5G 与 6G 频谱比较

网络 4G/5G
6G 技术的基石在于,它将利用比 5G 更高的电磁频谱频段,实现更快的数据传输速率,减少网络拥塞并降低延迟。

6G 尚未广泛使用,但最新规范——Wi-Fi CERTIFIED 6 Release 2——于 2022 年 1 月发布。对于普通用户而言,6G 不太可能完全或立即取代 5G,它将建立在现有的 5G 基础设施之上。6G 技术的基石在于,它将利用比 5G 更高的电磁频谱频段,实现更快的数据传输速率,减少网络拥塞并降低延迟。

6G 和扩展频谱到太赫兹 (THz) 频率的使用将更有效地支持从无线脑机 (BCI) 设备到空间物联网 (IoST) 的新技术和应用。

什么是无线网络中的频谱?

无线网络中的频谱是指 如Wi-Fi 信号使用的射频 (RF) 范围。频谱被分组为频段,这些频段定义了每个频谱内的高频和低频。在每个频段内,分配了一定的 Wi-Fi 使用容量。

KHz、MHz 和 GHz 是频率的测量值(每秒速度的周期单位)。无线通信中可用的频段通常在 20 KHz 和 300 GHz 之间,通常分为低频段、中频段和高频段。

低、中、高频段具有不同的特点。埃森哲最近的一项研究确定了这些频段的以下平均范围:

低频段频谱(3.1 GHz 至 3.45 GHz)使数据能够传输更远的距离,同时减少信号干扰。

高频段频谱(7.125 GHz 和 8.4 GHz)缩短了数据传输的距离,但与低频段频谱相比,数据传输速度更快。

中频段频谱(4.4 GHz 至 4.94 GHz)提供介于低频段和高频段频谱之间的容量。

经常使用的术语 sub-6GHz 通常是指 6GHz 以下的中低频段。

管理机构

以美国为例,频率分配由美国联邦通信委员会 (FCC) 管理。可以在此处查看查看完整的频率分配表。

网络世代的标准由各种管理机构制定,例如第三代合作伙伴计划 ( 3GPP ) 及其合作伙伴。

5G 与 6G 频谱比较

认证

虽然后续的无线技术通常被称为升级或新版本,但它们是具有不同用例的无线技术的新迭代。每一代都可能发布多个版本。例如,5G 标准的最新版本是17。

最初的 6G 标准涵盖 2.4 GHz 和 5GHz 频段。6E 标准(其中“E”代表扩展)将 6G 容量扩展到 6 GHz 频段,允许高达 1,200 MHz 的额外频谱。为了简单起见,Wi-Fi CERTIFIED 6 Release 2 涵盖了所有三个频段。

  • 5G – 由 IEEE 802.11ac 标准指定
  • 6G – 由 IEEE 802.11ax 标准指定

典型设备

  • 5G——智能手机、个人电脑和笔记本电脑、传感器和无人机。
  • 6G——自动驾驶汽车、蜂窝设备、Wi-Fi 植入物(零售行业使用 NFC 进行通信的小型微芯片)以及公共基础设施,如交通和天气系统。

用例

开发 5G 是为了支持不断发展的物联网 (IoT)。它旨在支持智能农业和智慧城市、远程医疗、虚拟现实、增强型移动宽带 (eMBB) 等智能应用以及沉浸式游戏等基于感官的应用。然而,它使用的频谱变得越来越拥挤,无法有效地支持一些新兴技术。

6G 旨在加速物联网系统,并将广泛用于商业和工业领域,以扩展边缘计算设备的能力,在军事、全息通信、遥控驾驶、连接机器人和自主系统 (CRAS)和无线脑机 (BCI) 设备,并增强数字孪生。预计 6G 将在 IoST 中发挥关键作用,如无人机 (UAV) 和 CubeSats(小型卫星)。它将在个人领域用于自主系统、触觉和传感设备以及高级扩展现实 (XR) 应用等应用。6G 的愿景是支持万物互联 (IoE)。

最大频率

一个波段包括一个频率范围,有时以波长来表示。

  • 5G – 100 GHz
  • 6G – 10 太赫兹

最大带宽

带宽描述了频带的大小,即可用的最高频率减去最低频率。因为 6G 将使用比 5G 更高的频段,所以它会更快,提供更高的吞吐量。无线网络中的吞吐量是对网络设备之间传输的实际数据的衡量,而带宽是指网络传输数据的理论容量。这种理论容量远高于用户在现实中所期望的容量。信号干扰、物理障碍以及设备与无线接入点 (AP) 之间的距离都会对实际吞吐量产生负面影响。

  • 5G – 1 GHz
  • 6G – 100 GHz

峰值数据速率

数据速率是指可以传输数据的最快速度。这些数字指的是标准方面的潜在容量,在现实世界中很少能始终如一地实现。Kbps、Mbps 和 Gbps 是带宽速度的度量。每秒千兆字节通常写为 GBps,而对于每秒千兆字节,“b”是小写的。一个字节有 8 位,因此 20 Gbps (20 Gb/s) 的下载速度是 2.5 GBps(2.5 GB/s)。

  • 5G – 10 Gbps(上传链接)至 20 Gbps(下载链接)。
  • 6G – 100 Gbps 到 1 Tbps。

平均用户体验数据速率

  • 5G – 100 Mbps。
  • 6G – 1 Gbps。

峰值频谱效率

频谱效率衡量在定义的地理区域内的特定带宽内可以传输给定义数量的用户或服务的数据量。它以 (bit/s)/Hz 为单位测量。

  • 5G – 30 b/s/Hz。
  • 6G – 60 b/s/Hz。

用户体验的平均频谱效率

  • 5G – .03 b/s/Hz。
  • 6G – 3 b/s/Hz。

移动支持

  • 5G – 高达 500 公里/小时。
  •  6G – 高达 1000 公里/小时。

密度

  •  5G – 每平方米 1 台设备。
  • 6G – 每平方米 100 台设备。

端到端延迟

指请求和响应之间所用的时间。

  •  5G – 1 到 10 毫秒。
  •  6G – 小于 1 毫秒。

单频全双工传输

全双工意味着启用双向流量,以便可以在同一频率上同时发送和接收数据,从而可能节省 50% 的频谱需求。

  •  5G –没有。
  •  6G——支持。

全球覆盖

  •  5G – 70多个国家/地区已推出 5G,其中中国和美国处于领先地位。
  •  6G——中国申请的6G专利最多,其次是美国

结论

物联网已经存在了一段时间,但由于分配不善以及随后某些频谱的过度拥挤,5G 的效率并不高。6G旨在扩展5G的范围、容量、速度和能源效率。据预测,6G或将在很大程度上见证智能手机时代的终结。相反,将转向可穿戴技术的使用。然而,一些专家认为,即使是 6G 也无法处理可穿戴 Wi-Fi。那么,7G是否有可能取代6G的使用?

责任编辑:姜华 来源: 千家网
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