“我還沒有用上5G,你們又開始談論6G?”在以6G為主題的內容下面,這樣的網友回復並不少見。一方面,從2020年5G在中國開始大規模建設開始,到現在5G簽約用戶超過7億,但如果讓消費者説5G和4G的業務體驗有什麼大的不同,大部分消費者的感受除了網速快一些,其他差別甚微;另一方面,作為5G應用的突破重點,垂直行業的5G應用在一些領域中初見成效,有了些規模,但遠沒有到爆發階段。
現在談論6G,無論是需求還是技術方向都有些像霧裏看花。但6G的研究熱情一直高漲,不僅在中國,全球亦如此,對6G的技術研究項目繁多,期望值甚高。因此,到底6G要實現什麼功能,應用於什麼場景,採用什麼技術,結合5G的進展,6G技術目前既是創新源頭也是爭議焦點。
進擊的全球6G
從2020年開始,針對6G的研究就已經啟動。因為從2G、3G、4G到5G,大約每十年行動通訊技術更新一代。業界許多人相信這是一個規律,按此規律,到2030年6G將登臺商用。業內專家認為行動通訊的發展規律也可以用“商用一代、研究一代、儲備一代”來概括。因此,當2020年5G在全球開始商用,6G研發就提上了議事日程,而一些6G技術應該早於此,在數年前就開始有所儲備。
世界主要國家和地區均已啟動6G研究。歐盟提出相對清晰的規劃路線圖,在2020年第三季度完成了6G産學研框架項目;芬蘭發佈了6G白皮書《面向6G泛在無線智慧的驅動與主要研究挑戰》,對於6G願景和技術應用進行了系統性展望;南韓政府提出“引領6G商業化”目標,計劃2028年第一個實現全球6G商用;日本發佈B5G推進戰略目標,預計2025年完成6G基礎技術研究,2030年商用;美國也從2018年開始6G研究,前期研究包括對6G晶片的研究,並在空天海地一體化通信特別是衛星網際網路通信領域開展研究實踐。
中國在“十四五”規劃綱要中明確提出,要前瞻佈局6G網路技術儲備,先後成立國家6G技術研發推進工作組和總體專家組、IMT-2030(6G)推進組,推進6G各項工作。
6G研究首先要確定的是需求和應用場景,這同時要參考現有技術是否能夠實現需求。如3G在研究之初確定的應用場景是在傳語音的基礎上能夠傳輸圖片和視頻,傳輸速率要在1Mbps~10Mbps。4G的應用場景要實現對高清視頻的傳輸,傳輸速率要在10Mbps~100Mbps。5G的應用場景則分為三種,一種是實現對VR/AR類視頻的傳輸,傳輸速率在100Mbps~1Gbps;一種是實現工業場景的應用,網路要有確定的低時延和高可靠保障;還有一種是萬物互聯的應用,可以支援每平方公里接入百萬級物聯網終端。
IMT-2030(6G)推進組在2021年發佈的《6G總體願景與潛在關鍵技術白皮書》中對6G願景做了這樣的描述:6G將在5G基礎上從服務於人、人與物,進一步拓展到支撐智慧體的高效互聯,實現由萬物互聯到萬物智聯的躍遷,最終助力人類社會實現“萬物智聯、數字孿生”美好願景。
該《白皮書》進一步描述,未來6G業務將呈現沉浸化、智慧化、全域化等發展趨勢,形成沉浸式雲XR、全息通信、感官互聯、智慧交互、通信感知、普惠智慧、數字孿生、全域覆蓋等八大業務應用。通信感知、普惠智慧、數字孿生等智慧化業務應用借助感知、智慧等全新能力,在進一步提升6G通信系統性能的同時,還將助力完成物理世界的數字化,推動人類進入虛擬化的數字孿生世界。
6G願景下的新技術
前幾代行動通訊發展事實已經證明,預測十年後的應用,是一件吃力不討好的事情。“我們提的願景,有些是能實現的,更多的是需要我們“夠一夠”才能實現的,還有一些是6G實現不了、以後可能會實現的。”中國工程院院士張平在談6G願景與關鍵技術時,為願景的“不保真”做了伏筆。
在這樣的願景設計下,哪些技術會成為關鍵?
