开元叔 5G6G网络与协议
按照ITU和3GPP的6G时间线，6G将在5年后2030年商用，而当前5G仍处于中期阶段，其发展速度甚至比前几代蜂窝通信更快。未来网络将成为虚拟化生活、社会和行业各个方面的基础组成部分，满足人类和智能机器的通信需求。到2030年，5G将已经塑造行业和社会十年。新的应用和服务将不断涌现，人们也将从5G部署中汲取经验教训。5G是一项革命性的技术，它使机器之间以及机器与人之间能够通信。预计6G将带来持续的变革，将数字世界与物理世界紧密联系在一起。预计到2030年，首批6G网络将部署完成，一些设想的用例将成为现实。随着6G的不断发展，更复杂的用例也将随之而来。未来的6G网络将为沉浸式、无处不在的感知数字体验开辟新的技术可能性。6G应用一旦大规模部署，将彻底改变人们的生活方式。为了实现6G赋能的未来网络愿景并充分发挥其潜力，需要确保频谱的及时可用性。而频谱在释放6G全部潜力方面的作用日益突出。
6G频谱的早期设计会受到未来5G Advanced之后移动网络预期需求的驱动。这包括预期的6G用例，这些用例预计将需要比5G时代更大的容量和覆盖范围。根据目前看到的6G用例的分类（参考6G岁末更新：6G场景用例（UC）及业务需求研究开启），6G将服务于广泛的用例。数据流量的持续指数级增长是另一个关键驱动因素。这意味着额外的频谱对于确保持续以经济高效的方式支持现有移动用例（例如移动宽带、固定无线接入 FWA和各类虚拟现实等）至关重要。随之移动网络数据流量持续攀升。预计未来许多年流量将呈指数级增长，因此，以经济高效的方式支持这种流量增长对于6G网络至关重要，这意味着即使不考虑新的用例，也需要额外的频谱。未来的6G网络将开启一个沉浸式感知时代，带来无处不在的丰富数字体验。为了提供实现这一强大无线时代的带宽和频谱能力，需要对频谱蓝图进行更深入的演进。这不仅包括重新定义当前的频谱网格，还包括探索厘米波和亚太赫兹范围内的新频段。6G将包含广泛的多层频谱融合，涵盖目前现有的低波、中波和毫米波(mmWave) 频段，并以关键的厘米波 (cmWave) 频段（具有高容量和良好的覆盖范围）和互补的亚太赫兹 (sub-THz) 频段（具有极高的数据速率和宽带宽）为基础。在5G和5G Advanced技术下，频谱效率将持续提升，而随着网络到2030年将面临高度密集化，预计在正确的时间拥有不同频段的适量频谱，对于确保从5G Advanced无缝过渡到未来的6G网络至关重要。
如下频段作为ITU关于6G候选频段：
低于1 GHz：
这些较低的频率对于广域覆盖和室内深度穿透至关重要，有助于弥合数字鸿沟。
7-15 GHz（厘米级范围）：
此范围在覆盖范围和容量之间实现了良好的平衡，使其成为其他频段的理想补充。
90-300 GHz（亚太赫兹范围）：
此范围提供极高的数据速率和低延迟，非常适合特定场景，例如专业的高分辨率全息通信或数据中心的无线连接。
100 GHz以上频段：
ITU-R也在研究100 GHz以上频段在6G中的应用，并认识到其在特定部署场景中的潜力。 ITU-R 确定了以下频率范围作为6G系统的潜在候选研究频段：4400-4800MHz、7125-8400MHz和14.8-15.35GHz。
毋庸置疑，额外频谱需求巨大。近年来，5G技术引起了各地方监管机构的广泛关注，这些机构已努力分配低频段、中频段和高频段的频谱。全球5G部署规模各不相同，部分原因在于频谱分配的速度不同。预计到2030年，所有这些频段都将释放足够的频谱，以充分释放5G及其演进技术5G-Advanced的潜力。低频段频谱或低于1GHz的频谱，尤其是600 MHz和700 MHz频段的频谱，为移动网络提供了基础覆盖层。这是唯一能够覆盖偏远和偏远农村地区的频段，有助于弥合数字鸿沟，并为社会各阶层带来平等机会。