Panorama general del progreso de la tecnología 5G y las perspectivas de la 6G.

       Al repasar la historia de los estándares de comunicaciones móviles, la UIT denominó a la 3G IMT-2000, a la 4G IMT Advanced y a la 5G IMT-2020, que básicamente es un estándar para 10 años. Así como en febrero de 2013, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma y el Ministerio de Ciencia y Tecnología promovieron conjuntamente la creación del Grupo de Promoción IMT-2020 (5G), en 2019, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información también promovió la creación de un grupo de promoción IMT-2020 (5G) basado en la 6G. El grupo de investigación de promoción IMT-2030 (6G) publicó oficialmente el libro blanco "Visión general de la 6G y tecnologías clave potenciales" en junio de este año, que detalla la visión general de la 6G, ocho escenarios de aplicación comercial y las perspectivas para 10 tecnologías clave potenciales. Desde entonces, en términos de estándares, se puede decir que 5G ha completado la primera fase al ofrecer una versión estándar prácticamente completa, y la industria ha centrado su atención en la evolución de 5G y la investigación de nuevas tecnologías 6G. Antes de que R17 se consolide en la segunda fase, describiremos el progreso de 5G y haremos un breve resumen.

01progreso comercial de la red

       Según datos de la GSA, a mayo de este año, un total de 166 operadores habían lanzado redes comerciales 5G estándar 3GPP (incluidas redes móviles y FWA) en 69 países y regiones, y 77 operadores estaban realizando pruebas piloto, planificando e implementando redes 5G SA comerciales. Al mismo tiempo, 436 operadores en 133 países/regiones estaban invirtiendo en redes 5G mediante pruebas, ensayos, proyectos piloto, planes e implementaciones reales. En cuanto a las bandas de frecuencia, se trata principalmente de n77 (3.3 GHz, 4.2 GHz) y n78 (3.3 GHz~3.8 GHz).

       La velocidad de construcción de la red 5G en China lidera el mundo. Según datos de la Academia de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, a finales de mayo de este año, China había construido 819,000 estaciones base 5G. Si bien esta cifra es aún pequeña en comparación con el total de 5.44 millones de estaciones base 4G, representa más del 70% del total mundial. Asimismo, se han lanzado 337 modelos de teléfonos móviles 5G en el mercado nacional, con envíos acumulados que se acercan a los 300 millones. Incluyendo los modelos internacionales, los terminales de acceso móvil 5G han alcanzado los 310 millones.

02progreso de los terminales 5G

       El número de terminales 5G lanzados está creciendo rápidamente. Según datos de la GSA, a finales de mayo de 2021, un total de 128 fabricantes de equipos habían anunciado terminales 5G comerciales o próximos a su lanzamiento. El número de terminales 5G lanzados a nivel mundial alcanzó los 822, un aumento del 8.7 % con respecto a abril, de los cuales el 62 % se han comercializado, llegando a 511 modelos, un incremento significativo del 26.5 % en comparación con el trimestre anterior. La siguiente figura muestra el número de terminales lanzados y comerciales desde marzo de 2019 hasta mayo de 2021.

       Las categorías de terminales también son muy variadas, incluyendo 416 teléfonos móviles (de los cuales al menos 350 modelos han sido comercializados), 144 modelos de CPE FWA (de los cuales 56 modelos han sido comercializados), 106 módulos, 45 enrutadores/pasarelas de nivel industrial/empresarial, etc. La proporción se muestra en la siguiente figura:

03Avances en el desarrollo de chipsets 5G

       Como componente fundamental de los terminales 5G, el chipset limita considerablemente el desarrollo de la cadena de valor. Existen cinco fabricantes a nivel mundial (Qualcomm, MediaTek, Huawei, HiSilicon, Samsung y Unisoc) que diseñan y producen chipsets 5G. Según las estadísticas de la GSA, a mayo de 2021, estos cinco fabricantes habían lanzado un total de 35 plataformas móviles comerciales y 14 módulos de módem 5G comerciales. Asimismo, cuatro plataformas móviles y cinco módulos de módem 5G estaban a punto de comercializarse. Mientras los fabricantes de chips se esfuerzan por ampliar su gama de productos, los fabricantes de terminales disponen de una mayor variedad de chipsets.

