen gleicher Gesamtantennenzahl, Gesamtsendeleistung und Abdeckung immer über verteilte Knoten verfügen, die näher an den Benutzern liegen, und gleichzeitig die intelligente Zusammenarbeit von Planung und Gestaltung ihrer Leistung nutzen ist besser als die zentralisierten. MIMO ist einheitlicher, insbesondere für Edge-Benutzer ist der Leistungsgewinn deutlicher.


       Aufgrund der erheblichen Zunahme der Antennengröße und der Anzahl der Knoten stellt verteiltes ultragroßes MIMO Herausforderungen an die Fähigkeit des Informationsaustauschs zwischen Knoten, die gemeinsame kooperative Knotenauswahl und das Gestaltungsschemadesign, die Komplexität des Algorithmus und die Interferenzverarbeitung. Auch die Konsistenz der Transceiver-Kanäle zwischen den Knoten stellt höhere Anforderungen und weitere Forschung zum Luftschnittstellen-Kalibrierungsschema ist erforderlich.


2. Intelligente Metaoberflächen


       Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) steuert elektromagnetische Wellen durch die Struktureinheiten auf der Oberfläche. Durch die Anpassung der Parameter und Positionen jeder Struktureinheit wird die Anpassung jeder elektromagnetischen Wellenreflexion/Schuss-für-Schuss-Amplitude und Phasenverteilung realisiert. Es hat eine positive Bedeutung bei der Lösung herkömmlicher Probleme bei der drahtlosen Kommunikation, wie z. B. der Übertragung ohne Sichtverbindung, und bei der Reduzierung von Abdeckungslücken.


       Die folgende Abbildung zeigt ein schematisches Diagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems, das von RIS unterstützt wird. Die Basisstation steuert das RIS, und das RIS passt die Amplitude und Phase seiner eigenen Struktureinheit basierend auf der Steuerung an, um eine kontrollierte Reflexion des von der Basisstation übertragenen Signals zu realisieren. Im Vergleich zur herkömmlichen Relay-Kommunikation kann RIS im Vollduplex-Modus mit höherer Spektrumsauslastung arbeiten. RIS erfordert keine HF-Verbindungen, erfordert keine groß angelegte Stromversorgung und bietet Vorteile im Stromverbrauch und bei den Bereitstellungskosten.

                                                                                           ▲RIS-Hilfskommunikationssystem

       Der praktische Anwendungseffekt von RIS in der drahtlosen Mobilkommunikation hängt von der Forschungsreife der Metamaterialien sowie der Präzision und Effizienz digital gesteuerter Metamaterialien ab. Gleichzeitig müssen die durch passive Eigenschaften verursachte schwierige Schätzung des Metaoberflächenkanals, das praktische gemeinsame Vorcodierungsschema von Basisstation und RIS sowie die RIS-Netzwerkarchitektur und das Steuerungsschema weiter untersucht werden.


3. Super-Nyquist-Übertragungstechnologie


       In herkömmlichen Kommunikationssystemen wird zur Vermeidung von Intersymbolinterferenzen (ISI, Intersymbolinterferenz) üblicherweise das Nyquist-Kriterium verwendet, wodurch die Rate der übertragenen Symbole begrenzt wird. Ultra-Nyquist-Übertragungstechnik-Fehlergeruch, um Referenzquelle zu finden. Senden Sie Symbole mit einer schnelleren Rate, führen Sie während der Übertragung künstlich ISI ein und verwenden Sie dann einen fortschrittlicheren Empfänger, um ISI durch Überabtastung am Empfänger zu eliminieren, wie in der Abbildung unten dargestellt, wodurch die tatsächliche Übertragungsrate und die Spektrumsnutzung der Verbindung verbessert werden.



▲Das Blockdiagramm der Übertragung und des Empfangs des Super-Nyquist-Übertragungssystems
       Die spektrale Leistungsdichte des Super-Nyquist-Übertragungssignals hängt nur von der Frequenzgangfunktion des Sendefilters ab und erweitert nicht die Bandbreite. Die folgende Abbildung vergleicht die Bandbreite des Super-Nyquist-Übertragungssystems mit der des herkömmlichen Nyquist-Systems, bei dem die Wellenform im Basisband-Zeitbereich eine Rechteckwelle ist und die Anzahl der überlappenden Schichten des Super-Nyquist-Übertragungssystems 4 beträgt Aus der Abbildung geht hervor, dass das Super-Nyquist-Übertragungssystem die Verteilungsform des Spektrums nicht verändert, d. h. die Bandbreite nicht erweitert.
▲Bandbreitenvergleich des Super-Nyquist-Systems und des Nyquist-Systems

       In einem Mehrantennen-Antennensystem wird die Super-Nyquist-Übertragungstechnologie verwendet, um Verzögerungen zwischen Sendeantennen zu erzeugen, und Oversampling wird verwendet, um eine virtuelle Empfangsantenne zu erstellen, die das räumliche Multiplexing und den Diversity-Gewinn verbessern kann, wenn die Anzahl der Antennen auf der Benutzerseite steigt ist begrenzt. Daher können sogar Benutzer mit nur einer Antenne einen räumlichen Multiplex-Gewinn erzielen. Aus der folgenden Abbildung ist ersichtlich, dass das auf Super-Nyquist-Übertragung basierende virtuelle Antennensystem bei hohem Signal-Rausch-Verhältnis im Vergleich zum herkömmlichen MISO einen deutlichen Gewinn aufweist. Bei einem Signal-Rausch-Verhältnis von 10 dB kann eine Kapazitätssteigerung von über 40 % erzielt werden.
▲Vergleich der Kapazität des Super-Nyquist-Übertragungssystems und des traditionellen Nyquist-Übertragungssystems

