Ed Knapp, American Tower Corporation, Boston, Mass.

尽管 5G 网络仍在全球推广，但电信行业已经开始展望未来。5G 带来了更快的下载速度、更低的延迟和更高的网络可靠性，从而改善了连接性。随着 6G 的到来，这些功能将更加强大，并能满足不断增长的连接需求，目前的年均增长率为 25%，实际上每三年翻一番。

未来在亚THz 频段运行的 6G 网络应能提供高达 1 Tbps 的下载速度，这比 5G 快约 100 倍。6G 的增强功能将实现各种技术（如通信和传感）的无缝集成，以及人工智能和机器学习在网络优化中的广泛应用。图1 显示了无线基础设施如何随着每个技术周期而发展，以及信号铁塔在这些网络中发挥的作用。

图1 无线基础设施的演变。

在无线基础设施业务领域，我们从频谱、技术和站点密集化这三个进步的角度来看待每一代网络的周期。

每一代产品的周期都始于频谱，因为新频谱的上市意味着铁塔业务的新机遇。高功率专用频谱是关键所在，随着未来 6G 频率进入 7 至 15 GHz 和亚THz 频段，新的射频平台将为创新技术、无线电开发和测试服务带来机遇，从而优化无线电布局。

频谱是昂贵的，因此一旦部署了这些新型无线电设备，我们如何才能在其生命周期内提高每赫兹每秒的比特数？提高效率和降低每比特成本正是技术路线图发挥作用的地方。许多蜂窝技术公司和初创企业创造的技术都会成为基站升级技术。对于铁塔公司而言，我们的客户不断增加和升级现有的无线电设备，从而在站点和系统层面实现更高的容量。

最后，基础设施的密集化是提高每一代周期末期容量的重要组成部分。

要了解铁塔在无线生态系统中的作用是如何演变的，我们可以回顾一下 4G。作为铁塔领域的早期创新者，美国铁塔公司（American Tower）购买并部署了新的铁塔，从而实现了一种高效的中立托管模式，即客户可以共享铁塔。早期低于 2 GHz 的低频段频谱使城市、郊区和农村地区的行人和移动服务变得畅通无阻。随着 4G 技术的发展和智能手机的出现，手机不再是奢侈品。5G 技术的引入以及大规模多输入多输出（massive MIMO）技术的应用，使得 3 GHz 中频段和 28 GHz 毫米波的新移动频谱得以使用。服务迅速扩展到固定无线接入（FWA），未来的 5G 标准将利用高空平台和低地轨道卫星等非地面网络扩大覆盖范围。其中一些功能在进入全球市场之前还有一段路要走，但我们很快就会看到它们的全面实现。

我们可能会问，如图1 所示，未来我们将需要哪种类型的基础设施，以最大限度地利用频谱和设备电子设备来实现更高频率，如 3GPP 的频率范围 2 (FR2)（24 至 71 GHz）和 6G 的频率范围 3（7 至 24 GHz），甚至是亚THz？我们如何在现有信号塔上利用 6G 实现人口覆盖的主流推广，以及潜在的集成回程？我们还可以考虑与可重新配置的智能表面相关的设备到设备或 V2X 侧联的局域潜力。这些都能扩大城市中数据驱动的智能物联网服务的接入范围。所有这些无线电技术如何以高效的方式结合在一起，以及我们如何使未来的无线基础设施更具弹性和可靠性？

基础设施投资对于最经济地实现目标非常重要，我们可以通过图2 所示的基础设施随时间的演变来了解这些投资的重要性。随着 4G 的部署，我们引入了具有双层和四层、单用户多输入多输出（MIMO）和光纤供电的远程塔顶无线电头的 OFDMA。几十年前，在塔顶放置有源无线电设备非常困难，但现在已成为一种普遍做法。我们用室外机柜取代了放置基带设备和无线电设备的掩体。与此同时，随着越来越多光纤的使用，回程也开始得到改善。随着 5G 的发展，蜂窝运营商开始在中频段频谱中支持大规模多输入多输出（massive MIMO）和有源波束赋形（active beamforming）技术，以充分利用现有的大型 4G 宏基站塔。毫米波的早期出现需要更小的基站，但这种技术仅限于在体育场馆、一些 FWA 和其他有限的热点环境中提供更好的接入，以增强用户体验。