       La siguiente figura muestra el número de lanzamientos de chipsets 5G (plataforma móvil y módem) desde el cuarto trimestre de 2018 hasta mayo de este año, y podemos observar claramente la tendencia de aceleración.

04Progreso de las aplicaciones 5G

       La construcción y comercialización a gran escala de redes 5G ha acelerado el desarrollo de la cadena industrial (terminales, chips). Sin embargo, en el ámbito de las aplicaciones, si bien el número de usuarios crece rápidamente (en China, por ejemplo), la tasa de penetración de usuarios de 5G supera el 20% del punto de inflexión. No obstante, no existe ninguna aplicación revolucionaria capaz de generar un aumento sustancial del tráfico de red. La proporción de tráfico de 5G es muy inferior a la tasa de penetración de usuarios, y los operadores se han centrado en sectores industriales verticales.

       Las redes privadas industriales son un área de aplicación importante de la tecnología 5G. Según un informe de Grand View Research, una reconocida agencia de investigación estadounidense, se espera que el mercado global de redes privadas 5G crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 37.8% entre 2020 y 2027, alcanzando los 7.1 millones de dólares en 2027. A medida que las políticas nacionales y locales fomentan la integración de la tecnología 5G en la industria, las redes privadas industriales se han convertido, naturalmente, en una importante línea de expansión para los operadores. En 2020, los tres principales operadores nacionales lanzaron productos de redes privadas 5G y colaboran con la industria para promover la construcción de dichas redes. Según el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, actualmente hay más de 1,500 proyectos de "5G + Internet Industrial" en construcción, que abarcan más de 20 sectores clave de la economía nacional.

       A nivel de aplicación industrial, con la publicación del Plan de Promoción del Proyecto 512 "5G + Internet Industrial" en noviembre de 2019 y las políticas y niveles industriales subsiguientes, ha surgido una gran cantidad de aplicaciones industriales de 5G. El 31 de mayo de este año, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información publicó los "Diez escenarios de aplicación típicos de "5G + Internet Industrial" y la práctica de cinco industrias clave", que proporciona orientación sobre la fabricación de equipos electrónicos. Se publicaron casos de cinco industrias, incluidas la fabricación de equipos, la industria siderúrgica, la industria minera y la industria de energía eléctrica, así como 10 escenarios que incluyen I+D y diseño colaborativos, control remoto de equipos, operación colaborativa de equipos, fabricación flexible, ensamblaje auxiliar in situ, inspección de calidad por visión artificial, diagnóstico de fallas de equipos, logística inteligente de fábrica, inspección inteligente no tripulada e inspección del sitio de producción, para guiar el desarrollo de aplicaciones industriales.

05Descripción general de los principales proyectos del estándar 3GPP R17.

Descripción general de los principales proyectos del estándar 3GPP R17.

       Nuestro artículo de análisis sobre R16 del año pasado"Comprenda la norma 3GPP R16 con una sola imagen"Los principales proyectos de R17 se resumen, principalmente, de la siguiente manera:

Servicio de difusión multicast NR (NR_MBS)

       Los servicios de multidifusión y difusión ya existen en 4G, concretamente eMBMS, definido por 3GPP en la versión R9, que admite casos de uso comerciales como la retransmisión en directo de televisión móvil, vídeo bajo demanda, publicidad push, entretenimiento en vehículos, seguridad pública y retransmisiones en directo de eventos deportivos. En la versión R14, la función eMBMS se mejora aún más y se lanza enTV, que define sistemáticamente cómo retransmitir contenido de televisión digital a través de redes de comunicación móvil.

       NR_MBS ofrece servicios de transmisión multicast en 5G y es considerada una aplicación diferenciada por China Radio y Televisión (CRT), el cuarto operador de China Mobile. De hecho, este proyecto fue propuesto por CRT. Este servicio puede alternar de forma inteligente y dinámica entre servicios unicast convencionales y servicios broadcast/multicast según las necesidades de la red en tiempo real. Al tiempo que garantiza la eficiencia en la utilización de la red, integra métodos unicast, multicast y broadcast para conformar una "nueva transmisión" y ampliar las capacidades de soporte para servicios personales e industriales.