      Der optimale Decodierungsalgorithmus der Super-Nyquist-Übertragungstechnologie ist der Viterbi-Decodierungsalgorithmus, der auf der Maximum-Likelihood-Sequenzschätzung basiert, dessen Komplexität jedoch mit zunehmendem Überlappungsgrad exponentiell zunimmt. Daher ist ein Empfängerdesign mit geringer Komplexität für die praktische Entwicklung dieses Systems von entscheidender Bedeutung. Gleichzeitig sind Mehrträger- und Großantennen auch in Zukunft die Mainstream-Technologien. Wie man die OFDM/MIMO-Technologie kombiniert und die Auswirkungen tatsächlicher Multipath-Fading-Kanäle auf das System berücksichtigt, muss ausführlich besprochen werden.


     4. Transformieren Sie die Domänenwellenform


      Die Wellenformtechnologie hat bei der Luftschnittstellengestaltung drahtloser Kommunikationssysteme aller Generationen eine wichtige Rolle gespielt. Die Leistung der OFDM-Wellenform, die von 4G- und 5G-Systemen verwendet wird, hängt von der Orthogonalität zwischen ihren Unterträgern ab. Wenn die Orthogonalität zwischen Unterträgern durch Faktoren wie den Doppler-Frequenzversatz beschädigt wird, verschlechtert sich die Leistung tendenziell erheblich.


▲Schematisches Diagramm des Transformationsdomänen-Wellenformprinzips

      Transform-Domain-Wellenformen sollen die oben genannten Nachteile von OFDM-Wellenformen überwinden. Anders als beim herkömmlichen Wellenformschema, bei dem sich das übertragene Symbol im klassischen Zeit-Frequenz-Bereich befindet, berücksichtigt die Transformationsdomänen-Wellenform, dass sich das übertragene Symbol in anderen dualen Domänen befindet (z. B. Verzögerungsfrequenz, zeitveränderlicher Doppler usw.). Dualdomänen), wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Durch die Transformation zwischen den Dualdomänen können die Transformationsdomänensymbole einen mehrdimensionalen Diversity-Effekt erzielen, sodass ungünstige Faktoren wie der Doppler-Frequenzversatz in der OFDM-Wellenform effektiv als Diversity-Freiheitsgrad zur Verbesserung der Übertragungsleistung genutzt werden können .
                                                                                ▲Vergleich der Transform-Domain-Wellenform und der OFDM-Leistung

        Die obige Abbildung zeigt den Leistungsvergleich der Blockfehlerrate zwischen der Abwärtstransformationsdomänenwellenform und OFDM unter der Annahme einer idealen Kanalschätzung in einer mobilen Umgebung mit 500 km/h. Bei der Simulation wird das CDL-Kanalmodell berücksichtigt, der Unterträgerabstand beträgt 60 kHz, die Kanalcodierung ist ein Faltungscode mit einer Coderate von 1/3, die Anzahl der Unterträger beträgt 128 und die Transformationsdomänenwellenform berücksichtigt die Verbindung Verarbeitung von sechs aufeinanderfolgenden OFDM-Symbolen im Zeitbereich. Die Ergebnisse zeigen, dass die Transformationsdomänenwellenform den Doppler-Frequenzversatz in der mobilen Hochgeschwindigkeitsumgebung effektiv bewältigen und eine bessere Blockfehlerratenleistung erzielen kann.


       Obwohl entsprechende Studien gezeigt haben, dass das Transform-Domain-Wellenformschema im Vergleich zum herkömmlichen OFDM-basierten Wellenformschema in mobilen Hochgeschwindigkeitsszenarien erhebliche Vorteile erzielen kann, ist die Frage, wie das übertragene Signal bei geringeren Kosten genau wiederhergestellt werden kann, ein wichtiges Thema bei der Transformation. Domänenwellenformforschung. Darüber hinaus bedarf es weiterer Forschung, wie effiziente Referenzsignale entworfen werden können, um Mehrantennenkanäle mit geringem Overhead genau zu erfassen.


5. KI-gesteuerte physische Verbindungen


       Seit der 5G-Kommunikation ist die Intelligenz drahtloser Netzwerke zu einem wichtigen Thema geworden, mit dem Ziel, eine effizientere Zuweisung und Nutzung von Netzwerkressourcen zu erreichen. Als eine der wichtigsten Grundlagentechnologien der aktuellen drahtlosen Netzwerkintelligenz dringt die KI-Technologie in das Kernnetzwerk, das Netzwerkmanagement sowie die physische Schicht und den High-Level-Protokollstapel des Zugangsnetzwerks ein. Unter diesen bezieht sich die physische Schicht-KI im Allgemeinen auf technische Lösungen, die Methoden der künstlichen Intelligenz/maschinellen Lernens nutzen, um die Funktionen der physischen Schicht drahtloser Netzwerke zu realisieren oder zu verbessern.


