移动电话能够随时随地使用,是通过城市中的基站和无线电波连接实现的。无线通信技术经历了第二代(2G)、第三代(3G)的技术演进,目前在日本国内广泛应用的是第四代(4G)和第五代(5G)。

通信技术演进

接下来将迎来第六代通信技术“6G”,那么它将呈现怎样的面貌呢?

美国高通公司日本分公司近日为日本媒体举办了关于当前及未来技术展望以及最新标准化动态的说明会。

会议中再次强调,6G不仅仅是通信速度的提升,更被定位为AI时代的社会基础设施。随着3GPP规范制定的加速,会议揭示了AI对通信协议的影响、日本在频谱分配上的滞后、物理层性能提升的极限等一线声音。

6G不是“AI本身”,而是基于AI时代的三大支柱与流量变化

5G时代带来了无需担心数据容量的自由使用环境,那么6G将带来哪些变化?

6G三大支柱

高通日本标准化本部长城田雅一表示,“6G并非等同于AI,而是‘支撑AI时代的6G’。将AI本身作为通信标准的说法被夸大了,6G将基于AI作为前提制定规范。”

高通提出6G的三大核心支柱为“连接性”、“广域感知”和“计算能力”。除了提升传统通信性能外,通信基础设施本身将作为传感器发挥作用,网络整体将分布计算资源,实现新的功能。

计算能力分布

特别是在计算能力方面,过去依赖云端的计算将分散到边缘设备和无线基站,整个系统将承担AI处理任务。

AI计算分布

这种变化背后是流量模式的剧烈转变。

传统5G设计重点在于视频观看等下行流量,但未来AI代理将主动支持用户,工厂等场景中物理AI(如机器人)将实现自主运行。5G时代曾因技术驱动而提出“让工厂接入”的方案未被现场接受,成为苦涩教训。6G将以解决机器人计算能力不足等实际问题为出发点,推广分布式计算。

城田指出,“AI推理需要强大计算能力,上行流量将大幅增加”,6G作为应对新流量模式的基础设施显得尤为必要。

流量变化

XR设备普及关键在于边缘计算

具体应用场景包括XR和AR眼镜等设备。由于这些设备电池和计算能力有限,重负载处理需卸载至网络边缘。

“与其在终端处理,不如通过通信将任务交给边缘,能降低功耗和成本”,这是6G普及的关键。6G被视为解决设备实际难题的方案,而非强行推广新技术。

XR设备

摆脱16万页规范束缚,高通提出“AI原生协议”

在3GPP标准化讨论中,端侧主导的通信控制成为转折点。

5G标准曾达到16万页,终端需严格按网络指令操作。但现今多样化流量(数据、语音、XR、AI)共存,传统中心化控制自由度不足。

标准化挑战

高通提出并达成共识的“AI原生协议”允许终端基于用户位置和服务上下文,利用AI自主优化协议行为。

高通日本标准化高级总监北添正人表示,“终端最了解自身状况,过去无AI时只能用if语句,现在可综合多种情况做出最佳判断。”

AI原生协议

终端将自主决定数据重传和切换时机,但与希望严格管理的运营商间曾有激烈讨论,最终达成“网络指定范围内终端自由判断”的妥协方案。

端侧AI性能将影响“连接质量”

端侧主导通信控制带来新疑问:是否会因终端AI性能差异导致通信质量不同?

记者提问是否会出现SIM自由版与运营商版差异,或厂商以“我家手机更易连接”做宣传的担忧。

终端差异

北添承认这种可能性。过去终端按网络设定统一表现,但AI自主判断后,学习模型和性能将影响移动性能。

“测试文化将从适配性转向性能测试。各厂商需保证最低性能,超出部分会有差异。”

同时,为防止AI异常表现,运营商与基础设施供应商正探讨如何监控终端性能。

北添透露,未来将通过收集大量终端数据构建基础模型,并对各终端进行微调。通信商与终端厂商可能合作实现差异化,6G时代“AI智能度”将成为手机通信性能的新竞争点。

基站变传感器的“网络感知”

6G期待的另一支柱是“广域感知”,即利用现有基站作为传感器。

网络感知

北添表示,“无需新增传感器,利用现有基站即可覆盖各地,作为服务提供给运营商带来新收入。”

基站传感器

在美国圣地亚哥的演示中,结合物理层数据和AI技术,成功识别飞行中无人机的旋翼动作,区分个体机体,并检测地面车辆和交通状况。

从P2P到“SBI”,RAN架构根本革新

6G变革不仅限于无线接口,网络架构也将彻底重构。

北添指出,“现有网络基于GSM时代的点对点(P2P)连接,RAN与核心网络一对一协同。”