IIoT和URLLC增强（IIoT_URLLC_enh）

El objetivo principal es dar respuesta a las necesidades en una gama más amplia de casos de uso.

Red satelital/no terrestre (NTN)

Para solucionar los problemas de comunicación en zonas montañosas remotas, entornos marítimos y otros escenarios, se integran redes no terrestres, como las redes satelitales, con 5G para lograr una cobertura de red tridimensional. El proyecto R16 ya ha estudiado la integración de 5G NR y redes no terrestres, y el proyecto R17 ha profundizado en la integración de NB-IoT y redes no terrestres.

Enlace lateral NR (D2D)

       Incluye principalmente comunicaciones V2X, empresariales y críticas, entre otras. Por ejemplo, la interfaz Sidelink (también conocida como PC5) se utiliza en V2X para transmitir mensajes V2X entre dispositivos de usuario (UE). Asimismo, abarca la implementación de funciones comunes en algunos casos de uso clave y la consecución de la máxima versatilidad entre las aplicaciones empresariales de Sidelink y los escenarios de aplicaciones V2X y de comunicaciones críticas, cumpliendo al mismo tiempo con los requisitos específicos.

Código IAB (NR_IAB_enh)

       IAB es el acceso inalámbrico integrado y el enlace de retorno de 5G NR. Al extender NR para admitir el enlace de retorno inalámbrico en lugar del enlace de retorno de fibra óptica, tanto dentro de la banda (el enlace de acceso y el enlace de retorno utilizan la misma banda de frecuencia) como fuera de banda (el enlace de acceso y el enlace de retorno utilizan bandas de frecuencia diferentes), IAB puede reducir significativamente la dificultad y el costo del despliegue de la red, especialmente en redes de banda de ondas milimétricas. Las mejoras de IAB de R17 se centran en optimizar la eficiencia y admitir una gama más amplia de casos de uso. Incluyen mejoras de dúplex, mayor potencial para la codificación de red, IAB móvil y más.

MIMO进一步增强（NR_feMIMO）

Mejorar aún más las capacidades MIMO, admitir más casos de uso, brindar soporte para la movilidad de alta velocidad, ofrecer un mejor soporte para FDD, mejorar la formación y la gestión de haces, y reducir la sobrecarga relacionada.

Mejora de la compartición dinámica del espectro (NR_DSS)

Basándose en R16, R17 explora con mayor profundidad mejores métodos de programación entre operadores.

Compatibilidad ampliada con 71 GHz.

El espectro radioeléctrico 5G NR se divide en FR1 (410 MHz ~ 7.125 GHz) y FR2 (24.25 GHz ~ 52.6 GHz). La actualización R17 amplía el rango de frecuencias 5G NR de 52.6 GHz a 71 GHz.

Fase 2 de mejora del servicio de localización 5G (5G_LCS_ph2)

       LCS se ha mejorado en R16. En concreto, utiliza las características multihaz de MIMO para definir tecnologías de posicionamiento en interiores como el tiempo de ida y vuelta de la señal (RTT), la diferencia de tiempo de llegada de la señal (TDOA), la medición del ángulo de llegada (AoA) y la medición del ángulo de salida (AoD). La precisión del posicionamiento puede alcanzar entre 3 y 10 metros. R17 está diseñado para ofrecer soporte para un posicionamiento de latencia extremadamente baja y alta precisión, incluyendo niveles de servicio de posicionamiento horizontal y vertical, así como áreas de servicio de posicionamiento 5G. Este elemento de trabajo también permitirá a los UE MCX determinar su ubicación mediante servicios de localización 5G.

终端节能增强（NR_UE_pow_sav_enh）

Explorar tecnologías para reducir aún más el consumo de energía de los dispositivos 5G.

Compatibilidad con múltiples tarjetas USIM ((FS_MUSIM)

Funcionalidad mejorada para admitir servicios de terminal móvil mediante dispositivos Multi-USIM.

