Cicely 6G标准与技术探索
每一代移动通信技术就像圣诞节一样准时:ITU提要求,3GPP制定标准,政府拍卖频谱,设备商通过“推倒重来”(Rip and Replace)的硬件升级赚取暴利,而运营商则在“不建就落后”的焦虑中,一边抱怨一边掏钱。
但是这场持续了数十年的游戏规则正在受到海外运营商质疑 -天价投资砸下去,却迟迟等不到杀手级应用,更别提营收增长。如果6G还需要我们推倒重来换硬件,那我们就不玩了。
▍欧美运营商拒绝「宏大叙事」
对于全球电信运营商而言,依靠硬件大规模迭代的“十年一代”升级模式已不可持续,5G的巨额成本与令人失望的回报让运营商失去了再次豪赌的勇气。
正如英国电信(BT)首席安全与网络官Howard Watson被问到“6G是否会引发新一轮投资狂潮时”,他的回应是:“We're not doing that again(我们绝不会再那样做了)。”Virgin Media O2的网络创新总监Kirsty Bright则强调:停止谈论“5G、6G、7G”,转而关注技术的自然演进。如下表所示,6G到底是什么,将如何在经济上取得成功? [td]
| 3G | 4G | 5G | 6G(困局) | | 时代(Era) | 移动语音通信时代 | 移动计算时代 | 移动与边缘计算时代 | ? | | 创造的核心价值 | 移动互联网成为可能。 | 移动优先的手机应用经济。 | 缓解城市网络容量压力,并且宽带替代方案。 | 尚不明确。被设想为面向未来推测性用例的“认知网络”。 | | 竞争力 | 覆盖和基本可靠性。 | 速率与网络性能。 | 中频段频谱 | 尚不明确。追求极致性能指标,但边际价值递减。 | | 关键需求 | 移动/无线设备的初步普及。 | 智能手机渗透率爆发式增长及应用使用激增。 | 对家庭宽带替代方案的需求;城市数据流量拥塞。 | 尚未显现。假设未来对AR/VR,感知类应用存在需求。 |
这种集体抵制迫使设备巨头不得不重新定义6G。爱立信CEO Börje Ekholm在今年年初的分析师电话会议上公开承认,“G时代”的传统周期已经结束,他敦促行业将6G视为“5G的演进”,而非全新的代际。
这可能意味着,投资峰谷将被熨平,大的投资周期已经过去了,运营商的资本开支将趋于平稳。
▍NGMN定调:6G是软件升级的时代
如果不建新站,6G怎么落地部署?答案是:软件升级(Software Upgrade)。
代表全球主要移动运营商的下一代移动网络联盟(NGMN)发表一份立场声明,明确指出:
"6G 不应必须触发5G RAN基础设施的硬件更新,某些场景允许通过现有网元的软件特性升级来实现。
沃达丰英国首席网络官Andrea Dona说的更加直白:运营商甚至尚未收回5G投资,却要经历一轮的“推倒重来”(Rip and Replace),6G必须是一个叠加在现有网络上的“软件层”,榨取现有硬件的全部潜力,而不是又一次新建基础设施。
▍诺基亚和爱立信的"削足适履"式转型
面对运营商“加量不加价”的态度,传统设备商爱立信和诺基亚主动拥抱General-purpose Hardware(通用硬件,包括GPU),降低对昂贵专用芯片(ASIC)的依赖,从而满足运营商对灵活性和成本控制的需求。
诺基亚战略转向:
诺基亚前CEO Pekka Lundmark已经引导公司从专有芯片转向通用处理器。这意味着未来的基站将更像是运行着通信软件的标准服务器,而非黑盒子般的专用设备。(现任CEO Justin的观点也是如此,只是更侧重于AI)。同时在业务上也寻求“削足适履”似的转型 : - 诺基亚2022年起裁减了9,500个岗位,精简组织结构。
- 此外,诺基亚还退出了微波回传(microwave backhaul)等部分业务领域,以及某些私有5G细分市场。同时聚焦AI、云基础设施和数据中心网络等核心业务。
爱立信的“可编程”的未来:
爱立信CEO鲍毅康(Börje Ekholm)反复强调的“可编程网络”(Programmable Networks)愿景。
自2022年以来,爱立信已裁员超15,000人以削减成本,并加速向“可编程网络”转型——通过Open RAN/Cloud RAN推动开放,借助Vonage的API能力实现软件化,将网络从“管道”变为可收费的创新平台。 2023年底,爱立信与AT&T签署140亿美元的Open RAN协议,首次开放基带单元,允许集成第三方射频(如富士通)和通用服务器(如戴尔),打破传统封闭架构。
未来,其收入将更多来自软件升级而非硬件销售。这一转变虽牺牲部分硬件利润,却让公司更“轻盈”,有效规避传统通信硬件周期的剧烈波动。
▍6G标准趋于保守: OTFS破局?