通过智慧农业实现农村数字化，以实现净零排放目标，也需要低于1GHz的频谱。此外，只有拥有足够多的该频段频谱，才能实现移动环境下的无处不在的连接（例如乡村道路），以便保证网络覆盖的广度。Sub-1 GHz不仅对农村地区至关重要，而且对于人口密集区域（例如地下室）的深度室内覆盖也至关重要。由于该频段的传播特性，全国移动许可证是最合适的授权机制。另一方面，高频段或毫米波频段（例如26/28 GHz或40 GHz）的传播特性能够在局部密集环境中实现高容量，在增加网络厚度和深度的同时实现企业所需的极低延迟和高可靠性。在全球范围内，该频段的分配情况因国家/地区和局域连接（区域大小不同）而异。值得注意的是，虽然部署并不严格要求全国性许可，但这种授权机制确实带来了诸多好处，例如在投资方面，以及在一国范围内根据需要灵活部署方面。中频段频谱介于这两个范围之间，在容量和覆盖范围之间取得平衡，因此对于经济高效的广域网至关重要。它包括现有的3.3-4.2 GHz和4.4-5 GHz频段，未来还将包括6.425-7.125 GHz频段。事实上，这一频段已成为全球5G分配最多的频段，支持该频段的设备数量就足以证明这一点。在这一频段中拥有足够的频谱对于移动宽带数据的持续增长以及XR在城市室内外区域的引入至关重要，包括5G时代的移动性。这一频谱范围对于满足主要道路的容量需求以及为光纤无法覆盖的小城镇和村庄提供固定连接至关重要，从而提升社会包容性。该频谱范围的授权机制必须允许广域部署。此外，该频谱还可以帮助满足企业需求，例如通过移动网络运营商实现。预计到2030年部署的网络将受益于频谱效率更高的技术，并根据市场需求逐步迁移到6G。这在当今是一种常见的做法，预计这种情况将继续下去。作为第二步，通信服务提供商可以根据具体情况，将密集化与获取额外频谱相结合，以扩展其部署，使其涵盖宏基站和小型基站。在合适的时间提供适量的频谱，是国家在互联互通方面取得成功的关键，因此国家监管机构发挥着至关重要的作用。即使到2030年，低、中、高频段的可用频谱能够根据市场需求用于5G和6G。当前最新的3GPP规范（版本J20）中所定义收入的FR频率范围如下：
下图展示了从2024到2030年的频谱可能性时间对比：
下图展示了6G多层网络的特征，包括现有和未来的频谱（从低频段到亚太赫兹范围），不同频谱范围的带宽和覆盖特性：
So对于6G及未来频谱的策略与展望：
厘米波频段7-15GHz的重要性
7-15 GHz范围内的额外频谱对于实现未来6G网络的高容量需求用例至关重要，也是实现许多此类用例移动性的关键。从覆盖范围的角度来看，频段越低，可覆盖的区域就越广。这自然排除了高频频段，而指向最接近中频的范围，即厘米级范围，在这个范围内，人们设想的未来生活可以实现移动化。体现厘米波7-15 GHz范围内附加频谱的主要驱动用例举例：
1）服务更多用户和日益增长的数据密集型移动应用的传统移动宽带业务、 2）XR及其支持全息通信的演进预计将成为继智能手机之后的下一个范式转变，从而成为主要驱动力。 3）大规模数字孪生、智慧城市和高精度定位 4）感知互联网，通过互联网与我们的视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉进行互动可能会进一步推动网络流量增长。
关于7-15 GHz范围内的潜在频段，国际电信联盟无线电规则 (ITU-RR) 已将7-15 GHz范围内的移动和固定业务作为主要分配，同时还为其他业务提供了主要分配。因此，研究与这些现有主要业务的共存将成为未来几年的一项重要任务。该分析得出结论，7.125-8.5 GHz、10.7-13.25 GHz和14-15.35 GHz频段具有与现有业务共享的潜力。值得注意的是，美国正在考虑7.125-8.4 GHz和12.7-13.25 GHz 频段，国际电信联盟 (ITU) 也将考虑其中的部分频段。虽然并非所有这些频段都可能实现全球协调，但频谱频段和技术条件的协调仍然是健康产品生态系统的核心，这将使企业和社会受益。现阶段需要注意的是，某些服务在与6G移动网络共存方面比其他服务挑战更小。