       Otros proyectos de investigación estándar R17 incluyen: mejora de la recopilación de datos SON/MDT (NR_ENDT_SON_MDT_enh), retransmisión mejorada para mejorar la eficiencia energética y la cobertura (REFEC),Servicios interactivos controlados por la red (NCIS), mejora de múltiples dispositivos e identidades (MuDE), servicio de prioridad multimedia de fase 2 (MBS2), mejora de drones conectados (CAV), mejora adicional de conexión dual de acceso múltiple (LTE_NR-DC_enh2), etc., realizaremos un análisis detallado en artículos separados.

06Descripción general de los principales proyectos del estándar 3GPP R18.

R18, como primera versión de 5G Advanced, se encuentra en la primera fase de la etapa de propuesta. Está previsto que finalice en SA#94 a finales de 2021. Para obtener más información, consulte el artículo "De qué se trata 5G R18" de "Network Optimizer Mercenary":

Mejoras en el acceso y soporte para la segmentación de red.

       La segmentación de red es una función clave de 5G. R18 seguirá mejorando el acceso a la segmentación de red y las funciones relacionadas, entre las que se incluyen: admitir el acceso de los UE a la segmentación de red cuando existan diferentes tipos de restricciones (como recursos inalámbricos, bandas de frecuencia, etc.) y minimizar el impacto de la interrupción del servicio cuando cambien la segmentación de red o los recursos asignados; admitir la divulgación del control/configuración de la segmentación de red y otros servicios a terceros.

Sistema de sincronización flexible 5G

       Los sectores verticales, como el energético, el transporte y el financiero, tienen requisitos cada vez mayores en cuanto a la sincronización horaria. R16 proporciona un servicio de sincronización horaria a través de 5G. El Sistema de Resiliencia de Sincronización 5G se centra principalmente en la vulnerabilidad de los servicios de sincronización horaria por satélite GNSS y estudia otras tecnologías de sincronización horaria compatibles con el sistema 5G como fuente de reloj flexible para que los usuarios finales complementen, respalden o reemplacen los servicios de sincronización horaria por satélite GNSS.

Servicios basados ​​en la clasificación

       El posicionamiento mediante radiometría es un tipo de algoritmo que implementa el posicionamiento y tiene una amplia gama de aplicaciones. R18 estudiará las especificaciones pertinentes para los requisitos del servicio de radiometría, abarcando las operaciones de radiometría entre UE, el control de las funciones de radiometría por parte de los operadores en el espectro licenciado, los KPI de radiometría (precisión de distancia y precisión de acimut, etc.) y los aspectos de seguridad.

Bajo consumo energético y posicionamiento de alta precisión en escenarios de IoT industrial.

El posicionamiento de alta precisión es una aplicación clave del Internet industrial. El proyecto reduce el consumo de energía y mejora la precisión del posicionamiento para satisfacer las necesidades de un mayor número de escenarios industriales, como plantas químicas, minas subterráneas y otros entornos peligrosos.

Comunicaciones ferroviarias fuera de la red

       Se refiere a la comunicación directa entre UEs que es independiente de la comunicación basada en red. Se denomina tecnología Off-Network. Esta tecnología se ha introducido en el estándar 3GPP MCX. Cuando la red falla o no hay cobertura de red en zonas montañosas remotas, las comunicaciones ferroviarias pueden utilizar Off-Network. La especificación 3GPP MCX define que las comunicaciones ferroviarias pueden utilizar Off-Network incluso cuando la red está disponible. R18 estudiará nuevos casos de uso para futuros sistemas de comunicación móvil ferroviaria basados ​​en Off-Network, así como QoS, prioridad, identificación de UE e identificación de ubicación, multidifusión/difusión/unidifusión, alcance de comunicación, espectro potencial y otras tecnologías relacionadas.

Admite servicios de comunicación háptica y multimodal

       La comunicación táctil y multimodal se refiere a la respuesta a la información a través de múltiples canales de comunicación que afectan la experiencia del usuario, como video, audio, percepción ambiental, sensación táctil, etc., combinada con capacidades de red como latencia ultrabaja, confiabilidad ultra alta y seguridad, para lograr una experiencia de usuario verdaderamente inmersiva. Para admitir servicios de comunicación táctil y multimodal, los sistemas 5G deben cumplir con diferentes requisitos de velocidad, latencia y confiabilidad de red para diferentes flujos de datos, y también deben lograr la sincronización de múltiples flujos de datos paralelos. R18 estudiará nuevos casos de uso que involucran tecnologías de comunicación táctil y multimodal, así como indicadores técnicos como confiabilidad de red, disponibilidad, seguridad, privacidad, tasa de datos, latencia, intervalo de transmisión y otros relacionados con estos casos de uso.