       KI kann hauptsächlich auf die CSI-Verarbeitung, das Empfängerdesign und das End-to-End-Link-Design auf der physischen Ebene angewendet werden. Beispielsweise werden neuronale Netze beim Deep Learning verwendet, um komprimierte Darstellungen hochdimensionaler CSI in der drahtlosen Kommunikation zu lernen, wodurch der CSI-Feedback-Overhead reduziert wird; Künstliche neuronale Netze werden verwendet, um die inverse Abbildung des empfangenen Interferenzsignals auf das Originalsignal zu lernen, wodurch die Notwendigkeit einer expliziten Kanalschätzung und -entzerrung entfallen kann. Durch die gemeinsame Optimierung von Sender und Empfänger in einer bestimmten Kanalumgebung können nichtideale Effekte im Kanal erlernt und die Übertragungsleistung verbessert werden.


       Der Ersatz herkömmlicher Module der physikalischen Schicht durch KI-Module im „Black-Box“-Stil wird die Leistung traditioneller Designs jedoch kaum übertreffen. Dagegen ist die Idee, Methoden der künstlichen Intelligenz mit menschlichem Expertenwissen zu kombinieren, eine bessere Option, die die Vorteile beider nutzen kann. Um das Potenzial der KI zur Reduzierung von Overhead und Komplexität voll auszuschöpfen, ist außerdem ein entsprechender Entwurf des Referenzsignals und der Luftschnittstellen-Ressourcenzuweisung oder sogar ein gemeinsamer Entwurf zwischen Multi-Link-Modulen erforderlich. Daher haben bestehende Luftschnittstellen-Frameworks und Signalisierungsdesigns größere Auswirkungen.


6. Plug-and-Play-Link-Steuerung


       Das drahtlose 6G-Zugangsnetzwerk muss über die Fähigkeit zur automatischen Abdeckungserweiterung verfügen, um die dreidimensionale Vollbildabdeckung besser zu vervollständigen. Wenn ein neuer Netzwerkdienstleister dem Netzwerk beitritt, kann er schnell die Hand schütteln, Plug-and-Play durchführen und eine Erweiterung der Abdeckung erreichen. Die Plug-and-Play-Link-Steuerungstechnologie umfasst die folgenden Aspekte:

Prozessbewusstsein: nimmt verschiedene Arten von Zugriffsanfragen wahr und initiiert entsprechende Handshake- und Kontrollsignalisierungsprozesse. Für verschiedene Arten von Zugangspunkten ist es notwendig, den Zugang genau zu identifizieren, den Zugang schnell abzuschließen und eine flexible Erweiterung der Abdeckung zu realisieren.


       Cloud-to-Edge-Steuerung und -Koordination: Die Cloud bietet eine flexible und präzise Steuerung von Edge-Zugangspunkten, einschließlich Zugriffskontrolle, automatischer Zuweisung von Bandbreitenressourcen und Inter-Link-Koordination. Durch die Cloud-Verarbeitung können KI-Funktionen eingeführt werden, um die oben genannten Funktionen zu unterstützen.


        Selbstgenerierung und Selbstoptimierung von Zugangspunkten: Nutzen Sie digitale Zwillinge/KI und andere Technologien, um verschiedene Zugangspunkte über den gesamten Lebenszyklus hinweg vollständig zu automatisieren, zu verwalten und zu überwachen. Wenn der Access Point neu dem Netzwerk beitritt, kann er die Konfiguration automatisch abschließen und eine Selbstgenerierung realisieren; Wenn der Access Point läuft, passt er die Parameter entsprechend der Echtzeitszene an und optimiert sie automatisch. Bei Bedarf verbessert er den Service, um den Bedürfnissen der Benutzer besser gerecht zu werden.

▲Plug-and-Play-Link-Steuerung

       Zwischen der Cloud und dem Edge sind schnelle und effiziente Übertragungskanäle sowie eine große Bandbreite und Echtzeit-Übertragungsbandbreite erforderlich, um den Echtzeit-Informationsaustausch zwischen Plug-and-Play-Schnittstellen sicherzustellen. Gleichzeitig ist für den vollständigen Fernzugriff eine leistungsstarke Unterstützung für digitale Zwillinge und KI-Algorithmen erforderlich. Automatische Punktsteuerung.


7. QoS-Steuerung der adaptiven Luftschnittstelle


       Die 6G-Ära wird eine stark datengesteuerte und intelligente Ära sein. Neue Dienste wie holografische Bilder, XR-Dienste sowie die Wahrnehmung und Interaktion im virtuellen Raum stellen extremere Anforderungen an die Servicequalitätssicherung von 6G-Netzen.


       Die QoS-Steuerung der adaptiven Luftschnittstelle basiert auf den End-to-End-QoS-Einschränkungen, die gemäß den Echtzeit-Übertragungseigenschaften der Luftschnittstelle, relativ begrenzten Luftschnittstellenressourcen und Zeitbeschränkungen für Übertragungsrückmeldungen usw. realisiert werden die QoS-Garantie der Luftschnittstellen-Übertragungsdaten, ein On-Demand-Luftschnittstellendienst und Schlüsseltechnologien für effiziente Netzwerkfunktionen.


       Die QoS-Steuerung der adaptiven Luftschnittstelle umfasst die folgenden Aspekte:

       1. Flexibler QoS-Erkennungsmechanismus: In Kombination mit KI/Big-Data-Technologie realisiert er die QoS-Erkennung und Modellierung von übertragenen Diensten sowie eine adaptive Anpassung.

       2. Tiefe Integration von Service-QoS und Luftschnittstellenfunktionen: Entdecken Sie einen neuen QoS-Mechanismus, der Service-QoS und Luftschnittstellen-Servicefunktionen kombiniert. Basierend auf den genauen Anforderungen des Dienstes gleicht das Funkzugangsnetzwerk durch Planung und Funkressourcenmanagement die Dienstanforderungen mit dem Echtzeitstatus der Luftschnittstelle ab.

