[論文レビュー] Vision, Requirements, and Technology Trend of 6G: How to Tackle the Challenges of System Coverage, Capacity,User Data-Rate and Movement Speed

Shanzhi Chen, Ying‐Chang Liang+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 12, 2020

Advanced Wireless Communication Technologies参考文献 13被引用数 44

ひとこと要約

本論文は6Gのビジョン、要件、技術動向、課題を概観し、ロードマップを提案し、地上ネットワークと衛星ネットワークの統合、高周波帯、スペクトラム共有、および新しい資源の活用を検討して将来のKPIを達成する。

ABSTRACT

Since 5G new radio comes with non-standalone (NSA) and standalone (SA) versions in 3GPP, research on 6G has been on schedule by academics and industries. Though 6G is supposed to have much higher capabilities than 5G, yet there is no clear description about what 6G is. In this article, a comprehensive discussion of 6G is given based on the review of 5G developments, covering visions and requirements, technology trends and challenges, aiming at tackling the challenge of coverage, capacity, the user data rate and movement speed of mobile communication system. The vision of 6G is to fully support the development of a Ubiquitous Intelligent Mobile Society with intelligent life and industries. Finally, the roadmap of the 6G standard is suggested for the future.

研究の動機と目的

• 5Gを超えるユビキタスで知能的なモバイル社会を実現するための6Gのビジョンと要件を定義する。
• カバレッジ、容量、データ速度、移動性に対処するための主要な技術動向と課題を特定する。
• 衛星統合や新しいリソースを含むアーキテクチャとスペクトラム戦略を提案し、6Gの展開を可能にする。

提案手法

• 6Gの目標を動機づけるために、5Gの開発とKPIの進化をレビューする。
• カバレッジ、スペクトラム、知能的ネットワーキングを横断する6G技術動向の分析。
• 地上-衛星ネットワークおよび非地球ネットワーク（NTN）の統合課題について議論する。
• 6Gロードマップと標準化の潜在的な軌道を提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5Gを超える想定される6Gのビジョンとそれに対応する要件は何か？
• RQ2 6Gで広いカバレッジ、高容量、低遅延を達成するために重要な技術動向と課題は何か？
• RQ3 地上ネットワークと非地球ネットワークを統合して全球的なユビキタスカバレッジを実現するにはどうすればよいか？
• RQ4 6G標準化と開発のもっともらしいロードマップは何か？

主な発見

主要要因	6G	5G
ピークデータレート	>100Gbps	10[20]Gbps
ユーザーエクスペリエンスデータレート	>10Gbps	1Gbps
トラフィック密度	>100Tbps/km^2	10Tbps/km^2
接続密度	>10million/km^2	1million/km^2
遅延	<1ms	ms level
モビリティ	>1000km/h	3 50km/h
スペクトル効率	>3x relative to 5G	3 ~ 5x relative to 4G
エネルギー効率	>10x relative to 5G	1000x relative to 4G
カバレッジ百分率	>99%	about 70%
信頼性	>99.999%	about 99.9%
位置決定精度	centimeter level	meter level
受信感度	<-130dBm	about -120dBm

• 6Gはデータ速度、容量、スペクトル効率を10倍〜100倍高め、遅延を1 ms未満に抑え、カバー率を99%に達成することを目指す。
• 地上と衛星（LEO/MEO/GEOを含む）ネットワークの統合が、全球カバレッジと高機動性のサポートに不可欠である。
• THzおよび可視光帯と、先進的なスペクトラム共有と知能的ネットワークが、6Gを実現する技術として強調されている。
• 軌道角モーメント（OAM）などの新しいリソースと、認知/共生ラジオ（SR）などが、容量とスペクトラム利用を高める手段として検討されている。
• 高周波数での小型セルの過密化の制約を克服するため、デセルラリゼーションとユーザー中心の超高密度ネットワーク（UUDN）が提案されている。
• エンドツーエンドのアーキテクチャ、セキュリティ、およびオープンなネットワーキング概念を強調する、包括的な6Gロードマップと標準化の軌道が議論されている。