本文來自微信公眾號“芯聞路1號”，作者/henry。
6G技術(shù)仍處于研究和探索階段，但是許多國家和地區(qū)已經(jīng)開始投入大量資金人力進(jìn)行6G技術(shù)研發(fā)，進(jìn)行國際合作和標(biāo)準(zhǔn)化工作。我國在6G研究方面一直處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)開展了6G網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)，成立了6G產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和研究機(jī)構(gòu)，推動6G技術(shù)發(fā)展。美國、日本、韓國、歐洲也在積極推進(jìn)6G研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。
根據(jù)IDTechEx的研究，6G最早可能在2028年商用，憑借其在傳感、成像、精確定位，甚至能量收集方面的能力，6G有望解鎖大量潛在應(yīng)用，涵蓋智能城市、自動駕駛汽車和虛擬現(xiàn)實(shí)到醫(yī)療保健、能源等領(lǐng)域。
圖注：6G主要應(yīng)用。資料來源：IDTechEx
ISAC的優(yōu)勢
關(guān)于6G的研究，常見的一個(gè)概念是通信感知一體化（ISAC，Integrated Sensing and Communication），集成各種傳感器（如溫度、顆粒、壓力和運(yùn)動傳感器）與無線通信系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)對物理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。ISAC創(chuàng)建了一個(gè)既可以通信，又可以感知環(huán)境的系統(tǒng)，為各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了大量新機(jī)會，使得6G不僅僅是一個(gè)通信平臺。
與ISAC相比并論的是嵌入式感知與通信技術(shù)，這種技術(shù)將傳感器和通信模塊集成到一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中，使得設(shè)備能夠同時(shí)進(jìn)行感知和通信，并且一般不會將感知和通信的信號融合在一起，而是在相對獨(dú)立地在模塊中進(jìn)行處理。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)相對簡單，且在某些應(yīng)用場景下能夠滿足基本需求；缺點(diǎn)是無法對感知和通信信號進(jìn)行更深入地優(yōu)化。
ISAC可以幫助提高無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性和性能，同時(shí)也可以提供實(shí)時(shí)的環(huán)境感知能力。ISAC的實(shí)現(xiàn)需要將傳感器和通信設(shè)備直接集成到物理層，從而支持感知和通信之間的緊密耦合，這意味著通過ISAC技術(shù)，設(shè)備可以使用傳感器獲取環(huán)境信息，然后利用這些信息來調(diào)整通信協(xié)議和參數(shù)，以最大化網(wǎng)絡(luò)性能和穩(wěn)定性。
ISAC的應(yīng)用
ISAC一直是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域，華為在其出版物中強(qiáng)調(diào)ISAC的廣泛應(yīng)用，也取得了一些研究成果，比如，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中引入5G通信技術(shù)，構(gòu)建一種新型的5G-WSN融合網(wǎng)絡(luò)，滿足大規(guī)模高密度的傳感網(wǎng)絡(luò)和高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅焕蒙疃葘W(xué)習(xí)技術(shù)，對傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，解決傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)質(zhì)量差、數(shù)據(jù)量大等問題，為后續(xù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)；提出基于群智能優(yōu)化算法的協(xié)作能量管理方案等等。
圖片來源：huawei.com
ISAC潛在應(yīng)用可以大致分為四種類，每種類型都有其獨(dú)特的優(yōu)勢和用例。
高精度定位和追蹤是ISAC第一類應(yīng)用，也是可以產(chǎn)生重大影響的關(guān)鍵領(lǐng)域，特別是在精度至關(guān)重要的工廠環(huán)境。ISAC在定位方面可實(shí)現(xiàn)亞厘米級精度，這對于工廠環(huán)境中的機(jī)器人應(yīng)用至關(guān)重要，帶來更高效和優(yōu)化的操作，減少對人為干預(yù)的需求并提高整體生產(chǎn)力。
ISAC支持的第二類應(yīng)用是同步成像、地圖構(gòu)建和定位（SLAM），該技術(shù)利用多路徑信息，重建環(huán)境2D圖像和3D模型，實(shí)現(xiàn)更可靠和準(zhǔn)確的定位服務(wù)。借助SLAM，集成了傳感功能和AI的機(jī)器人可以在環(huán)境中導(dǎo)航，以更高精度和效率向人類交付目標(biāo)，此功能通常與城市測繪、環(huán)境圖像構(gòu)建相關(guān)。
第三類是ISAC增強(qiáng)人類感官，用于醫(yī)療診斷和監(jiān)測、車輛設(shè)備中的增強(qiáng)傳感等。ISAC傳感器件可以集成到手機(jī)、可穿戴設(shè)備和植入式醫(yī)療設(shè)備中，在低能見度環(huán)境中也能提供毫米級圖像分辨率，促進(jìn)信息收集。通過磁場或光子特性識別目標(biāo)，頻譜圖識別是ISAC另一個(gè)潛在應(yīng)用，由更高頻率（如太赫茲和近紅外）實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)可被用于檢測材料的組成，例如金屬氧化物。
最后，ISAC可以應(yīng)用于手勢和表情識別，感知周圍環(huán)境，更好地融合傳感性能，這種方法可以實(shí)現(xiàn)各種用例，例如自動化患者監(jiān)督的智能醫(yī)院。在這種情況下，每個(gè)基站都將充當(dāng)傳感器，允許對患者的活動和手勢進(jìn)行全面監(jiān)控和分析。
小結(jié)
ISAC有望在6G網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮重要作用，憑借其整合從傳感中獲得多個(gè)數(shù)據(jù)源的能力，ISAC有可能改變?nèi)粘Ｉ钤S多方面，包括制造業(yè)、醫(yī)療保健和智能城市等。利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，ISAC可以實(shí)現(xiàn)自主決策、主動維護(hù)和實(shí)時(shí)優(yōu)化。同時(shí)也要看到，ISAC在6G網(wǎng)絡(luò)中的成功實(shí)施，還需要進(jìn)行大量研究和開發(fā)工作，包括設(shè)計(jì)新硬件和軟件架構(gòu)，開發(fā)先進(jìn)傳感和處理算法，以及創(chuàng)建新標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。
