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文 | 特約專(zhuān)家劉鵬

引言

在新冠疫情和一些國(guó)家政治紛亂之下，世界處于“百年之未有大變局”的混沌和變革之中。商業(yè)貿(mào)易交易模式巨變、工廠生產(chǎn)組織模式巨變、能源模式巨變、人們的行為模式巨變。由此帶來(lái)的技術(shù)變革，例如：大數(shù)據(jù)、人工智能、新能源、新材料、新芯片、新影像、新安全等等。然而，這些變革都需要數(shù)據(jù)的獲取、需要溝通、需要分析歸納處理、需要行為指令。滿足這些需要的基礎(chǔ)就是“通信”，所以，世界各國(guó)對(duì)5G趨之若鶩，競(jìng)爭(zhēng)不休。仔細(xì)想來(lái)，5G自誕生以來(lái)的確實(shí)現(xiàn)了4G改變生活到向5G（5G分為厘米波和毫米波）改變社會(huì)的轉(zhuǎn)變，全球部署大都是Sub-6G頻段，拉網(wǎng)下載速率1G/s、上行速率200兆 /S 左右（只有美國(guó)部署了28G和39G毫米波頻段），但其作用有限，仍舊無(wú)法滿足部分通信需求。

一方面，從小數(shù)據(jù)小流量的語(yǔ)音、圖片、視頻(慢視頻)轉(zhuǎn)向AR/VR為特征的影像（大/快視頻）；另一方面，從業(yè)務(wù)下載為主的模型轉(zhuǎn)向以業(yè)務(wù)上傳為主的模型。為了應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)變，業(yè)界認(rèn)為只有5G毫米波通信才能夠初步滿足，業(yè)界普遍采用1D3U上傳下載時(shí)隙的毫米波設(shè)備模式，甚至認(rèn)為只有未來(lái)的6G太赫茲頻段通信才能滿足（當(dāng)然還有天地一體化通信、6G與3/4/5G共存與協(xié)同，此文暫且不論）。

那么，6G時(shí)代使用了毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光頻段的通信設(shè)備，它的架構(gòu)是否會(huì)發(fā)生變革、通信機(jī)理會(huì)發(fā)生變革？是否還會(huì)采用蜂窩理論來(lái)建構(gòu)？蜂窩架構(gòu)是否會(huì)發(fā)生坍塌？答案的猜想是必然的。本文就是要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行猜想探討。

第一章

蜂窩會(huì)坍塌嗎？

先從6G公認(rèn)的太赫茲頻段談起。太赫茲（THz）波是指頻率在0.1～10 THz（波長(zhǎng)為3000～30μm）范圍內(nèi)的電磁波。2019年，國(guó)際電聯(lián)首屆明確75GHz以上太赫茲頻段為地面有源無(wú)線電業(yè)務(wù)應(yīng)用可用頻譜資源，同時(shí)計(jì)劃將有源業(yè)務(wù)的可用頻譜資源上限提升到450GHz，這將為全球太赫茲通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用提供基礎(chǔ)資源保障。通過(guò)全球6大區(qū)域電信組織多次協(xié)商，中美德法等的充分探討，最終決議275 GHz-296 GHz、306GHz-313 GHz、318 GHz-333 GHz和356 GHz-450 GHz頻段共137GHz帶寬資源可無(wú)限制條件地用于固定和陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，太赫茲通信迎來(lái)史無(wú)前例的發(fā)展機(jī)遇。

根據(jù)移動(dòng)通信的場(chǎng)景和工程條件，普遍認(rèn)為6G太赫茲基站組網(wǎng)的有效覆蓋半徑為10米-50米左右（取決于覆蓋邊緣速率）。由于覆蓋半徑小，其基站密度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)前4G/5G的基站密度。

可以看出太赫茲的速率很高、但覆蓋半徑類(lèi)似于“超級(jí)Wi-Fi”。那么問(wèn)題來(lái)了，6G太赫茲覆蓋距離短，基站奇多，速率很高，猜想推論：無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將會(huì)坍塌！

為什么？第一，既然類(lèi)似于超級(jí)Wi-Fi，還需要傳統(tǒng)核心網(wǎng)嗎？第二，這么高的速率還需要IPRAN\PTN的承載環(huán)形組網(wǎng)嗎？第三，無(wú)線基站還需要復(fù)雜信令鏈接時(shí)隙開(kāi)銷(xiāo)嗎？第四，蜂窩架構(gòu)MAC鏈接終結(jié)IP嗎？第五，還需要復(fù)雜的基站協(xié)同、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化嗎？顯然是不需要的，顯然是要進(jìn)行變革的。如果真是這樣，我們賴(lài)以自豪的2/3/4/5G移動(dòng)蜂窩架構(gòu)就會(huì)發(fā)生坍塌！

我們知道著名的通信網(wǎng)絡(luò)七層模型，它對(duì)我們分析無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和協(xié)議棧至關(guān)重要：七層模型，亦稱(chēng)OSI（Open System Interconnection）。參考模型是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的一個(gè)用于計(jì)算機(jī)或通信系統(tǒng)間互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)體系，一般稱(chēng)為OSI參考模型或七層模型。

如下圖所示，OSI是一個(gè)七層的、抽象的模型體，不僅包括一系列抽象的術(shù)語(yǔ)或概念，也包括具體的協(xié)議。OSI中的上面4層（應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層）為高層，定義了程序的功能；下面3層（網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層）為低層，主要是處理面向網(wǎng)絡(luò)的端到端數(shù)據(jù)流。

圖1：OSI七層模型

可以看出傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)用七層模型的層一、層二、少量層三來(lái)構(gòu)建，傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的核心網(wǎng)、承載、無(wú)線接入基本在物理層即我們常說(shuō)的MAC層構(gòu)建，來(lái)完成移動(dòng)通信特殊的尋址、鑒權(quán)、鏈接和通信。而這些通信功能的實(shí)現(xiàn)是在大量消耗無(wú)線頻譜資源基礎(chǔ)上來(lái)完成的。因?yàn)橐苿?dòng)通信要求極高的通信等級(jí)、要求全程全網(wǎng)的尋址和鏈接、要求準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)和計(jì)費(fèi)，從而制定了一套賴(lài)以保障無(wú)線接入網(wǎng)獨(dú)有的幀結(jié)構(gòu)和協(xié)議棧、起到大腦作用的核心網(wǎng)和起到重要傳輸作用的承載網(wǎng)。同時(shí)為了不同移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)互通制定了繁雜的互通協(xié)議和網(wǎng)關(guān)。

就像前面的猜想，6G太赫茲時(shí)代，無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)將會(huì)發(fā)生坍塌，其中很重要的一點(diǎn)，要使完成移動(dòng)通信的尋址、鑒權(quán)、鏈接、無(wú)線基站策略管理、多天線MIMO的基站與用戶(hù)終端的測(cè)量與波速賦形這些協(xié)議棧從MAC層中跳出來(lái)，使得這些協(xié)議棧功能完全上移，要重構(gòu)6G無(wú)線未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧、架構(gòu)、產(chǎn)品形態(tài)和組網(wǎng)模式，要有效解決傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)坍塌在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)中的短板，從而最大限度提高頻譜利用效率、完全順應(yīng)CT+IT無(wú)縫融合的技術(shù)趨勢(shì)，最大限度提高速率、降低時(shí)延、提高鏈接，實(shí)現(xiàn)6G場(chǎng)景下的智能化。