技术创新来破局?
在这种“省钱至上”的指导思想下,6G的技术标准制定也开始趋于保守。在欧美市场,为了确保新老技术的平滑过渡和硬件复用,西方主流厂商倾向于沿用OFDM,而不再追求激进的波形创新,换句话说: OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)这一在4G和5G时代占据统治地位的波形技术,极有可能在6G时代继续沿用,这也在3GPP 6G Study阶段得到了确认。
诺基亚的RAN标准化负责人Matthew Baker认为,在宏站广覆盖场景下,香农极限(Shannon's limit)依然存在,仅仅调整空中接口并不一定能带来巨大的性能增益。这意味着,除非有颠覆性的理由,否则西方厂商不会轻易改弦更张。
然而,Light Reading报道指出,包括中国在内的各国研究员在OTFS(Orthogonal Time Frequency Space,正交时频空)技术上投入了大量研究,并发表了大量论文。OTFS被认为在高移动性场景(如高铁)下具有比OFDM更好的性能,而且OTFS在时频分辨率和多径处理方面的优势特别适用于6G的关键特征之一: 通感一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC),利用通信信号同时实现环境感知与数据传输。(美国公司Cohere宣称OTFS是6G"母波形" - 要用它造3GPP的反?)
Source <<OTFS Waveform Effectiveness in 6G Communication Networks>>
OTFS的部署未必需要全新硬件
近年来通用处理器和可编程射频单元的发展,许多OTFS相关算法可通过软件升级在支持灵活波形的Cloud RAN或Open RAN平台上实现。这意味着,即便采用OTFS,运营商也无需大规模更换基站,而只需在现有通用硬件上加载新软件模块。
更关键在于:OTFS还可能威胁AI-RAN
当前,业界正大力推动以GPU加速的“AI-RAN”作为无线接入网的必然未来。这一叙事若成立,将驱动运营商大规模升级硬件基础设施,让GPU厂商成为最大赢家。
然而,这背后的技术逻辑是因为OFDM的内在脆弱性,例如对多普勒效应高度敏感,在高速移动场景下信道状态信息(CSI)快速过时,导致系统性能急剧下降等等问题。AI-RAN的本质,正是试图用人工智能的预测与补偿能力,来修补这些因波形设计脆弱而产生的问题。
但是OTFS将直接挑战“必须依赖GPU和AI算力来优化无线网络”这一叙事,例如: - 在信道感知层面:OTFS无需依赖复杂的AI算法去“预测”快速变化的信道,因为它所依赖的域本身就更“稳定”,只需进行相对简单的“估计”。
- 在多用户MIMO层面:OTFS将多径效应从干扰转化为资源。不同的用户在时延-多普勒域中会形成可分离的、独特的“签名”。这使得多用户检测和配对从依赖神经网络的“黑箱优化”问题,转变为一个更确定、更可解析的信号分离问题。AI-RAN费尽心思“猜测”的最佳配对,在OTFS的视角下可能变得“一目了然”。
▍结语
如果6G不再是一次盛大的硬件狂欢,而是一次悄无声息的软件升级,那么通信行业的下一个增长点究竟在哪里?
也许,未来的增长不再依赖十年一次的硬件“圣诞节”——对供应商而言,生存的关键不再是销售硬件,而是主导运行其上的软件:各种算法、感知、可编程服务……这才是新赛道的真正入口。
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