       3. Der End-to-End-QoS-Mechanismus der AS-Schicht: Das Terminal kombiniert die vom Zugangsnetzwerk bereitgestellten QoS-Informationen, um ein verfeinertes QoS-Management durchzuführen und so eine genaue und effiziente Übertragung von Uplink- und Downlink-Daten auf der Luftschnittstelle zu erreichen .

Mit Blick auf die Zukunft entwickeln sich die Serviceanforderungen von 6G-Netzen ständig weiter. Der QoS-Mechanismus umfasst das Kernnetz, das Übertragungsnetz und das Zugangsnetz. In Kombination mit dem Kernnetzwerk ist die einheitliche Koordination des QoS-Mechanismus zwischen der Transportschicht und dem Zugangsnetzwerk ein Folgeproblem, das berücksichtigt werden muss.

03Netzwerkfähige Technologie


1. Leichtes Signalisierungsschema


        Aus der Entwicklungsgeschichte von 2G, 3G, 4G und 5G geht hervor, dass die Netzwerkarchitektur mit der kontinuierlichen Erweiterung des Netzwerkumfangs und der zunehmenden Komplexität komplex und redundant ist. Dem bestehenden Netzwerkentwicklungstrend zufolge wird die Komplexität des 6G-Netzwerks, das das Internet of Everything unterstützt, exponentiell zunehmen. Eine leichte Signallösung ist für das 6G-Design eine unvermeidliche Wahl.


       Das drahtlose 6G-Zugangsnetz muss nach einem einheitlichen Signalisierungsschema konzipiert sein und mehrere Luftschnittstellen-Zugangstechnologien unter einheitlicher Signalisierungssteuerung integrieren, um eine einheitliche Steuerung der Luftschnittstelle zu erreichen und die Komplexität des Terminalzugriffs auf das Netzwerk zu verringern. Im Hinblick auf das Design der Protokollstapelfunktion kann ein differenziertes Protokollfunktionsdesign in Betracht gezogen werden, die Protokollfunktionsverteilung und das Schnittstellendesign können optimiert werden und die Protokollfunktion kann durch die Kombination von KI-Technologie weiter verbessert werden.


       Hinsichtlich der Netzwerkfunktionen kann das 6G-Netzwerk in eine Signalisierungsschicht mit großer Abdeckung und eine bedarfsgesteuerte Datenschicht unterteilt werden. Durch den Trennungsmechanismus der Signalisierungsebene und der Benutzerebene wird eine einheitliche Signalisierungs-Overlay-Schicht verwendet, um ein zuverlässiges Mobilitätsmanagement und einen schnellen Dienstzugriff sicherzustellen. Durch das dynamische On-Demand-Laden der Datenschicht werden die Serviceanforderungen der Netzwerkbenutzer erfüllt. Durch eine flexible Zusammenarbeit zwischen beiden kann die Anzahl der eingesetzten Basisstationen reduziert und das Dienstwahrnehmungserlebnis des Benutzers verbessert werden.


▲Leichte Signalsteuerung

       Leichte Signalisierungslösungen erfordern eine hohe Zuverlässigkeit, geringe Latenz und kostengünstige Übertragungsnetzwerkunterstützung. Das Übertragungsnetz erfordert eine flexible Topologie und ausreichend Bandbreite. Der drahtlose Kontrollzentrum-Übertragungsnetzwerk-Netzwerk-Zugangspunkt muss in das Design integriert werden. Darüber hinaus erfordert die Trennung von Signalisierung und Diensten eine Koordinierung der verfügbaren 6G-Frequenzbänder, um die Vorteile einer breiten Abdeckung und einer flexiblen Dienstauslastung voll auszuschöpfen.


2. End-to-End-Service-Design


       Angesichts der tiefen Integration von DOICT-Technologien und der Entstehung einer großen Anzahl neuer Dienste benötigen Betreiber ein Netzwerk, das in der Lage ist, schnell auf neue Anforderungen zu reagieren, um Netzwerkdienste schnell bereitstellen zu können. Die Cloud-native servicebasierte Technologie ist eine wichtige Technologie, um die oben genannten Funktionen zu ermöglichen und die Entwicklung von Protokollfunktionen hin zu einer servicebasierten Architektur voranzutreiben. Die auf der serviceorientierten Architektur basierende Protokollfunktion verfügt über die Fähigkeit, die Protokollfunktion entsprechend den Geschäftsanforderungen auszuführen. Die technischen Eigenschaften spiegeln sich in folgenden Aspekten wider:


       1. Protokollfunktionen, die durch Cloud-native Service-Technologie gesteuert werden: Unter der Voraussetzung, dass die logischen Einschränkungen jeder Protokollschicht eingehalten werden, werden die Protokollfunktionseinheiten in flexibel kombinierte Module rekonstruiert. Business-Service-Funktionen.

       2. Schnittstelle gesteuert durch Cloud-native serviceorientierte Technologie: Die internen und externen Schnittstellen des Zugangsnetzwerks werden basierend auf der Cloud-nativen serviceorientierten Schnittstellenform und dem Schnittstellenprotokoll rekonstruiert, das die flexible Kombination von Protokollfunktionsmodulen und unterstützt hat die Öffnung von Netzwerkfähigkeiten;

       3. Durch Cloud-native serviceorientierte Technologie ermöglichte Kapazitätserweiterung: Bereitstellung eines bequemen, schnellen und einheitlichen Zugangsnetzwerk-Informationsaustauschmechanismus und Richtlinienanpassungsmechanismus für Dritte, um eine Win-Win-Situation zu erreichen.