業(yè)界對(duì)6G的追逐，反映了人們對(duì)追求無(wú)線連接、更高的帶寬和速率、更智能、更安全、更低成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)充滿了期待。即使蜂窩架構(gòu)坍塌了，也會(huì)誕生新的革命性網(wǎng)絡(luò)。這就是本文通過(guò)猜想分析想達(dá)到的目的。

第二章

蜂窩坍塌對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變革

一、蜂窩坍塌對(duì)核心網(wǎng)變革之猜想

核心網(wǎng)是整個(gè)移動(dòng)通信蜂窩網(wǎng)絡(luò)的核心交換設(shè)備，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)由無(wú)線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)共同組成，無(wú)線接入網(wǎng)完成覆蓋，而核心網(wǎng)是要連接全世界通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，所以核心網(wǎng)是最關(guān)鍵的，如果沒(méi)有核心網(wǎng)，那移動(dòng)手機(jī)互相通信或接入互聯(lián)網(wǎng)也就無(wú)從談起了。

核心網(wǎng)的功能主要是提供移動(dòng)用戶(hù)連接、對(duì)用戶(hù)的管理以及對(duì)業(yè)務(wù)完成承載，作為承載網(wǎng)絡(luò)提供到外部網(wǎng)絡(luò)的接口。通俗地說(shuō)移動(dòng)核心網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)三方面功能：1、尋址和鑒權(quán)；2、鏈接和計(jì)費(fèi)；3、翻譯成互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)言與業(yè)務(wù)對(duì)接。這些所有的鏈接和功能都放在了MAC層。那么到了太赫茲的6G時(shí)代，像超級(jí)WI-FI一樣多的基站，再按傳統(tǒng)的方式接入核心網(wǎng)還有必要嗎？

首先是尋址和鑒權(quán)。尋址完全可以利用北斗或GPS等全球定位系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)來(lái)解決，例如你移動(dòng)到任何一地，你的手機(jī)可以單向向基站報(bào)道，由大數(shù)據(jù)記錄你的移動(dòng)軌跡，當(dāng)另外一個(gè)手機(jī)要給你打電話，在大數(shù)據(jù)庫(kù)查你的位置即可。這樣就把手機(jī)和基站日夜不停鏈接登記徹底省掉了，一則把手機(jī)和基站雙向日夜不停鏈接的耗電節(jié)省一半，另一則可以節(jié)省由于雙向鏈接所浪費(fèi)的頻譜資源。而且，到了6G時(shí)代頻帶很寬，很多用戶(hù)可以自主在線，根本不需要尋址了。例如，我們現(xiàn)在很多家長(zhǎng)跟海外留學(xué)的兒女聯(lián)系大多利用微信電話和視頻，需要尋址嗎？顯然不需要。鑒權(quán)到了互聯(lián)網(wǎng)和云的時(shí)代更是完全沒(méi)有必要在MAC層解決，而是在網(wǎng)絡(luò)層以上解決。例如，現(xiàn)在的各行各業(yè)的APP鑒權(quán)完全是在網(wǎng)絡(luò)層以上來(lái)解決的。

第二，鏈接和計(jì)費(fèi)更容易解決，原來(lái)的鏈接是傳統(tǒng)的信令溝通、尋址鑒權(quán)等等復(fù)雜的暗號(hào)對(duì)接之后的唯你獨(dú)尊的鏈接。那時(shí)候帶寬有限，需要唯我獨(dú)尊的鏈接?，F(xiàn)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)大帶寬化、大數(shù)據(jù)化、云化了、自主甚至永遠(yuǎn)在線已經(jīng)成為可能，完全可以創(chuàng)造網(wǎng)絡(luò)層以上的唯我獨(dú)尊的虛擬鏈接，不需要通過(guò)信令反復(fù)鏈接耗電和浪費(fèi)頻譜資源去完成唯我獨(dú)尊的鏈接了。傳統(tǒng)計(jì)費(fèi)是通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)MAC層的信令溝通和計(jì)時(shí)來(lái)完成，同樣要增加耗電和浪費(fèi)頻譜資源。事實(shí)上現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)和云化條件下，千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)鏈接和計(jì)費(fèi)（例如各式各樣的APP應(yīng)用）都是云上完成，根本不需要在MAC層來(lái)解決了。

第三，翻譯成互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)言和業(yè)務(wù)對(duì)接同樣是通過(guò)復(fù)雜、反復(fù)的信令溝通和移動(dòng)通信MAC層語(yǔ)言翻譯成互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)言，以及適配各種業(yè)務(wù)的方式，同樣造成耗電和浪費(fèi)頻譜資源。在大帶寬、云化、大數(shù)據(jù)背景下，根本是多余的。例如，家里的Wi-Fi就是直接在網(wǎng)絡(luò)層以上解決了。

綜上所述，當(dāng)6G來(lái)臨，尤其是太赫茲作為主要的大帶寬無(wú)線通道和多如牛毛的基站背景下，在大數(shù)據(jù)、云化的環(huán)境里，采用傳統(tǒng)的核心網(wǎng)架構(gòu)，其組網(wǎng)的復(fù)雜性、高成本等都會(huì)受到顛覆式的挑戰(zhàn)。核心網(wǎng)的作用隨著無(wú)線蜂窩坍塌就失去了！運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始構(gòu)建云化、大數(shù)據(jù)化的大帶寬通信網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)必然會(huì)壽終正寢。問(wèn)題是核心網(wǎng)的出路是什么？國(guó)際上，亞馬遜、微軟、谷歌、阿里、騰訊等企業(yè)為了2B市場(chǎng)的開(kāi)拓都開(kāi)始了核心網(wǎng)云化、大數(shù)據(jù)化、智能化的微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)程（例如微信的小程序），這一定是核心網(wǎng)的轉(zhuǎn)型方向，只不過(guò)現(xiàn)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)還是以核心網(wǎng)為核心，以MAC鏈接為主的蜂窩網(wǎng)絡(luò)與客戶(hù)溝通，而且在廣覆蓋的需求，還有很大的存在價(jià)值。而到了未來(lái)6G網(wǎng)絡(luò)的新業(yè)務(wù)將在云化平臺(tái)上與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)接。

二、蜂窩坍塌對(duì)承載變革之猜想

隨著5G的大規(guī)模建設(shè)，承載先行，從宏觀上來(lái)說(shuō)，5G承載網(wǎng)的本質(zhì)，就是在4G承載網(wǎng)現(xiàn)有技術(shù)框架的基礎(chǔ)上，通過(guò)“加裝升級(jí)”的方式，引入很多新科技，實(shí)現(xiàn)能力的全面強(qiáng)化。