图2 宏基站向 6G 的演变。

在 2029 年及以后使用 3GPP Release 21 部署 6G 网络时，将需要在相同的基础设施上运行新的无线电设备，其频率甚至可以达到更高的中频段，并有可能达到亚THz。这将推动对新无线电天线、功率放大器、滤波器和数字前端无线电处理的新一轮基站投资。改进基础设施以支持 6G 的传统频段，将需要天线升级和更先进的收发器，以及对开放式无线电接口的支持。此外，塔台、塔基和网络之间的架构和功能划分将取决于单端或端到（设备到网络）人工智能模型的标准化趋势，以及正交时频空间调制等潜在的新波形。

我们能在现有信号塔上实现的功能对 6G 运营商的经济效益至关重要。我们能否从这些较高的中频段频率中获得 80% 或更多的覆盖范围，以增强和扩展我们今天在中频段的 5G 功能？固定无线日益成为 5G 成功的重要组成部分，那么我们如何利用 6G 改善这些服务？最后，我们可以设想在现有的信号塔上安装亚THz 无线电设备，用于回程、FWA 和传感。如图3 所示，短小的高带宽链路为利用日益密集的网络实现塔对塔格形网结构提供了可能。更高的 FR2 频段能否提供具有更大带宽的可靠链路，从而为我们带来新的功能，使我们能够感知塔台周围的环境，以探测和控制无人机和其他移动平台？作为光纤回程网络的叠加，无线连接是否能提高关键任务应用的整体弹性？

图3 弹性边缘网络。

如图3 所示，在目前的无线接入世界中，运营商从其特定站点获取所有客户流量，并将数据路由到其核心平台，以便与互联网和其他电信网络互联。然而，如果从 API 平台的角度来看待未来 6G 边缘应用的发展，很少有独立软件开发人员会编写对延迟敏感的多接入边缘计算 (MEC) 应用，这种应用只能利用一个接入网络，或者由于多个接入网络的路由和跳数不同而导致用户之间的性能差异巨大。开发人员需要保持系统的一致性以进行扩展，否则就会退回到普通解决方案。高性能边缘应用需要在本地化的中立主机位置运行。

应用开发商通过在中立的主机代管数据中心运营，跨越一套完全融合的有线和无线接入网络，从而实现收入最大化。业界面临的挑战是需要提前投资数据中心基础设施，以支持未来的低延迟关键任务或实时推理应用。性能决定了每个运营商需要将接入流量从东到西，而不是从南到北，横向对等或交换到不同的处理地点。如果我们能在更高的频率上安装支持 6G 的无线网格，并利用所有的基站基础设施在现有光纤网络的基础上创建另一层弹性网络，那么流量路由问题就迎刃而解了。我们可以及时且高效地将流量独特地传输到多 MNO MEC 中枢站点（如边缘聚合站点），并为所有需要低延迟的用户处理应用，如需要人工智能推理模型或代理的工作负载。

边缘计算，即在靠近产生数据的地方进行数据处理，与 6G 相辅相成。通过减少数据处理所需的传输距离，边缘计算可以降低端到端延迟，加快决策速度。这对于实时数据处理至关重要的机器对机器应用非常重要，例如自动驾驶汽车、无人机、电动垂直起降飞机以及用于改善智能城市安全的实时视频和传感。

从训练到推理之后，未来对协调采用特定人工智能代理的服务的需求将遍布整个基础设施，从超大规模数据中心到设备。我们需要人工智能协调器拼凑出在哪个位置运行哪些工作。如果你试图与不是智能手机而是其他输入设备的设备对话，以"帮助解决这个问题"，那么是否存在视觉组件？是否存在上行链路挑战？如何处理？

在美国铁塔公司，我们专注于利用我们的资产来回答这些问题。我们正与合作伙伴一起在北卡罗来纳州罗利市建设一个兆瓦级模块化汇聚边缘数据中心。此外，我们还在努力重新利用我们的老旧建筑，并将其用于本地工作负载处理和数据访问。现在的数据无法在本地站点获得，因此我们需要增加本地突破，并发展到用户平面功能可以在边缘连续体的任何地方按照特定意图和目的存放流量。

尽管 6G 需要应对各种挑战，例如对基础设施（包括新天线系统）进行大量投资，以及监管机构需要确定频率分配以确保网络效率，但其前景是光明的。6G 将改变通信的格局，实现比以往更快、更可靠、更身临其境的连接。随着人工智能、传统和新型无线电频段通信、传感和边缘计算技术的进步，6G 将开创一个互联新时代，提升我们生活的方方面面。未来几十年，6G 将为企业和消费者带来更大的数字化和人工智能变革。

注：本文用软件翻译经人工快速校对，仅供参考，请以英文原文为准：https://www.microwavejournal.com/articles/43339