▲Vereinbarung basierend auf serviceorientierter Architektur

       Die überarbeiteten Funktionen der Protokollfunktion umfassen zwei Kategorien: Grundfunktionen und inkrementelle Funktionen:


       1. Zu den Grundfunktionen gehören Funktionen auf Zellenebene wie Verbindungsverwaltung, Benutzerebenenverwaltung, UE-Energiesparverwaltung und andere Funktionen sowie entsprechende Netzwerkdienste.

       2. Zu den inkrementellen Funktionen gehören die Registrierung von Zugangsnetzwerkdiensten, die Datenerfassung und -speicherung, die Öffnung von Funktionen, die KI-Analyse und Entscheidungsfindung sowie entsprechende Netzwerkdienste.

       Die hohe Echtzeitleistung und hohe Flexibilität der Zugangsnetzwerkfunktion stellen hohe Anforderungen an die Speicherkapazität, Rechenleistung und Echtzeitleistung der Informationsinteraktion der Plattform. Ob die DOICT-Deep-Integration-Technologie diese Anforderung unterstützen kann, bedarf weiterer Forschung und Überprüfung. Gleichzeitig sind die Funktionen des Zugangsnetzwerks eng miteinander verbunden, und die Frage, wie „hohe Kohäsion und geringe Kopplung“ mit angemessenen Funktionen erreicht werden können, ist eine komplexe Systemtechnik. Darüber hinaus bringt die aktuelle serviceorientierte Technologie im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen einen Anstieg der Kosten für ein einzelnes Gerät mit sich. Wie ein Gleichgewicht zwischen Kosten und Nutzen erreicht werden kann, ist ein systematisches Problem.


      Das auf der serviceorientierten Architektur basierende Protokoll läuft auf der Cloud-Plattform und nutzt Cloud Native, um die Entwicklung, Bereitstellung und Verwaltung auf Basis von Mikrodiensten zu realisieren. Cloud-native Plattformen müssen sich an die Netzwerkeigenschaften anpassen, um eine effiziente, offene und Multi-Cloud-Bereitstellung zu erreichen.


                                                                                           ▲Der Evolutionstrend der Cloud-Technologie

      In den letzten 20 Jahren hat die Computertechnologie eine rasante Entwicklung von Bare Metal über virtuelle Maschinen bis hin zu Containern erlebt, und Cloud Native hat sich zur am besten geeigneten technischen Praxis für Cloud-Architekturen entwickelt. Cloud Native ist ein ideologisches Konzept für das Design von Cloud-Anwendungen. Dies ist der Best-Practice-Pfad, um die Cloud-Leistung voll auszuschöpfen. Es kann Betreibern dabei helfen, ein flexibles, zuverlässiges, lose gekoppeltes, einfach zu verwaltendes und beobachtbares Netzwerksystem aufzubauen, die Liefereffizienz zu verbessern und die Betriebs- und Wartungskomplexität zu reduzieren. Ausgeben. Zu den repräsentativen Technologien gehören unveränderliche Infrastruktur, Service Mesh, deklarative API und Serverless. Die cloudnative Technologiearchitektur weist die folgenden typischen Merkmale auf:

     Die ultimative Elastizität kann eine Reaktion in Sekunden oder sogar Millisekunden erreichen;


      Ein hochautomatisierter Planungsmechanismus kann eine starke Selbstheilungsfähigkeit erreichen;


      Die hohe Anpassungsfähigkeit ermöglicht umfangreiche, reproduzierbare Bereitstellungsfunktionen über Regionen, Plattformen und sogar Dienstanbieter hinweg.


       Cloud Native reduziert die Hemmschwelle für Cloud Computing erheblich, ermöglicht die domänenübergreifende Zusammenarbeit zwischen F&E und O&M, verbessert die Geschwindigkeit der offenen Iteration und fördert Geschäftsinnovationen. Derzeit erleben Cloud-native Hotspot-Technologien eine gewaltige Explosion, darunter Multi-Cloud-Container-Orchestrierung, Cloud-nativer Server, Cloud-nativer Speicher, Cloud-natives Netzwerk, Cloud-native Datenbank, Cloud-native Nachrichtenwarteschlange, Service Mesh, serverloser Container, Function-as-a-Service ( FaaS), Backend as a Service (BaaS) usw.


        Für Telekommunikationsdienste gelten höhere Anforderungen an Leistung, geringe Latenz, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Gerätekosten. Diese erfordern die Weiterentwicklung cloudnativer Technologien auf der Grundlage der Merkmale von Telekommunikationsdiensten, um den hohen Standards von Telekommunikationsdiensten gerecht zu werden.


3. Intelligente Wahrnehmungsfunktion


        6G-orientierte cloudbasierte interaktive Dienste mit extrem geringer Latenz und hoher Bandbreite nehmen zu. Die „geschichteten“ und „schornsteinartigen“ Designs der vorhandenen Anwendungsschicht, Diensttransportschicht und Mobilfunknetzschicht führen zu einer verlängerten Datenpaketübertragung, was zu einer verschlechterten Benutzererfahrung führt.