以國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的5G中回傳承載網(wǎng)方案為例，基本上都是在現(xiàn)有方案上進(jìn)行加強(qiáng)和改良，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)5G的支持（其中，最重要的就是SA組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)切片）。

首先看中國(guó)移動(dòng)的5G承載方案。

移動(dòng)認(rèn)為，SPN是最適合自己的方案，能夠滿足自己的所有需求。SPN，就是Slicing Packet Network，切片分組網(wǎng)。它是中國(guó)移動(dòng)自主創(chuàng)新的一種技術(shù)體系。中國(guó)移動(dòng)的4G承載網(wǎng)是基于PTN（Packet Transport Network，分組傳送網(wǎng)），而SPN基于以太網(wǎng)傳輸架構(gòu)，繼承了PTN傳輸方案的功能特性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了增強(qiáng)和創(chuàng)新。感覺(jué)在移動(dòng)的眼里，SPN就是以太網(wǎng)上“升級(jí)”一個(gè)光接口，可以充分利用現(xiàn)在非常成熟的以太網(wǎng)生態(tài)鏈，實(shí)現(xiàn)比較高的性?xún)r(jià)比。

因此，移動(dòng)非?？春肧PN，并竭盡全力推動(dòng)SPN的標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，大力扶持SPN上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。在它的努力下，SPN技術(shù)確實(shí)發(fā)展很快，產(chǎn)業(yè)鏈也日趨完整。

中國(guó)電信在5G承載領(lǐng)域，對(duì)于5G回傳，初期業(yè)務(wù)量不太大的情況下，可以采用比較成熟的IPRAN，后續(xù)根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況，在業(yè)務(wù)量大而集中的區(qū)域可以采用OTN方案，PON 技術(shù)在部分場(chǎng)景可作為補(bǔ)充。初期基于已商用設(shè)備滿足5G部署需求，逐步引入 SR、EVPN、FlexE/FlexO接口、M-OTN等新功能，回傳接入層按需引入更高速率（如 25G/50G）接口；中遠(yuǎn)期適應(yīng) 5G 規(guī)模部署需求，建成高速率、超低時(shí)延、支持網(wǎng)絡(luò)切片、基于 SDN 智能管控的回傳網(wǎng)絡(luò)。M-OTN基于OTN，是面向移動(dòng)承載優(yōu)化的OTN技術(shù)（Mobile-optimized OTN）。之所以電信會(huì)選擇M-OTN，和電信擁有非常完善和強(qiáng)大的OTN光傳送網(wǎng)絡(luò)有很大的關(guān)系。眾所周知，電信的老本行是固網(wǎng)寬帶，在光傳輸網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施方面還是很有家底的，帶寬資源也非常充足。OTN作為以光為基礎(chǔ)的傳送網(wǎng)技術(shù)，具有的大帶寬、低時(shí)延等特性，可以無(wú)縫銜接5G承載需求。而且，OTN經(jīng)多年發(fā)展，技術(shù)穩(wěn)定可靠，并有成熟的體系化標(biāo)準(zhǔn)支撐。對(duì)電信來(lái)說(shuō)，可以在已經(jīng)規(guī)模部署的OTN現(xiàn)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，既省錢(qián)又高效。

中國(guó)聯(lián)通選擇在現(xiàn)有的IPRAN技術(shù)上進(jìn)行升級(jí)演進(jìn)實(shí)現(xiàn)5G承載。IPRAN是業(yè)界主流的移動(dòng)回傳業(yè)務(wù)承載技術(shù)，在國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)上被大規(guī)模應(yīng)用，在3G和4G時(shí)代發(fā)揮了卓越的作用，運(yùn)營(yíng)商也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

但是現(xiàn)有IPRAN技術(shù)是不可能滿足5G要求的，所以聯(lián)通就搞起了IPRAN2.0，也就是增強(qiáng)IPRAN。IPRAN2.0在端口接入能力、交換容量方面有了明顯的提升。此外，在隧道技術(shù)、切片承載技術(shù)、智能維護(hù)技術(shù)方面也有很大的改進(jìn)和創(chuàng)新。中國(guó)聯(lián)通一直都在做IPRAN 2.0規(guī)范的功能驗(yàn)證和性能測(cè)試，總體情況看上去也還好。

以上，就是國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商5G中回傳承載網(wǎng)方案情況。承載網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)的軀干，涉及到大量的資金投入，運(yùn)營(yíng)商肯定會(huì)充分考慮資源復(fù)用、建設(shè)成本以及產(chǎn)業(yè)成熟度等多方面因素，慎重選擇最適合自己的方案。

5G承載網(wǎng)絡(luò)面臨的主要?jiǎng)?chuàng)新是超大帶寬、超低時(shí)延和聯(lián)合管控三個(gè)問(wèn)題，主要包括以下幾個(gè)方面：

大帶寬：帶寬是5G承載網(wǎng)最基礎(chǔ)和最重要的技術(shù)指標(biāo)?？湛诘乃俾侍嵘藥资叮休d網(wǎng)相應(yīng)也要大幅提升。

低時(shí)延、高可靠性：5G很多場(chǎng)景都提出了“6個(gè)9級(jí)別”（99.9999%）的可靠性要求。承載網(wǎng)也必須服務(wù)于這樣的要求，還要有足夠強(qiáng)大的容災(zāi)能力和故障恢復(fù)能力。

易于運(yùn)維：5G承載網(wǎng)將會(huì)無(wú)比巨大，設(shè)備數(shù)量多，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜。如果網(wǎng)絡(luò)不能夠做到靈活、智能、高效、開(kāi)放，那對(duì)于運(yùn)營(yíng)商和運(yùn)維工作人員來(lái)說(shuō)就是一場(chǎng)噩夢(mèng)。

支持切片：切片是5G網(wǎng)絡(luò)核心能力。承載網(wǎng)當(dāng)然也必須支持切片。

圖2：網(wǎng)絡(luò)切片架構(gòu)圖

從整體上來(lái)看，除了前傳之外，承載網(wǎng)就是主要由城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)共同組成的。而城域網(wǎng)，又分為接入層、匯聚層和核心層。

圖3：承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖(范例)

為解決基站超大帶寬數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，需提升網(wǎng)絡(luò)容量。5G中低頻基站所需傳輸帶寬為2~5Gbit/s，是4G基站的10-15倍左右。我國(guó)基站接入環(huán)線路帶寬需從現(xiàn)網(wǎng)的大量1Gbit/s和少量10Gbit/s，快速擴(kuò)容或新建到50Gbit/s乃至100Gbit/s；核心和匯聚層網(wǎng)絡(luò)帶寬需要通過(guò)建設(shè)多個(gè)100Gbit/s、200Gbit/s乃至400Gbit/s系統(tǒng)，滿足Tbit/s容量要求。從5G承載網(wǎng)核心層、匯聚層、接入層的組網(wǎng)形態(tài)基本是環(huán)形組網(wǎng)，其功能也完全是在MAC層進(jìn)行。