6G将打破传统P2P结构,推动“基于服务接口(SBI)”扩展至RAN,实现节点间按服务分工协作。

SBI实现后,AI代理可基于“意图”自动协商通信质量需求,灵活分配分布式计算资源。

北添称,“传统网络供应商不愿变更现有规范,但运营商支持向通用服务器和软件化转型以降低成本,标准化竞争激烈。”

摆脱5G“载波聚合”,迈向单载波宽带

6G在宽带策略上也有重大转变。5G Sub6(FR1)最大带宽仅100MHz,需通过载波聚合(CA)叠加多频段实现更宽带宽,但CA带来实现效率低下。

高通日本标准化本部总监瓦伦丁·乔治乌详细说明了CA对终端的负面影响。

载波聚合问题

多载波切换导致延迟增加和电池消耗恶化,尤其影响上行。信号非连续降低功放效率,迫使降低发射功率,缩小覆盖范围。

网络端也需为每载波单独配置调度器和射频设备,增加成本和功耗,资源分割降低调度效率。

为解决5G问题,6G已达成FR1单载波最大400MHz带宽规范,摒弃多载波叠加,直接获得宽广频谱。

单载波化提升资源池调度效率。

无线网络感知和定位精度与带宽成正比,消除带宽分割将显著提升定位精度。

通过概率调制与低PAPR波形突破物理层极限

物理层容量提升将依赖先进信号处理技术。3GPP讨论中,采用新调制方式成为焦点。

传统从QPSK到256QAM、1024QAM多值化发展,6G提出引入“概率整形(Probabilistic Shaping)”,由高通提出。

该技术通过提高QAM信号点中靠近中心点的出现概率,获得约2dB增益。

另一方案“几何整形(Geometric Shaping)”直接调整信号点间距,但乔治乌认为概率整形更易于现有接收机实现。

概率整形

上行通信改善同样紧迫。6G将采用低峰均功率比(PAPR)波形(如DFT-s-OFDM扩展),提升终端功放效率,增加发射功率和上行容量。

多用户MIMO方面,将强化终端向网络反馈信道状态信息(CSI),极大提升基站调度效率。

目标是通过持续优化,实现下行容量较5G提升1.5倍,上行提升1.6倍。

关注5G遗留的FDD频段问题

6G物理层进步特别关注低频段的频分双工(FDD)。

5G标准偏重新分配的时分双工(TDD)宽带优化,FDD扩展较少。

乔治乌指出,“现有FDD频段已接近香农极限,提升空间极小。”

6G将通过信号处理极限压缩信道两端的保护带,预计30MHz以下FDD信道可提升约6%纯增益。

结合终端多发射天线和网络主导的天线选择技术,满足运营商对FDD频段的强烈需求。

以“5G反思”为基础制定6G规范

6G规范制定深刻吸取了5G时代的教训。5G因兼顾多样需求导致规范臃肿,许多功能未被使用。

北添表示,“6G将严格筛选选项,打造精简规范。”

5G强调的低延迟(URLLC)因根本瓶颈多在互联网侧,单无线段延迟优化优先级降低。

3GPP进度严格,预计2028年9月物理层定案,2029年3月完成详细定义,高通计划2029年下半年推出相应芯片组。

5G/6G动态共享及频谱共享方案

6G不仅使用新频段,也能替代现有4G/5G频段。过渡期内5G与6G将长期共存,计划引入动态频谱分配机制,实现同频道内高效共享。

为确保400MHz宽带,提出运营商间频谱共享方案,甚至可能出现“零级运营商”负责基础设施,降低网络建设和运营成本,转向服务竞争。

日本面临频谱资源紧张挑战

6G推广在日本面临重大挑战。

全球看好6.5GHz至7.125GHz频段作为6G频谱,但该频段在日本已被广播等系统使用,需协调现有用户,相关讨论尚未推进。

频谱挑战

城田强调,“日本频谱讨论保守,安全边际过大,导致频谱共享难以推进。能否突破这一步,决定了日本6G的未来。”

他指出,“Wi-Fi 7虽标榜多Gbps,但实际共享环境速度远低,用户已开始理解。仅靠峰值速率无法支撑新服务。”

行业需转向提升容量,带来实际便利,如“迪士尼乐园排队减少”,这是未来价值体现。

通信速度峰值竞争时代即将结束,网络质量差异化空间有限,需通过降低总拥有成本(TCO)构建高效数字基础设施,实现战略转型。

6G未来展望