        Um eine Echtzeit- und genaue Anpassung der Dienstübertragungsfunktionen und Netzwerkfunktionen zu erreichen, ist es notwendig, hochpräzise Echtzeitmessungen und Rückmeldungen für jede Protokollschicht des End-to-End-Netzwerks einzuführen, um eine gemeinsame Optimierung zu ermöglichen Einführung intelligenter Verarbeitungsfunktionen auf der Netzwerkseite, einschließlich intelligenter Schätzung und Vorhersage. Einerseits verarbeitet es die Mess- und Interaktionsdaten vor, um eine Dimensionsreduzierung und -komprimierung zu erreichen, und andererseits abonniert und benachrichtigt es entsprechend den Anforderungen der Anwendungsschicht und der Diensttransportschicht, um den Overhead der Netzwerkübertragung zu reduzieren.


                                                                                         ▲ Schichtübergreifendes gemeinsames Architekturdesign

         Gleichzeitig kann es die Übertragungsanforderungen der Anwendungsschicht tiefgreifend intelligent wahrnehmen, eine Echtzeitwahrnehmung und Vorhersage der Übertragungsanforderungen auf Paketebene unter der Voraussetzung der vollständigen Gewährleistung der Privatsphäre der Benutzer realisieren und feinkörnige Dienste zur Überlastungskontrolle bereitstellen auf der Dienstübertragungsschicht und Ressourcenplanung auf der Mobilfunknetzschicht. Anleitung zur Granularität.

       Das Smart-Aware-Netzwerkdienstsystem erfordert mehrere Protokollschichten, mehrere Netzwerkelemente und die Zusammenarbeit mehrerer Technologien und steht vor vielen Herausforderungen, wie z. B. der Schwierigkeit der technischen Lösungsüberprüfung und der Einführung potenzieller nicht standardmäßiger Funktionen. Da an der gemeinsamen Gestaltung jeder Protokollschicht und der Standardisierung der Interaktion gleichzeitig mehrere Standardisierungsorganisationen und Arbeitsgruppen beteiligt sind, steht die Förderung jeder neuen Technologie in der Standardisierung vor großen Herausforderungen.


4. Netzwerkautonomiesystem basierend auf digitalem Zwilling


        Die digitale Zwillingstechnologie bezieht sich auf die Etablierung einer virtuellen Entität aus der physischen Weltentität in der digitalen Welt mit digitalen Mitteln, wodurch eine dynamische Beobachtung, Analyse, Simulation, Steuerung und Optimierung der physischen Weltentität realisiert wird. Zu den digitalen Zwillingsnetzwerktechnologien gehören Funktionsmodellierung, Netzwerkelementmodellierung, Netzwerkmodellierung, Netzwerksimulation, Parameter- und Leistungsmodellierung, automatisierte Tests, Datenerfassung, Big-Data-Verarbeitung, Datenanalyse, maschinelles Lernen mit künstlicher Intelligenz, Fehlervorhersage, Topologie und Routing am besten. Auf diese Weise werden die schwierigen Probleme, die in jeder Phase des Netzwerks schwer zu lösen sind, zur Lösung in die digitale Welt übertragen, und die autonome Fähigkeit des Netzwerks kann durch Überwachung, Vorhersage, Optimierung und Simulation realisiert werden.


▲Digitaler Zwilling realisiert Netzwerkautonomie

       Basierend auf der Technologie des digitalen Zwillings und der Technologie der künstlichen Intelligenz wird das 6G-Netzwerk ein autonomes Netzwerk mit Selbstoptimierungs-, Selbstentwicklungs- und Selbstwachstumsfähigkeiten sein. Das selbstoptimierende Netzwerk prognostiziert den Trend des zukünftigen Netzwerkzustands im Voraus, greift im Voraus bei möglichen Leistungseinbußen ein, optimiert und simuliert kontinuierlich den optimalen Zustand des physischen Netzwerks im digitalen Bereich und gibt die entsprechenden Betriebs- und Wartungsvorgänge aus Vorauszahlung. Das physikalische Netzwerk wird automatisch korrigiert.


        Das sich selbst entwickelnde Netzwerk analysiert und trifft Entscheidungen über den Entwicklungspfad von Netzwerkfunktionen auf der Grundlage künstlicher Intelligenz, einschließlich der Optimierung und Verbesserung bestehender Netzwerkfunktionen sowie des Entwurfs, der Realisierung, der Verifizierung und der Implementierung neuer Funktionen. Das selbstwachsende Netzwerk identifiziert und prognostiziert unterschiedliche Geschäftsanforderungen, arrangiert und implementiert automatisch Netzwerkfunktionen in jeder Domäne und generiert End-to-End-Service-Flows, die den Geschäftsanforderungen entsprechen. Erweitert automatisch die Kapazität für Standorte mit unzureichender Kapazität und erweitert automatisch die Kapazität für Gebiete ohne Netzabdeckung. Planung, Hardware-Selbststart, Software-Selbstladen.


       Als neues Konzept, das auf den Netzwerkbereich angewendet wird, muss die Technologie des digitalen Zwillings in der Branche mehr Konsens finden. Vom Prozess der Industrie und anderer Industrien wird es lange dauern. Gleichzeitig ist die digitale Zwillingstechnologie auf eine große Menge an Datenerfassung angewiesen, was die Kosten für die Ausrüstung erhöht, und auch die Art der Datenerfassung erfordert bahnbrechende Innovationen.