圖4：IPRAN 5G的典型組網(wǎng)

但是到了6G太赫茲基站的組網(wǎng)就出現(xiàn)了顛覆式挑戰(zhàn)，6G的太赫茲基站大約是一個(gè)太赫茲基站的速率就達(dá)到100G比特/S—1T比特/S級(jí)別，一個(gè)接入環(huán)就達(dá)到10T的級(jí)別。按照日本技術(shù)專(zhuān)家的估計(jì)，6G太赫茲基站覆蓋同樣一片區(qū)域的基站數(shù)是現(xiàn)在基站的數(shù)十倍，甚至數(shù)百倍?，F(xiàn)在的SPN、M-OTN、IPRAN和環(huán)形組網(wǎng)都無(wú)法滿足。所以，隨著6G太赫茲到來(lái)無(wú)線蜂窩架構(gòu)的坍塌，傳統(tǒng)的承載網(wǎng)的SPN、IPRAN就會(huì)隨之坍塌。其組網(wǎng)方式也會(huì)出現(xiàn)新的模式。而光纖直驅(qū)、WDM、星型組網(wǎng)將成為主流。

6G巨大容量的場(chǎng)景，像大型綜合商業(yè)體、密集工業(yè)應(yīng)用、全息通信等等的基站接入端會(huì)迅速匯聚到邊緣數(shù)據(jù)中心，采用光纖直驅(qū)和星形組網(wǎng)成本和部署更為方便。從邊緣數(shù)據(jù)中心匯聚到大型數(shù)據(jù)中心采用WDM組網(wǎng)更為合適。在這種場(chǎng)景下，光數(shù)轉(zhuǎn)換（傳統(tǒng)是光模塊）、光交換的技術(shù)會(huì)發(fā)生變革。例如，硅光子技術(shù)就可以徹底改變傳統(tǒng)光模塊高成本的問(wèn)題，同時(shí)接入端距離在2-10公里的邊緣數(shù)據(jù)中心可采用高調(diào)制指數(shù)的調(diào)制解調(diào)。另外對(duì)于各數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)調(diào)用和交換，硅光子技術(shù)（光技術(shù)與電技術(shù)密切融合）可謂有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

英特爾硅光產(chǎn)品部副總裁兼總經(jīng)理Hong Hou博士說(shuō)道，“我們的超大規(guī)模云客戶(hù)目前正在使用英特爾的100G硅光收發(fā)器，以大規(guī)模提供高性能的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施。通過(guò)將此技術(shù)擴(kuò)展到數(shù)據(jù)中心以外網(wǎng)絡(luò)邊緣的5G基礎(chǔ)設(shè)施，我們可以為通信服務(wù)提供商提供了同樣的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)支持5G的前傳帶寬需求。”

在以數(shù)據(jù)為中心的時(shí)代，轉(zhuǎn)移、存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的能力是最重要的。英特爾的100G硅光解決方案通過(guò)提供快速、可靠和經(jīng)濟(jì)高效的連接能力而提供巨大的價(jià)值。工業(yè)界向5G的轉(zhuǎn)變，以及視頻流等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)流量的快速增加，正在擴(kuò)展的頻譜范圍壓力，包括毫米波、大規(guī)模MIMO和網(wǎng)絡(luò)密集化，讓現(xiàn)有的通信基礎(chǔ)設(shè)施越來(lái)越緊張。英特爾最新的100G硅光收發(fā)器可滿足5G無(wú)線前傳應(yīng)用的帶寬需求。這些收發(fā)器旨在滿足蜂窩塔的惡劣戶(hù)外條件，從而支持光學(xué)傳輸?shù)阶罱幕鶐卧蛑行木郑ㄗ铋L(zhǎng)10公里）。英特爾集成激光進(jìn)入硅芯片的方法使其硅光收發(fā)器適合如5G基礎(chǔ)設(shè)施攀升帶來(lái)的大規(guī)模生產(chǎn)和部署。針對(duì)5G無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施的英特爾硅光收發(fā)器樣品現(xiàn)已上市。

可以想象，未來(lái)到了6G，太赫茲基站到邊緣數(shù)據(jù)中心完全可達(dá)到400G-1T傳輸容量。在6G基站直接封裝硅光芯片，直接回傳到邊緣數(shù)據(jù)中心-MEC。邊緣數(shù)據(jù)中心到匯聚數(shù)據(jù)中心以及到大型冷備份數(shù)據(jù)中心也會(huì)大量采用硅光芯片設(shè)備完成全光交換。

所以，到了6G，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力不但要衡量太赫茲無(wú)線技術(shù)，硅光芯片水平一定也是衡量6G競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵技術(shù)。

三、蜂窩坍塌對(duì)無(wú)線接入變革之猜想

移動(dòng)通信無(wú)線部分從1G到5G經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字多次變革。其中多址方式的變革波瀾壯闊。

第一代頻分多址FDMA（Frequency Division Multiple Access/Address）把系統(tǒng)帶寬分成若干個(gè)子帶，通過(guò)給不同的用戶(hù)分配不同的頻率子帶，即頻率復(fù)用，并利用帶通濾波器來(lái)進(jìn)一步減少不同用戶(hù)之間的干擾，但頻譜利用率低，設(shè)備復(fù)雜，容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和不能提供自動(dòng)漫游等。

第二代時(shí)分多址。時(shí)分多址TDMA（time division multiple access）把時(shí)間分割成互不重疊的時(shí)段（幀），再將幀分割成互不重疊的時(shí)隙(信道)與用戶(hù)具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，依據(jù)時(shí)隙區(qū)分來(lái)自不同地址的用戶(hù)信號(hào)，從而完成的多址連接。這是通信技術(shù)中基本多址技術(shù)之一，一種數(shù)字傳輸技術(shù)，將無(wú)線電頻率分成不同的時(shí)間間隙來(lái)分配給若干個(gè)通話。在2G（為GSM）移動(dòng)通信系統(tǒng)中多被采用，衛(wèi)星通信和光纖通信的多址技術(shù)中。TDMA較之FDMA具有通信口號(hào)質(zhì)量高，保密較好，系統(tǒng)容量較大等優(yōu)點(diǎn)，但它必須有精確定時(shí)和同步以保證移動(dòng)終端和基站間正常通信，技術(shù)上比較復(fù)雜。

第三代碼分多址CDMA（CodeDivisionMultipleAccess），它是在數(shù)字技術(shù)的分支——擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線通信技術(shù)。CDMA技術(shù)的原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去，它的特點(diǎn)提高頻譜效率、有極強(qiáng)的抗干擾能力。

第四代空分多址SDMA（Space Division Multiple Access），也稱(chēng)為多光束頻率復(fù)用，通過(guò)標(biāo)記不同方位相同頻率的天線光束來(lái)進(jìn)行頻率的復(fù)用，并實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電波的波速賦形，大大提高了無(wú)線通信的效率和帶寬。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶(hù)對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。4G手機(jī)傳遞信息依靠的是電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)的。到了5G時(shí)代延續(xù)采用了SDMA的多址方式，只是隨著IT和CT的融合，提高了空分和波速賦形的規(guī)模，達(dá)到了64-192天線的空分和波速賦形。被稱(chēng)為彰顯5G硬件殺器和算力及智能算法的Massive MIMO。