亚太赫兹频段对特定场景的补充作用
亚太赫兹频率范围有可能提供大量低使用率甚至未使用的频谱，这使其既独特又充满挑战。亚太赫兹频段能够提供每秒兆兆比特 (Tbps) 的速度和极低的延迟，这将成为特定6G用例的关键推动力。然而，这种优势在覆盖范围和移动性方面也存在局限性。某些区域和场景需要这种极致的性能，例如设备间的直接通信或极限游戏。该频段的特性使其具有互补性，因此它无法取代对较低频率（例如厘米波）的需求，而这些需求正是大多数6G用例的主要要求。考虑到物理传播特性和技术发展及组件成熟度，亚太赫兹频段的潜在频段可考虑W频段（92-120 GHz）和D频段（120-175 GHz）。这些频段对于6G接入和前传、回传网络都具有重要意义。W频段可以为6G接入提供极致带宽（总计约15 GHz），而D频段约30 GHz的带宽则需要用于前传，回传的演进。需要注意的是，D频段可在与6G接入共存的前提下，可为众多6G亚太赫兹用例和应用提供额外的容量和可能性。纵观亚太赫兹频段，预计授权频段（包括W频段和D频段）和非授权频段的组合将满足各种6G用例的需求和部署类型。亚太赫兹频段即使从研究角度来看很有吸引力，但无论是在商业案例方面还是在无线组件方面，都还不够成熟，无法实现商业化。因此，我们预计它不会成为6G第一波浪潮的一部分，但从长远来看，它可能会变得至关重要。
6G频谱走向
与前几代技术一样，6G的成功离不开技术和政策的到位。3GPP和ITU-R的6G标准化工作已在进行中。ITU IMT-2030标准化预计将于2030年完成，而3GPP的标准化工作将略早一些，需要相应的频谱供应。而提供充足的6G频谱需要多方利益相关者的贡献与合作，包括移动设备供应商、移动网络运营商、频谱监管机构、研究机构。供应商和研究机构共同开发新一代移动网络技术。供应商和通信服务提供商/移动网络运营商就预期的频谱需求、相关时序以及频谱部署特性提供意见，随后，所有相关利益相关者合作评估这些需求并制定所需的监管变革。频谱监管机构需要考虑这些需求以及包括其他服务在内的整体社会需求。频谱获取可以通过多种方式实现，例如通过国际电联世界无线电通信大会 (WRC)、区域性决策或各国自行制定的决策。无论采用哪种方式，理想情况下，在全球范围内或至少在区域范围内协调选定的频段和技术条件，是释放规模经济并为众多市场的消费者和企业带来诸多益处的关键。国际电联的流程涉及大约每四年举行一次的世界无线电通信大会 (WRC) 上做出的决策（参考国际电联ITU与3GPP合作方式）。此外，国际电联 (ITU)的工作提供了一个明确的流程，用于研究和决定一组频段的技术条件，使其适用于全球大部分地区，即通过所谓的共享研究，避免不同业务之间产生有害干扰，否则这些干扰将不得不在区域层面进行处理。
总之，6G成功的关键之一在于及时提供充足的频谱。面向6G用例的频谱必须与技术发展同步开放，以满足容量需求和其他通信需求。虽然有可能在现有频谱和2030年之前可用的额外5G/5G-Advanced频谱中部署6G，但也迫切需要在7-15 GHz厘米级范围内提供额外的频谱，特别是尽可能接近中频段，即7125-8400 MHz。此外，互补的亚太赫兹频段，虽然可以提供更大的频谱块，但覆盖范围有限，预计在后期将成为潜在的关注点。在WRC-27上对7125-8400MHz频段进行研究，为及时协调频谱以部署6G提供了关键机会。
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发表于 2025-8-22 09:02:03