5. Deterministische Datenübertragung


       Das Konzept des Determinismus wurde ursprünglich im IEEE vorgeschlagen und standardisiert. Die IEEE 802.1-Arbeitsgruppe gründete 2007 die Arbeitsgruppe Audio Video Bridging (AVB) mit dem Ziel, HDMI, Lautsprecher und Koaxialkabel im Haushalt durch Ethernet zu ersetzen. Mit der erfolgreichen Anwendung des IEEE 802.1AVB-Standards in Studios, Sport- und Unterhaltungsstätten beginnt diese Technologie die Aufmerksamkeit der Industrie und der Automobilwelt auf sich zu ziehen.

Im Jahr 2012 wurde die IEEE 802.1AVB Task Group in Time Sensitive Networking (TSN) Task Group umbenannt. Der TSN-Standard erweitert die AVB-Technologie und verfügt über Mechanismen zur Gewährleistung der Echtzeitleistung wie Zeitsynchronisation und Verzögerungsgarantie und unterstützt verwandte Protokolle wie Verkehrsplanung und -gestaltung, Zuverlässigkeit und Konfigurationsmanagement. Im Jahr 2015 gründete die IETF die Arbeitsgruppe Deterministic Networking (DetNet), um an der Ausweitung Ethernet-basierter deterministischer Techniken auf Weitverkehrs-IP-Netzwerke zu arbeiten und Worst-Case-Grenzwerte für Latenz, Paketverlust und Jitter festzulegen, um eine deterministische Datenübertragung zu ermöglichen.

        Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, dass die deterministische Übertragung für Festnetze bereits seit 10 Jahren vorgeschlagen wird, die Forschung zur deterministischen Übertragung für Mobilfunknetze jedoch gerade erst begonnen hat, hauptsächlich weil 1. die Luftschnittstelle leicht von der Umgebung beeinflusst wird Die Übertragungsqualität ist schwer vorherzusagen. 2. Fehlen eines durchgängigen deterministischen Garantiemechanismus.

        Im 6G-Zeitalter wird die deterministische Datenübertragung zur repräsentativen Fähigkeit des 6G-Netzwerks und bietet Funktionen wie begrenzte Verzögerung, geringen Jitter, hohe Zuverlässigkeit und hochpräzise Zeitsynchronisation. Zu den zu überwindenden Schwierigkeiten gehören:

       1. So realisieren Sie eine flexible Ressourcenreservierung und Echtzeitplanung auf der drahtlosen Luftschnittstelle. Die Unvorhersehbarkeit der Luftschnittstelle ist der größte Engpass bei der Realisierung einer deterministischen End-to-End-Übertragung. Dies erfordert, dass im 6G-Zeitalter die Ressourcen der Luftschnittstelle ausreichend und uneingeschränkt sind und Datenpakete flexibel in Echtzeit im Zugangsnetz eingeplant werden können, um sicherzustellen, dass die Pakete innerhalb der vorgegebenen Zeit verarbeitet und versendet werden können.

       2. So implementieren Sie einen weiträumigen deterministischen Übertragungsmechanismus. Die Schwierigkeit, die IEEE-TSN-Technologie in einem weiten Bereich anzuwenden, ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die CNC im TSN-System nicht in der Lage ist, umfangreiche Pfadoperationen und eine genaue Echtzeitplanung durchzuführen, und die Genauigkeit der Zeitsynchronisation nimmt mit zunehmender Pfadlänge ab.

       3. Wie man eine schicht- und domänenübergreifende Integration deterministischer Mechanismen realisiert. Im 5G-Zeitalter ist das Mobilfunknetz immer noch ein Layer-over-IP-Netzwerk, was eine große Herausforderung für die deterministische Übertragungsplanung der domänenübergreifenden Koordination darstellt. Im 6G-Zeitalter hofft man von Beginn des Netzwerkdesigns an, heterogenen Zugang, Festnetz-Mobilfunk-Konvergenz und kollaboratives Management zu realisieren. Mobilfunknetze müssen die vorhandenen deterministischen Übertragungsprotokolle der Festnetzebenen 2 und 3 übernehmen, um Konvergenz bei der Bereitstellung und Protokollunterstützung zu erreichen. , koordinierte Planung, um eine durchgängige, schicht- und domänenübergreifende deterministische Datenübertragung zu erreichen.


6. Programmierbares Netzwerk


       Das 6G-Netzwerk muss die Netzwerkprogrammierbarkeit unterstützen und die Synergie der fünf Netzwerke Access, Edge, Core, Wide Area und Daten realisieren, damit das Telekommunikationsnetzwerk in der Lage ist, alle Szenarien über mehrere Dienste, mehrere Domänen hinweg und das Ganze anzupassen Lebenszyklus. Die Netzwerkprogrammierbarkeit spiegelt sich auf vielen Ebenen wider, von unten nach oben: Chip-Programmierbarkeit (z. B. P4, POF), FIB-Programmierbarkeit (z. B. OpenFlow), RIB-Programmierbarkeit (z. B. BGP, PCEP), programmierbares Geräte-Betriebssystem, programmierbare Gerätekonfiguration (z. B CLI, NETCONF/YANG, OVSDB), Controller programmierbar und Service programmierbar (z. B. GBP, NEMO).

