三星6G白皮书:把未来的XR、全息都说明白了

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“5G商业化仍处于起步时期,而现在开始为6G技术做准备并不会为时太早,因为新技术从研究到商业化往往需要10年时间”,三星在昨天发布的6G技术白皮书博客文章中提到。

而关于5G的应用场景,目前运营商也是将5G+AR/VR应用放在主推场景,因为这些场景直接和消费者相关,和自动驾驶、物联网等应用领域而言有着更好的大众参与性。

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尽管如此,5G+AR/VR的应用距离大家还很遥远,目前也仅仅存在于运营商演示。当然,这跟AR/VR市场本身还未成熟也有很大原因,随着AR/VR逐渐打开消费级市场,各种5G+场景会更为深入。

据M&M, Virtual Reality Market和Digi-Capital的数据,预计到2030年,VR和AR的市场规模将分别达到447亿美元和870亿美元。

从技术和应用层面来看,5G技术提供了三大能力:大带宽(eMBB)、低延迟(URLLC)、高容量(mMTC),而6G网络同样朝着这一方向发展,并且在6G时代将主打“服务”,这些服务基于各种传感器、成像或显示设备、AI等,从而将人和物连接起来,并提供终极形态的多媒体体验。

而三星在6G技术白皮书《The Next Hyper--Connected Experience for All》中提到:6G技术有望满足“人与物”连接更为极致的需求,并能满足5G无法实现的需求。

三大6G关键服务

人与机器/联网设备则是6G的主要用户,三星表示:6G服务的三个关键服务是:真正的沉浸式XR、高质量移动式全息体验、数字化身。

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三大6G关键服务

真正的沉浸式XR

XR可以看做是结合了AR、VR、MR新的术语,在娱乐、医疗、教育、工业制造等领域已经逐步展开研究和应用。白皮书提到:XR技术仍然在不断开发和探索中,其潜力巨大,但应用到现实生活中来最大障碍就是硬件。例如,理想化的XR技术要求最为先进的硬件,移动设备的体积要小巧轻便,同时算力也要很强大。

不幸的是,现阶段移动设备(芯片)的算力仍然不够,同时电池技术(容量)的进步似乎也未跟上畅想中XR技术的发展所需。

这就严重的阻碍了这一市场的发展和扩张,因此三星认为:将移动设备算力转移到云/服务器上,从而间接解决这一挑战。

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另一个大的挑战就是无线带宽。当前AR的技术,实时显示(传输)8K分辨率需要55.3Mbps带宽,而在实际应用中为了达到真正的沉浸式AR体验,带宽密度就要大大提升,需要达到0.44Gbps。

而类似的XR沉浸式媒体串流需要满足16K超清传输,目前16K VR视频串流需要0.9Gbps带宽(压缩比1/400),而目前5G网络速率还达不到无缝串流。

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5G和6G网络的性能要求对比

高质量移动全息体验

随着高分辨率显示设备、可穿戴设备设备以及无线网络的快速发展,移动设备未来形态也将拥有大变化,其中最值得期待的就是支持全息显示。

全息图像将成为未来新一代媒介,它可通过显示出面部表情、手势动作,甚至丰富自然的肢体语言等。而这些还需要实时的面部、动作捕捉技术,将拍摄的三维图像实时传输到对方。

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实时的全息图像传输对于带宽的挑战更大,达到5G带宽的数百倍(5G网络峰值约20Gbps),甚至达到1Tbps带宽级别(1Tbps=1024Gbps)。在移动设备上显示全息图像,例如6.7英寸全息显示屏,像素间距1um大小,共需传输11.1亿个像素,对应需要0.58Tbps带宽,而支持全身的全息图像则需要几个Tbps带宽才能实现。

如此大的数据量对设备计算、处理,网络环境都提出较高要求,5G网络也不可能承载高质量全息内容传输。为了降低传输数据量,并希望6G传输全息内容,就不得不借助AI技术对实时的全息内容进行高效压缩与解码。

根据调研机构Mordor的数据,2023年全息显示屏市场规模将达76亿美元。

数字化身(数字孪生)

结合各种先进的传感器、AI技术和通讯技术,未来极有可能实现像电影《头号玩家》,科幻剧《upload》中那样,可以复制物理世界中的实物到虚拟场景中,而这个实物可以是人、物理设备,甚至一个地区的物理环境等,而这些数字化的虚拟物体就被称之为“数字孪生”。

在6G网络中,你可以利用数字化身技术进行远程操控、监测或检查等等。甚至,你还可以通过VR或全息显示设备进行互动,届时数字孪生将成为你的远程控制的代表。

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通过数字化身,你在虚拟世界中操作将在真实物理世界中得到体验,并且这将不受时间和空间限制。

与此同时,在AI技术加持下,数字化身在真实物理世界中管理、检测等操作需求,完全可以在无人监督的情况下高效率完成,这一场景也展现了未来AI与虚实融合技术应用的潜力。

然而数字化身的挑战要更大,因此你需要复制1平方米区域的真实世界,将超过1万亿像素数量,假设周期同步为100ms,压缩比为1/300,那么还需要0.8Tbps带宽。

根据GrandViewResearch的统计数据,预计到2025年数字化身相关市场规模可达260亿美元。

总结

移动通信从2G发展到5G每一代几乎平均需要10年时间,每一次新技术的出现都为体验带来巨大的进步。即便如此,我们通过总结发现3G时期历经15年,而5G则缩短到8年时间,这要归功于近几十年移动通讯技术的飞速发展。

对于6G的技术时间线,三星预计:国际电信联盟ITU-R将在2021年开始制定6G规划,并最早在2028年开始商业化,大规模商用则要等到2030年左右。

此外,该白皮书还对6G时代移动设备的算力、电池性能,以及6G网络架构、候选技术等进行阐述,感兴趣的可以查看原文。

参考:https://cdn.codeground.org/nsr/downloads/researchareas/6G%20Vision.pdf

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