值得注意的是調(diào)制解調(diào)技術(shù)QPSK到不斷加碼的4QAM-256QAM高階調(diào)制解調(diào)方式。

正是由于這些技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)才成就了我們今天得以自豪的第五代移動(dòng)通信。

除了日益精進(jìn)的多址方式、復(fù)用方式、高調(diào)制解調(diào)技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)蜂窩網(wǎng)的連續(xù)覆蓋，在其幀結(jié)構(gòu)中從2G-5G都使用了大量時(shí)頻資源完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)接入、空口測(cè)量（包括5G的波束賦形的對(duì)用戶(hù)測(cè)量溝通）、RRC連接、鑒權(quán)、無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理等信令開(kāi)銷(xiāo)，以當(dāng)前主流的幾種5G幀結(jié)構(gòu)配置為例，不同幀結(jié)構(gòu)的配置下，系統(tǒng)的上下行開(kāi)銷(xiāo)均由各種信道指示及測(cè)量信息、隨機(jī)接入信道消息、上下行控制信道消息、廣播信道消息以及調(diào)制解調(diào)參考消息等所占符號(hào)數(shù)占比決定，但根據(jù)幀結(jié)構(gòu)的不同系統(tǒng)信令開(kāi)銷(xiāo)占比也有所差異，整體來(lái)講上下行開(kāi)銷(xiāo)占比大約為20%-28%。也就是說(shuō)系統(tǒng)利用了20%-28%的時(shí)頻資源完成系統(tǒng)消息廣播、基站與手機(jī)對(duì)接握手（不管你是否在打電話或上網(wǎng)，實(shí)時(shí)的信令鏈接）、手機(jī)終端的合法鑒權(quán)、手機(jī)與手機(jī)或手機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)站專(zhuān)屬通信通道、手機(jī)或終端的通信時(shí)長(zhǎng)和流量計(jì)費(fèi)依據(jù)、為了消除基站同頻干擾的基站之間的協(xié)同（宏基站協(xié)同，宏微基站協(xié)同，室外與室內(nèi)基站的協(xié)同）、尤其是為了實(shí)現(xiàn)4G-5G時(shí)代MIMO（多天線與賦形技術(shù)）需要對(duì)手機(jī)或終端的測(cè)量與交互。而且為了完成這些信令交互要花費(fèi)大量的功率即耗去大量的電力資源?。ㄟ@也是在6G中是否能節(jié)能減排、打造綠色無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的重要指標(biāo)）長(zhǎng)久以來(lái)，無(wú)論如何，花費(fèi)這么多的頻譜資源保證了無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)暢通、高質(zhì)量、多業(yè)務(wù)、高效率的通信，奠定了2G-5G移動(dòng)通信基礎(chǔ)和輝煌。

現(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了，6G通信系統(tǒng)使用了毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光基站頻率從20G-300G甚至更高，覆蓋距離10-50米（有效組網(wǎng)覆蓋距離，以邊緣速率而定）基站多如牛毛，是否還要傳承傳統(tǒng)2G-5G的信令開(kāi)銷(xiāo)呢？在現(xiàn)代大帶寬、大數(shù)據(jù)、北斗/GPS的今天，我的結(jié)論是不需要傳承傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下這么多的信令開(kāi)銷(xiāo)!為什么？我們來(lái)分析：

1、首先傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)要完成廣播、終端尋址的交互（雙向交互）、鑒權(quán)和建立終端與終端的專(zhuān)屬信道鏈接。而在6G這么密集的基站、這么大帶寬的背景下完全沒(méi)有必要，只要終端向基站單獨(dú)發(fā)出信號(hào)報(bào)到即可，當(dāng)終端向基站報(bào)到時(shí)就在大數(shù)據(jù)庫(kù)里留下其行為軌跡，足可以完成尋址的功能。其次，充分的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和各行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越顯示了登錄自主在線或?qū)崟r(shí)在線的行為舉止，完成通信鏈接成為終端自主的行為，只要在線就不需要尋址，而且可以在網(wǎng)絡(luò)層以上完成了鑒權(quán)與鏈接（例如，我們跟遠(yuǎn)在千里之外的親人或朋友在互聯(lián)網(wǎng)通信，如微信視頻、微信通話需要知道他的物理位置在那個(gè)基站下嗎？需要所謂的尋址嗎？完全不需要，只需要在無(wú)線寬帶環(huán)境下你在線了即可）。在其終端登錄時(shí)就自然利用網(wǎng)絡(luò)層以上信令完成鑒權(quán)，也不需要在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的MAC層完成鑒權(quán)。最后，手機(jī)或終端通信時(shí)長(zhǎng)和流量也完全可以網(wǎng)絡(luò)層以上的業(yè)務(wù)計(jì)量來(lái)解決，而不需要在無(wú)線蜂窩網(wǎng)內(nèi)部的MAC層去利用復(fù)雜的定時(shí)、定位交互來(lái)解決。

2、無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)因頻率資源而采用了頻率復(fù)用，為了消除基站間同頻干擾及其它繞射、反射的干擾需要基站間的交互和協(xié)同，就像在北上廣等大型城市的交通規(guī)劃一樣，有各種紅綠燈、單雙行道和各種立交橋，完成交通的安全，但耗費(fèi)的資源和成本也是巨大的。到了6G時(shí)代的毫米波、太赫茲，頻譜資源豐富，各種不同帶寬的業(yè)務(wù)完成可以采用跳頻技術(shù)來(lái)完成。（例如，太赫茲到了100G-300G頻段其可用于通信的相對(duì)帶寬10G-30G左右，其業(yè)務(wù)速率可達(dá)到100G-1T左右，完全可以通過(guò)不同業(yè)務(wù)速率和頻段的跳頻技術(shù)來(lái)完成，這樣就可大大簡(jiǎn)化需要基站協(xié)同所花費(fèi)的資源開(kāi)銷(xiāo)。同時(shí)可以大大降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和基站的成本?。?/span>

3、固然在未來(lái)6G通信還要用到多天線的MIMO技術(shù)來(lái)增加覆蓋的距離和用戶(hù)無(wú)線賦形提高頻譜效率和用戶(hù)通信質(zhì)量，也未必要采用傳統(tǒng)的測(cè)量交互技術(shù)，而應(yīng)該利用北斗/GPS定位技術(shù)和密集基站的終端報(bào)到的大數(shù)據(jù)行為軌跡來(lái)代替基站與終端的測(cè)量技術(shù)來(lái)感知用戶(hù)的方式來(lái)完成MIMO的用戶(hù)賦形，達(dá)到既可以減少這部分信令開(kāi)銷(xiāo)，節(jié)省頻譜資源，又可以大幅度的降低耗電和基站成本。這樣做才能非常有效的完成6G基站即插即用，即使有些行業(yè)應(yīng)用需要組織高質(zhì)量的局部網(wǎng)略也可以利用網(wǎng)絡(luò)層以上（即無(wú)線云來(lái)鎖定和部署）信令來(lái)完成。

