夏亮-无线光通信在6G中的应用展望-第一届无线光通信感知技术与应用研讨会-未来研究院

6G概述与技术布局 无线光通信在6G中的应用与挑战 中国移动无线光通信研究进展 总结与展望 把握移动通信代际发展规律，6G迎来关键时间节点 移动通信十年一代，当前ITU明确6G愿景与指标体系，工信部全球率先将6GHz用于5G/6G系统，6G研发进入加速期，但相比5G面临更多挑战（周期更长、起步更早、技术发散） 6G明确六大典型场景，实现从移动通信向移动信息重大转变 6G六大典型场景涵盖“覆盖全域化、性能沉浸化、要素融合化、网络平台化”特征，网络将从通信服务向信息服务转变 六大场景可分为三类： l第一类是性能沉浸化：5G三大场景的增强l第二类是要素融合化：AI与通信的融合、感知与通信的融合l第三类是覆盖全域化：泛在连接 网络平台化是基座：网络成为聚合相关业务能力的“平台”，供需动态匹配，为用户提供多样化的移动信息服务 ITU-R能力指标体系对6G网络带来全新挑战 立足ITU-R能力指标体系，面向标准化开启技术创新赛道 技术创新面临“三重挑战” 技术布局：ITU技术指标到技术布局，网络是关键 ITU技术指标不是单点技术的要求、而是网络系统性的要求，技术布局需从网络整体出发、系统思考 技术布局：形成”3+10+1”技术布局，产学研协同攻关 加强产学研用协同攻关、强化关键技术系统性创新，打造6G科学实验装置，形成“3+10+1”的6G技术体系布局。 异构融合组网 6G频段资源更多、更高，网络部署方式更加复杂，组网技术向异构融合方向发展，通过无蜂窝、即插即用与微域融合组网技术，实现网络服务的差异化、特定化，满足用户体验的极致性与一致性 6G网络新变化 设计思路 •新频段：毫米波、太赫兹、可见光等频谱更高，且可见光以下行为主，如何实现全频谱接入面临挑战•新体验：用户速率、时延等要求更高，且对用户切换体验一致性要求更高•新融合：6G空口与新型短距通信技术融合，满足差异化需求 从蜂窝组网到无蜂窝组网 •基于无蜂窝的用户接入与连接管理技术，实现无小区无切换•分布式MIMO协同传输技术，提升用户体验一致性 从站址规划部署到即插即用组网 •基站即插即用技术，提高网络部署灵活性•太赫兹、可见光等新频段按需开启，与中低频段协同接入技术，满足超高速率需求 从广域微域独立组网到融合组网 •广域微域集中式+分布式协同组网技术，实现一体化设计•跨域、跨节点、跨制式干扰协同技术，降低网间干扰，实现微域通信极致性能 6G组网目标 6G概述与技术布局 无线光通信在6G中的应用与挑战 中国移动无线光通信研究进展 总结与展望 可见光应用场景及需求 垂直行业通信场景 移动通信场景 热点高容量场景 交通场景 电磁严苛场景 可见光通信的挑战 信道建模 材料与器件 空间信道建模：频率、衰落、空时特性器件特性建模：噪声、频率响应等特性 提高带宽、发射功率、灵敏度，降低非线性兼顾照明要求 空口传输 组网 波形调制：克服频响特性，高谱效，远距离可见光MIMO：空间相关性大，光功率约束 上行难实现下行易中断移动性管理、干扰管理 可见光通信的关键技术 信道建模 关键器件 •建立传播环境模型：环境光、光源密度、光反射特性等•建立器件噪声与响应模型•建立可见光信道测量平台 •重点关注SLD，LD，micro-LED，多色LED等能实现高速率传输的光源器件•通过材料、结构、阵列等设计提升器件的通信指标要求 可见光通信的关键技术 传输技术 组网技术 •传输理论：可见光信号的非负实数特性、信号非独立噪声等特性影响容量界•调制波形:非负实数约束、PAPR与削波优化•均衡技术：预均衡、自适应比特能量加载•VLC-MIMO技术：非成像MIMO、成像MIMO、基于发送透镜的MIMO、VLC-MIMO预编码 •无线光融合组网：射频与可见光融合接入、传输、连接管理•可见光超密集组网:无定形蜂窝网络架构、形成机制 可见光通信对器件的需求 6G通信总体需求 可见光通信指标 l满足300Mbps/m2流量密度要求 •Ultra dense deployment：2x2x3 m3per VLC AP•coverage angle requirement：2*atan(1/3) = 37° •average data rate per AP：1.2Gbps•peak data rate per AP：4.8Gbps•Modulation bandwidth requirement: 5GHz (OOK isassumed)•Normal deployment：4x4x3 m3per VLC AP •coverage angle requirement：2*atan(2/3) = 67° •average data rate per AP：4.8Gbps•peak data rate per AP：19.2Gbps•Modulation bandwidth requirement: 5GHz (O-OFDM+QAMis assumed) lVLC器件要求 •Modulation bandwidth: 5GHz•coverage angle/FOV: 60°•coverage distance：5 m 高速可见光通信关键器件特性分析 •LD光路存在收发对准要求高、频率不平坦、噪声不平稳、非线性、动态范围小等挑战•当前可支持点对点通信，组网实现复杂度要求高 6G概述与技术布局 无线光通信在6G中的应用与挑战 中国移动无线光通信研究进展 总结与展望 无线光通信研究布局 p云XR、大视频、全息显示等业务对6G网络的室内流量密度提出新需求 p基于可见光信道、器件特征完善可见光噪声和容量理论模型 p设计大带宽多灯协作传输方案，实现高速率、低中断传输 p设计蜂窝与可见光通信深度融合系统，解决上行难、移动性差的问题 p6G可见光信道测量平台p6G高速可见光器件与验证平台p6G射频与可见光融合融合通信试验平台p6G空分复用无线光通信传输验证平台 无线光通信验证平台 北京邮电大学-中国移动研究院联合创新中心 中关村泛联移动通信技术创新应用研究院 东南大学-中国移动研究院联合创新中心 可见光室内组网验证系统（建设中） 规划可见光室分节点 搭建无线可见光融合组网原型系统，进行技术方案的性能测试与验证 Ø由于当前已有的器件受限，先搭建中低速可见光通信系统，后续大带宽白灯光源和接收器研制成功后再升级高速的可见光硬件前端。Ø可见光的覆盖和带宽两个重要性能都要保证，才可以实现组网应用需求。 6G概述与技术布局 无线光通信在6G中的应用与挑战 中国移动无线光通信研究进展 总结与展望 总结与展望 面向2030年6G商用的时间点，我们倡议学术界和产业界共同建立并完善无线光信道模型、完成关键器件技术路线选择与攻关、形成传输与组网等关键技术框架，为未来面向6G的无线光通信的标准化与产业应用奠定基础。 感谢聆听！