Otros proyectos incluyen infraestructura de comunicación para redes inteligentes 5G, repetidores 5G instalados en vehículos, funciones mejoradas de 5G para hogares, Internet de las Cosas personal y otros. En el futuro, continuaremos haciendo un seguimiento y analizando las propuestas y su contenido de investigación con bastante detalle.

07 Visión, aplicaciones y posibles tecnologías clave de la 6G

Como organización promotora de la investigación sobre 6G, el Grupo de Promoción IMT-2030 (6G) publicó el libro blanco «Visión general de 6G y tecnologías clave potenciales» un año y medio después de su creación. Han transcurrido apenas siete años desde que el Grupo de Promoción IMT-2020 (5G) publicara el «Libro blanco sobre la visión y los requisitos de 5G». El contenido principal de este libro blanco incluye:

visión general

Desde el Internet móvil (4G) hasta el Internet de las Cosas (5G), la era 6G hará realidad la visión global de conectividad inteligente y gemelos digitales de todo. Por extensión, hacia 2030 y más allá:

nivel social:

La sociedad humana entrará en la era de la inteligencia, reflejando unos servicios sociales equilibrados y de alta calidad, una gobernanza social científica y precisa, y un desarrollo social ecológico y de ahorro energético que se convertirá en la tendencia de desarrollo de la sociedad del futuro.

nivel tecnico:

La tecnología 6G construirá una nueva red con interconexión inteligente de personas, máquinas y objetos, y una interoperabilidad eficiente de entidades inteligentes. Sobre la base de una mejora sustancial de las capacidades de la red, contará con nuevas funciones como inteligencia endógena, percepción multidimensional, gemelos digitales y seguridad endógena. Aprovechará al máximo los recursos de espectro de baja, media y alta frecuencia para lograr una cobertura global sin interrupciones, integrando el aire, el espacio y la tierra, y así satisfacer las necesidades de conexión ilimitada, segura y confiable de personas, máquinas y objetos en cualquier momento y lugar.

Nivel empresarial:

La tecnología 6G proporcionará escenarios interactivos totalmente inmersivos, percepción multidimensional, integración y simbiosis de inteligencia inclusiva y una profunda integración de la virtualidad y la realidad.

Fuerzas macro que impulsan el desarrollo de la 6G

Fuerza motriz del cambio estructural social:

El desequilibrio en la estructura de ingresos exige que la tecnología digital mejore la inclusión;

El desequilibrio demográfico exige el uso de tecnología digital para mejorar la eficiencia en la asignación de capital humano;

Los cambios en la estructura de gobernanza social han impulsado la modernización de las capacidades de gobernanza social.

Motor impulsor del desarrollo económico de alta calidad:

El desarrollo económico sostenible requiere nuevas tecnologías para impulsar un nuevo dinamismo;

La tendencia a la globalización de los servicios exige una mayor reducción de los costes generales de comunicación de la información.

Factores que impulsan el desarrollo ambientalmente sostenible:

La reducción de las emisiones de carbono y la promoción de la "neutralidad de carbono" requieren mejorar la eficiencia energética y lograr un desarrollo verde; los grandes acontecimientos, como los fenómenos meteorológicos extremos y las epidemias, impulsan el establecimiento de capacidades de percepción más amplias y capacidades de colaboración inteligente más estrechas.

Escenarios de aplicación potenciales de 6G

Negocios inmersivos

1)Los servicios XR inmersivos en la nube requieren una latencia de extremo a extremo inferior a 10 ms y una velocidad de experiencia de usuario del orden de Gbps;

2) El servicio de comunicación holográfica requiere una tasa de experiencia de usuario de Tbps;

3) Los servicios de interconexión sensorial requieren una latencia de nivel de milisegundos, un posicionamiento de alta precisión y una alta seguridad (protección de la privacidad);

4) Los servicios interactivos inteligentes requieren una latencia <1ms, una tasa de experiencia >10Gbps y una fiabilidad que alcance el 99.99999%.