通過(guò)以上分析，在6G時(shí)代的太赫茲系統(tǒng)完全可以顛覆無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)，我把它稱(chēng)之為“蜂窩坍塌”。而蜂窩坍塌的核心在于無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站內(nèi)部的傳統(tǒng)架構(gòu)坍塌，也就是其無(wú)線幀結(jié)構(gòu)協(xié)議棧坍塌，我理想中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信令資源開(kāi)銷(xiāo)大約是5%左右。

雖然我們還在探討6G有哪些潛在的關(guān)鍵技術(shù)，但可以看到這樣的顛覆可以完成諸多專(zhuān)家暢想的全息通信、AR/VR、智慧網(wǎng)絡(luò)、基站即插即用、分布式自組織網(wǎng)絡(luò)等等的場(chǎng)景化業(yè)務(wù)。而且可以：

1、大幅降低由于各種開(kāi)銷(xiāo)所帶來(lái)頻率浪費(fèi)，提高頻譜利用率（這是無(wú)線仁人志士一直追求的夢(mèng)想）；2、大幅降低由于各種信令交互所帶來(lái)的時(shí)延；3、大幅降低傳統(tǒng)蜂窩架構(gòu)帶來(lái)的耗電；4、大幅降低6G網(wǎng)絡(luò)部署和基站的成本。當(dāng)然這是對(duì)室外宏基站而言，對(duì)室內(nèi)覆蓋需要，特別對(duì)待室內(nèi)定位定時(shí)技術(shù)，一般而言是在無(wú)線幀結(jié)構(gòu)里進(jìn)行安排實(shí)現(xiàn)，為什么不能用更低頻段的藍(lán)牙技術(shù)來(lái)完成呢？

蜂窩坍塌后，需要?jiǎng)?chuàng)新的架構(gòu)和協(xié)議棧、技術(shù)、產(chǎn)品才能完美的匹配現(xiàn)在正在發(fā)生重大變局的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、1-5納米芯片、各行各業(yè)自主應(yīng)用、天地一體化、6G與5G（廣域覆蓋）協(xié)同和演進(jìn)。

第三章

蜂窩坍塌對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存和協(xié)同之思考

一、蜂窩坍塌后未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之猜想

前面幾章分析了6G時(shí)代的毫米波、太赫茲頻段的地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)坍塌的可能。那么要問(wèn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)坍塌之后，毫米波、太赫茲頻段的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是怎樣的？協(xié)議棧如何創(chuàng)新？產(chǎn)品形態(tài)如何？正是業(yè)界最為關(guān)注的事。

6G太赫茲基站組網(wǎng)有效覆蓋只有10米-50米左右（由邊緣速率決定），覆蓋一片區(qū)域，基站多如牛毛，蜂窩網(wǎng)絡(luò)的MAC層鏈接組網(wǎng)架構(gòu)和協(xié)議棧必然坍塌。而且，在新的云時(shí)代，大大小小的數(shù)據(jù)中心、北斗定位定時(shí)、硅光子為基礎(chǔ)的全光網(wǎng)絡(luò)承載、人工智能等元素的環(huán)境下，在6G時(shí)代的功能愿景是：沉浸化、智慧化、全域化、即插即用、自組織AI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等全新趨勢(shì)。

例如，云化XR、全息通信、感官互聯(lián)、智慧交互等沉浸化業(yè)務(wù)應(yīng)用不僅可為用戶(hù)帶來(lái)更加身臨其境的極致體驗(yàn)，滿足更高層次的交互需求，還可為醫(yī)療健康、工業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域帶來(lái)革命性的變革；通信感知、普惠智能、數(shù)字孿生等智慧化業(yè)務(wù)推動(dòng)人類(lèi)進(jìn)入虛擬化的數(shù)字孿生世界；全域覆蓋業(yè)務(wù)借助6G構(gòu)建的全球無(wú)縫覆蓋的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)，可以真正實(shí)現(xiàn)人類(lèi)全域?qū)拵б苿?dòng)通信的夢(mèng)想。

所以，6G毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光等無(wú)線基站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：

圖5：未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

(1)傳統(tǒng)的核心網(wǎng)全面云化（大大小小的數(shù)據(jù)中心）：把傳統(tǒng)核心網(wǎng)完成的MAC層的種種功能提升至網(wǎng)絡(luò)層以上，把傳統(tǒng)的核心網(wǎng)徹底遷移到云端，而且CT和IT的快速融合以實(shí)現(xiàn)真正意義上的虛擬化、分布式、SDN化成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。這樣才能為運(yùn)營(yíng)商提供更靈活和可擴(kuò)展的服務(wù)模型；才可能完全借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算MEC完成隨意組網(wǎng)和行業(yè)的個(gè)性化服務(wù)；才能大幅度的降低基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)成本；才能通過(guò)AI人工智能實(shí)現(xiàn)建設(shè)運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化和向客戶(hù)提供差異化的服務(wù)產(chǎn)品。

(2)承載網(wǎng)絡(luò)的全光化：正是由于6G時(shí)代的毫米波、太赫茲，可見(jiàn)光基站覆蓋距離短（有效組網(wǎng)覆蓋距離10-50米左右）、基站多如牛毛（傳統(tǒng)宏蜂窩基站的數(shù)倍、甚至數(shù)十倍）、基站上下行速率高（100G-1T），傳統(tǒng)的承載PTN/SPN、IPRAN必然不適應(yīng)而被淘汰，傳統(tǒng)的光模塊以及光的數(shù)模轉(zhuǎn)換已無(wú)法適應(yīng)蜂窩坍塌后6G的無(wú)線基站回傳和大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的遠(yuǎn)距離調(diào)用和交換。業(yè)界硅光子技術(shù)快速發(fā)展為這一需求展現(xiàn)了極為廣闊的前景。未來(lái)承載網(wǎng)絡(luò)會(huì)變?yōu)橐源笠?guī)模數(shù)據(jù)中心調(diào)用與交換的核心層（它會(huì)以長(zhǎng)距離傳輸和交換為主）和以無(wú)線接入（包括家庭有線光接入）回傳到次數(shù)據(jù)中心（其重點(diǎn)是邊緣計(jì)算MEC）的接入層的兩層網(wǎng)絡(luò)。而應(yīng)用極為廣泛和重要的承載接入層會(huì)利用硅光子技術(shù)把光的數(shù)模轉(zhuǎn)化、光調(diào)制解調(diào)、光的交換都融為一體。會(huì)作為一塊光的SOC芯片植入6G毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光基站，把源源不斷的用戶(hù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)接納到MEC，并匯聚到大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心聯(lián)合調(diào)用與交換。