       Das zukünftige Netzwerk muss die Programmierbarkeit in den vier Dimensionen Netzwerkelement, Protokoll, Dienst und Management erfüllen:

       1. Programmierbare Netzwerkelemente von Geräten: Mit der Diversifizierung und Individualisierung von Datendiensttypen entstehen in einem endlosen Strom Anforderungen der Benutzer an neue Netzwerkfunktionen. Die vom Protokollstapel der Gerätenetzwerkelemente unterstützten Netzwerkfunktionen sind begrenzt, und auch die verwendeten Netzwerkkartenchips sind begrenzt. Es ist unmöglich, alle möglichen Netzwerkfähigkeiten in den nächsten Jahren vorherzusagen. Als Grundkomponente des Netzwerks benötigt das Netzwerkelement seine Hardware-Architektur, damit Benutzer Funktionen neu definieren und die Verarbeitung verschiedener Protokolltypen sowie Kapselung und Entkapselung nach Bedarf abschließen können.

        Gleichzeitig besteht die Softwarearchitektur der oberen Schicht aus Modulen oder APIs mit klaren Funktionen, sodass Benutzer diese Module neu organisieren oder Schnittstellen aufrufen können, um benutzerdefinierte Zwecke wie Klassifizierung, Gestaltung und QoS zu erreichen. Die Netzwerkelemente der Geräte unterstützen die Programmierbarkeit und ermöglichen so eine effiziente Unterstützung der Benutzeranpassung und der kontinuierlichen Weiterentwicklung neuer Protokolle.

        2. Programmierbare Netzwerkprotokolle: Die Funktionstrennung zwischen Telekommunikationsnetzen und Datennetzen verschwimmt immer mehr, zudem durchdringen sich Netzwerkprotokolle und -architekturen gegenseitig. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Anwendungsszenarien entstehen nacheinander neue Anforderungen an Netzwerkprotokoll-Stack-Funktionen und die Entwicklung und Innovation von Netzwerkprotokollen (wie NewIP, SRv6, QUIC usw.) kann die Intra- und Inter-Netzwerkprotokolle unterstützen Synchrone Übergabe, und sogar das End-to-End-Netzwerkprotokoll des Slice kann bei Bedarf entsprechend dem Diensttyp und den Qualitätsanforderungen des Benutzers ausgewählt werden. Und dann realisieren Sie den reibungslosen Wechsel vom 5G+-Netzwerk zum 6G-Netzwerk.

       3. Programmierbare Dienstpfade: Das End-to-End-Netzwerk bietet immer mehr Dienste. Wir müssen sicherstellen, dass das Netzwerk oder Netzwerkelement die Aktualisierung neuer Dienste nacheinander abschließt. Es unterstützt die On-Demand-Konfiguration verschiedener Benutzerdaten zur Nutzung unterschiedlicher Dienstverarbeitungspfade, wodurch nicht nur das altmodische Transformationsschema übernommen werden kann, sondern auch die schrittweise Umstellung auf die innovative Netzwerkarchitektur, ein reibungsloser Wechsel und eine unbegrenzte Erweiterung entsprechend den Anforderungen des Benutzers realisiert werden können Bedürfnisse auf der Grundlage begrenzter Kosten. Darüber hinaus kann der Weiterleitungspfad vom Terminal, Zugangsnetzwerk, Kernnetzwerk, Weitverkehrsnetzwerk zum gesamten Netzwerk des Rechenzentrums gemessen und angepasst werden, sodass eine durchgängige Geschäfts-, Netzwerk- und Seitenzusammenarbeit möglich ist im wahrsten Sinne des Wortes realisiert, und das End-to-End-Netzwerk kann realisiert werden. Versichern.

       4. Programmierbare Verwaltungsmethoden: Aufgrund der zunehmenden Komplexität von Telekommunikationsnetzen, hohen Betriebs- und Wartungskosten innerhalb des Netzwerks und Verzögerungen bei Betriebs- und Wartungsbarrieren zwischen Netzwerken führt dies zu unzureichenden Möglichkeiten zur Geschäftsmonetarisierung und verlangsamt die Einführung neuer Dienste. Die Programmierung von Managementmethodenkursen bedeutet, dass die Netzwerkelemente im Netzwerk in Bezug auf Überwachungs- und Managementmethoden verschiedene oder angepasste Managementmethoden unterstützen sollten, um die drei Verbesserungen Ressourceneffizienz, Energieeffizienz sowie Betriebs- und Wartungseffizienz zu fördern und eine zu erreichen Closed-Loop, orientiert an der Benutzererfahrung. Autonomes Netzwerksystem.

       Zuvor haben wir über die Anwendung von 5G in 21 vertikalen Branchen berichtet. Mit der kontinuierlichen Popularisierung von 5G werden die zukunftsorientierten Kommunikationsbedürfnisse deutlicher. Die Bereiche damit verbundener neuer Unternehmen, neuer Anwendungen, neuer Dienstleistungen und neuer Materialien entwickeln sich rasant, und neue Technologien und Kommunikationstechnologien wie Cloud Computing, Big Data, Blockchain und künstliche Intelligenz werden ständig integriert. Diese müssen dringend mit den neuesten Veränderungen und Entwicklungstrends kombiniert werden, die das 6G-Design und die Forschung weiterhin vorantreiben. Obwohl die aktuelle 6G-Vision unrealistisch erscheinen mag, entwickelt sich die Technologie oft schneller als erwartet.


       Dieser Artikel wurde vom „China Institute of Electronics“ reproduziert, um den Schutz geistiger Eigentumsrechte zu unterstützen. Bitte geben Sie die Originalquelle und den Autor des Nachdrucks an. Bei Verstößen wenden Sie sich bitte an uns, um die Löschung zu veranlassen

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