Negocio inteligente

5) Requisitos comerciales de detección de comunicaciones: Las redes 6G pueden utilizar señales de comunicación para realizar funciones de detección, como detección de objetivos, posicionamiento, identificación e imágenes. Los sistemas de comunicación inalámbrica podrán utilizar funciones de detección para obtener información del entorno circundante, asignar recursos de comunicación de forma inteligente y precisa, aprovechar las capacidades de comunicación potenciales y mejorar la experiencia del usuario;

6) La división de negocios inteligentes de Pratt & Whitney convierte dispositivos personales y domésticos, diversos sensores urbanos, vehículos autónomos, robots inteligentes y otros nuevos terminales inteligentes en entidades inteligentes. Mediante el aprendizaje continuo, la comunicación, la cooperación y la competencia, puede lograr una simulación y predicción de altísima eficiencia del funcionamiento y el desarrollo del mundo físico, y ofrecer decisiones óptimas;

7) El negocio de los gemelos digitales reproduce digitalmente entidades o procesos del mundo físico en el mundo digital. Mediante la representación en el mundo digital, se pueden lograr interacciones inteligentes entre personas, entre personas y objetos, y entre objetos mismos. Al simular, verificar, predecir y controlar entidades o procesos físicos en el mundo digital, se puede obtener el estado óptimo del mundo físico. Los gemelos digitales requieren redes con capacidad de conexión de billones de bits, latencia inferior a un milisegundo, velocidades de transmisión de terabits por segundo y altos requisitos de seguridad.

Negocio global

8) La cobertura de área completa integra las redes celulares terrestres con las redes espaciales, incluidas las redes de satélites de órbita alta, las redes de satélites de órbita media y baja, las plataformas de gran altitud y los drones para construir una red tridimensional integrada espacio-espacio-tierra de cobertura global de área amplia que proporcione a los usuarios servicios de comunicación móvil de banda ancha sin puntos ciegos.

Tecnologías clave potenciales

Tecnología de interfaz aérea inalámbrica mejorada:

Tecnología básica de la capa física de la interfaz aérea inalámbrica, tecnología MIMO a ultra gran escala y tecnología dúplex completo.

Nueva dimensión física de la tecnología de transmisión inalámbrica:

Tecnología de metasuperficies inteligentes, momento angular orbital, tecnología de radio holográfica inteligente.

Tecnología de comunicación de terahercios y luz visible:

Tecnología de comunicación en terahercios, tecnología de luz visible.

Tecnologías clave para la integración entre dominios:

Integración de la percepción comunicativa.

Un nuevo tipo de red con inteligencia endógena:

Una nueva interfaz aérea con inteligencia endógena y una nueva arquitectura de red con inteligencia endógena.

Tecnologías de red clave:

Arquitectura de red autónoma distribuida, red integrada satélite-tierra, red determinista, red que tiene en cuenta la potencia de cálculo y seguridad endógena de la red que admite la confianza multimodo.

La investigación sobre 6G acaba de comenzar. Antes de eso, la tecnología 5G se implementará y aplicará en mayor medida, y el éxito comercial de 5G sentará una base sólida para la evolución de 6G.

Referencias

1. GSA, «Resumen ejecutivo de la lista de dispositivos 5G», junio de 2021

2. GSA, «INFORME SOBRE CHIPSETS DE IoT LTE, 5G Y 3GPP: Resumen ejecutivo», mayo de 2021

3. GSA, "Instantánea de redes, tecnologías y espectro", junio de 2021

4. Mercenario de Internet, "¿De qué habla 5G R18?", mayo de 2021

5. Grupo de Promoción IMT-2030 (6G), "Libro Blanco sobre la Visión General de 6G y sus Potenciales Tecnologías Clave", junio de 2021

Este contenido proviene de Internet./ Aplicaciones industriales de 5GEste sitio web solo ofrece servicios de reimpresión. Las opiniones, posturas, tecnología, etc., expresadas en este artículo no tienen relación alguna con este sitio web. Si considera que existe alguna infracción, contáctenos para que la eliminemos.