(3)6G時(shí)代的毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光基站是白盒化、即插即用化、智能化。它會(huì)呈現(xiàn)“微基站”產(chǎn)品形態(tài)，問(wèn)題在于：1、硅光子、基帶、無(wú)線、人工智能一體化的“SOC基站”？2、以MEC為匯聚節(jié)點(diǎn)的硅光子、基帶、人工智能為核心的“IT BBU”+硅光子、無(wú)線調(diào)頻、MIMO為核心的“微RRU”。

我認(rèn)為兩種形態(tài)都會(huì)存在?！癝OC基站”用戶(hù)使用更方便，因?yàn)樗槿鸽m小五臟俱全，就像我們現(xiàn)在使用的光貓無(wú)線機(jī)頂盒一樣，可以在任何地點(diǎn)和環(huán)境下即插即用，可以通過(guò)云計(jì)算或MEC實(shí)現(xiàn)白盒化的智能化組網(wǎng)，可以更方便的開(kāi)展業(yè)務(wù)和服務(wù)，甚至獨(dú)享帶寬更高、時(shí)延更低的服務(wù)。但它的缺點(diǎn)首先要為五臟俱全付出代價(jià)（因?yàn)樗且环N獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)），尤其人工智能算力會(huì)造成很大的浪費(fèi)，其建設(shè)成本和運(yùn)維成本會(huì)比較高。其次，為了降低成本，制造商會(huì)在SOC一體化上下功夫，采用軟硬件垂直簡(jiǎn)化，并且它與邊緣計(jì)算MEC的作用沖突，不方便增加人工智能算力和升級(jí)。而“IT BBU”+“微RRU”基站組網(wǎng)模式，其中“IT BBU”可以設(shè)置在MEC平臺(tái)內(nèi)，可以更方便的實(shí)現(xiàn)近距離、本地化（分流）、低時(shí)延，就近接入合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，或就近提供服務(wù)，滿足低時(shí)延、高帶寬的業(yè)務(wù)需求；實(shí)現(xiàn)方便快捷的服務(wù)，包括云計(jì)算能力、云存儲(chǔ)能力等；可以匯聚和分享感知能力，業(yè)務(wù)感知、網(wǎng)絡(luò)感知、位置感知、用戶(hù)感知；可以眾多用戶(hù)按業(yè)務(wù)需求智能化的分享無(wú)線帶寬和時(shí)延等無(wú)線資源和MEC算力安排。最重要的是，由于“IT BBU”+“微RRU”可在保障大帶寬、低時(shí)延、多鏈接狀態(tài)下，充分利用MEC完成人工智能算力、完成本地業(yè)務(wù)分流、完成MIMO的多天線賦形、完成多基站COMP、完成基站間的跳頻協(xié)同、完成終端之間的無(wú)線覆蓋和流量分享。還可以通過(guò)軟件升級(jí)的方式大幅度延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)的壽命周期，從而大幅度降低建設(shè)和運(yùn)維成本。

總之，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)必定會(huì)在傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)坍塌基礎(chǔ)上發(fā)生變革。它呈現(xiàn)了幾個(gè)關(guān)鍵的變革：以人工智能為宗旨的核心網(wǎng)云化、以硅光子為基礎(chǔ)的全光網(wǎng)絡(luò)、以提高無(wú)線頻譜利用率為追求的無(wú)線幀結(jié)構(gòu)和無(wú)線協(xié)議棧徹底重構(gòu)、以MEC為重要節(jié)點(diǎn)的無(wú)線“IT　BBU”+“微RRU”組網(wǎng)模式。

另外，“SOC基站”雖然不適合大規(guī)?；蛐袠I(yè)的局域無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，但其即插即用、獨(dú)立分享、快速部署業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，尤其是在家庭、各種小企業(yè)、應(yīng)急通信方面有很大的優(yōu)勢(shì)，仍是6G未來(lái)網(wǎng)絡(luò)可選的產(chǎn)品形態(tài)。

二、傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)與未來(lái)網(wǎng)絡(luò)共存與協(xié)同

前幾章充分論述了傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)坍塌以及未來(lái)6G時(shí)代的毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光基站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及協(xié)議棧的變革。那么，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)如何與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的共存與協(xié)同發(fā)展必將成為一個(gè)重要的課題。

從宏觀方面看，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)永遠(yuǎn)追求更高的速率、更低的時(shí)延、更多的鏈接、更高的頻譜利用率、更低的使用成本、宏微覆蓋、天地一體化覆蓋、室內(nèi)外聯(lián)合覆蓋。從微觀上看，6G時(shí)代的毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光基站的未來(lái)地面網(wǎng)絡(luò)是傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)坍塌之后的革命性改變，但仍然逃不脫無(wú)線覆蓋這一移動(dòng)通信的根本命題，這也是6G的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存與協(xié)同的關(guān)鍵。傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)有非常好的宏覆蓋組網(wǎng)，而6G的毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光基站是典型的微覆蓋組網(wǎng)，6G未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存與協(xié)同之路就是“宏微覆蓋”的有效融合。這樣才能發(fā)揮傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)宏覆蓋的巨大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)6G未來(lái)微覆蓋網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)揮它更高速率、更低時(shí)延、更多鏈接、更大容量的優(yōu)勢(shì)。而且融合與協(xié)同之后，可以根據(jù)用戶(hù)業(yè)務(wù)需求的不同來(lái)選擇不同的網(wǎng)絡(luò)、不同的業(yè)務(wù)流量、不同的業(yè)務(wù)保密等級(jí)，就像我們使用自來(lái)水一樣，你想要多大的水流量，你就擰開(kāi)多大，我把它成為“無(wú)線自來(lái)水系統(tǒng)”。

從2G發(fā)展到5G的傳統(tǒng)上看，新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)原則是兼容舊一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，盡管為了向下兼容，使得每一代移動(dòng)通信系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，付出的代價(jià)很大，但由于它們都是傳承了傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和基本相似的協(xié)議棧，兼容會(huì)發(fā)揮更大的作用，可見(jiàn)要想讓傳統(tǒng)的無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向上兼容會(huì)付出極大的代價(jià)和時(shí)間成本。然而，6G時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革無(wú)法向下兼容。6G未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線“宏微覆蓋”是長(zhǎng)期共存與協(xié)同的需要，其協(xié)同在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行?很容易想到其協(xié)同節(jié)點(diǎn)在計(jì)算云上。也就是不管是6G未來(lái)網(wǎng)絡(luò)，還是傳統(tǒng)2G到5G的傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)都要在七層模型上層（網(wǎng)絡(luò)層以上）握手、融合、協(xié)同。那么達(dá)到這樣握手、融合、協(xié)同就需要對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的核心網(wǎng)進(jìn)行改造，使之適應(yīng)與6G未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的共存與協(xié)同。即使傳統(tǒng)的無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)時(shí)期保留其在MAC層的各種功能和協(xié)議棧，也要在七層模型的上層使傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)與6G未來(lái)網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)層完全融合與協(xié)同，使客戶(hù)能夠享受到無(wú)縫的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

圖6：未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與4/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同架構(gòu)

另外，毫米波的波長(zhǎng)是1毫米-10毫米，頻率是28G-300G，全球規(guī)劃的毫米波頻譜是18G-70G左右（是現(xiàn)在Sub-6G使用頻段的5-10倍）與太赫茲頻段最為接近，其設(shè)備形態(tài)和覆蓋距離已經(jīng)具備了傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)坍塌的特征，也是業(yè)界最期待應(yīng)用到需要大帶寬、低時(shí)延、尤其是上行帶寬必備需求的各種特殊行業(yè)。它也是B5G和6G太赫茲頻段的銜接。因此，如果想在6G上有大的作為，就應(yīng)該從毫米波開(kāi)始進(jìn)行變革，重構(gòu)其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議棧，為未來(lái)6G網(wǎng)絡(luò)獨(dú)占鰲頭奠定基礎(chǔ)。

后記

在對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)坍塌進(jìn)行腦洞大開(kāi)的猜想和分析之后，想的更多的是肯定會(huì)引起熱議和巨大爭(zhēng)議。這樣做值得嗎？

從事了40多年的電信領(lǐng)域，見(jiàn)證了我們國(guó)家通信從一窮二白到電信大國(guó)，而今邁入電信強(qiáng)國(guó)。自改革開(kāi)放初期，電信便成為改革開(kāi)放的橋頭堡。國(guó)內(nèi)的企業(yè)從程控交換機(jī)起步，到計(jì)算機(jī)通信、光通信、移動(dòng)通信，潮起潮落，波瀾壯闊，多少電信界的前輩和仁人志士不忘強(qiáng)國(guó)初心，忍辱負(fù)重，每日工作時(shí)間是西方電信人的數(shù)倍，學(xué)習(xí)模仿、精進(jìn)創(chuàng)新、日夜趕超，才有了今天的大好局面。以三大運(yùn)營(yíng)商、華為、中興、大唐為代表的民族電信企業(yè)創(chuàng)造了世界電信業(yè)的奇跡。在移動(dòng)通信領(lǐng)域從“1G空白、2G跟隨、3G突破、4G并跑、到5G領(lǐng)先”進(jìn)行了艱苦卓絕、逆襲翻盤(pán)的壯舉。終于使中國(guó)全球3GPP的5G標(biāo)準(zhǔn)的必要專(zhuān)利占全球第一，產(chǎn)品形態(tài)和軟硬件、大規(guī)模應(yīng)用占全球第一，第一次使得我國(guó)在一個(gè)領(lǐng)域里，從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品、大規(guī)模應(yīng)用全面領(lǐng)先于西方（絕無(wú)僅有），為我國(guó)的改革開(kāi)放、建成小康社會(huì)、建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)做了不可磨滅的貢獻(xiàn)！

作為遏制中國(guó)戰(zhàn)略的一部分，美國(guó)在5G應(yīng)用毫米波的基礎(chǔ)上，開(kāi)始了5G甚至6G的變革，建立了6G聯(lián)盟（把華為、中興排除在外）。美國(guó)的ATIS表示：“我們6G聯(lián)盟是為了在未來(lái)讓北美的移動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新更上一層樓，并且奠定一個(gè)充滿活力的市場(chǎng)基礎(chǔ)，在5G 和6G 發(fā)展中確立北美卓越的貢獻(xiàn)地位?！庇纱丝梢?jiàn)，美國(guó)對(duì)待此事也是一種針對(duì)中國(guó)5G的態(tài)度。事實(shí)上也的確是中國(guó)近年來(lái)發(fā)展十分迅猛，不得不讓坐慣世界“領(lǐng)跑者”寶座的美國(guó)警醒，從而開(kāi)始處處針對(duì)中國(guó)，對(duì)華為、中興等民族企業(yè)痛下“殺手”。更值得警惕的是美國(guó)在遏制中國(guó)的同時(shí)，開(kāi)始了奮起直追。

百尺竿頭更進(jìn)一步，2019年11月3日，科技部會(huì)同國(guó)家發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學(xué)基金委在北京組織召開(kāi)6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì)。會(huì)議宣布成立國(guó)家6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專(zhuān)家組，其中，推進(jìn)工作組由相關(guān)政府部門(mén)組成，職責(zé)是推動(dòng)6G技術(shù)研發(fā)工作實(shí)施?？傮w專(zhuān)家組由來(lái)自高校、科研院所和企業(yè)共37位專(zhuān)家組成，主要負(fù)責(zé)提出6G技術(shù)研究布局建議與技術(shù)論證，為重大決策提供咨詢(xún)與建議。6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專(zhuān)家組的成立，標(biāo)志著我國(guó)6G技術(shù)研發(fā)工作正式啟動(dòng)。

未來(lái)6G的標(biāo)準(zhǔn)、專(zhuān)利、技術(shù)、設(shè)備形態(tài)、大規(guī)模應(yīng)用、6G應(yīng)用業(yè)務(wù)愿景上已經(jīng)開(kāi)始了沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)！同時(shí)，要看到美國(guó)畢竟是全球領(lǐng)先的科技大國(guó)，并在6G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、技術(shù)、材料、產(chǎn)品開(kāi)始勵(lì)志圖新，例如，AI&T云化核心網(wǎng)的變革；硅光子技術(shù)的日益精進(jìn)；無(wú)線基站白盒化創(chuàng)新無(wú)一不在重構(gòu)6G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議棧，想在6G標(biāo)準(zhǔn)上重奪話語(yǔ)權(quán)！

我們的產(chǎn)學(xué)研不能沉浸在5G的領(lǐng)先氣氛中，面對(duì)前所未有的變革，要重視“傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)坍塌”后的6G未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議棧的重構(gòu)！不能沒(méi)看到或看到了不以為然，錯(cuò)失與時(shí)俱進(jìn)、敢于揚(yáng)棄、不斷創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。

而今邁步從頭越，未雨綢繆，再立桿頭！希望助推我國(guó)未來(lái)的6G更好發(fā)展和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先！

附：作者簡(jiǎn)介

劉鵬，教授級(jí)高工，長(zhǎng)期耕耘在通信產(chǎn)業(yè)一線。曾任郵電部第四研究所產(chǎn)業(yè)部主任、副所長(zhǎng)，主管研發(fā)管理及產(chǎn)業(yè)推廣。后長(zhǎng)期在中興通訊多個(gè)部門(mén)擔(dān)任負(fù)責(zé)工作，任中興通訊副總經(jīng)理。曾擔(dān)任國(guó)家3G專(zhuān)家組成員。

在2003-2004期間，代表中興在業(yè)界首次提出了BBU+RRU解決方案和運(yùn)維工廠的理念，有效解決了當(dāng)時(shí)TD-SCDMA大規(guī)模組網(wǎng)饋線無(wú)法落地的問(wèn)題，并開(kāi)創(chuàng)了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新模式。

來(lái)源：通信產(chǎn)業(yè)報(bào)

編輯：曉燕

指導(dǎo)：新文

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