張平認為,6G可以達到“靈”的境界,可以提供虛擬的物理空間、行為空間和精神空間。與5G時的通信、計算、控制相比,6G增加了第四個維度——意識。意識會貫穿6G,表現在認知能力、內省能力和決策能力都更智慧。提升意識需要算力的支援,6G的算力將比現在有百倍的提升。
與5G相同的是,6G技術目前主要涉及6G空口、6G網路架構兩大方面。
張平説,從6G空口技術看,目前技術方向既有對傳統技術的增強,也有創新技術。創新技術有基於AI的通信、新的通信感知功能、語義通信技術等,傳統技術增強會體現在頻譜、天線、多址、調製和編碼等多個方面。太赫茲無線通信、可見光通信技術、動態頻譜共用技術、全自由度雙工、超大規模天線技術、智慧超表面技術、無蜂窩大規模MIMO、NOMA技術(非正交)、新一代波形技術(對高速移動場景和高吞吐量場景採用不同的新波形)、新一代信道編碼技術都在研究視野中。這些技術面臨的挑戰也不小,需要“夠一夠”才能實現。例如太赫茲通信,頻譜越來越寬導致對器件的要求越來越高,太赫茲超大規模的MIMO和超小的電漿體天線單元都是支援太赫茲技術的器件。如果6G採用太赫茲,這兩個將成為關鍵器件。
在6G網路架構上,中國工程院院士劉韻潔認為需要重點考慮6G網路的需求和目標,未來的新業務需要網路提供海量連接、高性能端到端傳輸時延、網內計算暫存及靈活接入處理能力,需要網路架構做出變革。全息通信、AR/VR、元宇宙等業務的發展,對網路提出了一系列新的要求與挑戰,面向6G的未來網路將有巨大前景。確定性、可編程、雲化、一體化安全也將成為未來網路的重要發展趨勢,未來將從承載、管控、業務等方面,全方位提升網路能力。
在6G空口與網路架構之外,6G時期的天地空一體化網路也是備受關注的應用熱點和技術熱點。
6G願景與實用性在“撕扯”
在研究這些新興的通信技術的同時,對技術的可用性、實用性的質疑,也不絕於耳。中國電信研究院專家委副主任楊峰義的質疑和建議代表了運營商的角度。楊峰義説:“搞6G不可能脫離5G的現實,在網路系統中技術嚴重過剩。標準寫了很多,但從結果看,一些是沒有用的,有些標準雖然有用,但使用價值很低,而這會導致我們的設備成本增加。”
“我們太容易把10年、20年、30年後的事情放到今天來看,我們認為萬物互聯已經到時候了,但實際情況並沒有那麼理想,過早的把未來的願景搬到今天來實現,導致研究與現實脫節。”楊峰義説,“通信系統會越來越沉重,最後結果就是一層一層建下去,導致新業務做不好、業務重疊,客戶體驗差。”
“我們對行業應用的認識太淺了,在5G時我們説垂直行業應用是藍海,但現在看很多行業5G是匹配不上的,希望我們在做6G時要做一些變革。所謂的技術驅動最後可能導致網路越來越重,而在大特性上又對運營商沒有吸引力,這樣就有問題了。”楊峰義説,“我們希望網路不要簡單地做加法。”
定義6G時,移動性是基本保證。楊峰義表示,在挖掘高頻毫米波、太赫茲的同時,也注重真正發揮頻段的優勢,要提供服務、提供價值,這才是我們要關注的,中國基礎電信運營商的頻段是低、中、高頻都有,希望6G把三個頻段做整體考慮;網路要輕量化,在特殊場景下輕量化網路實現即插即用;網路要可編程和定制化,其中可編程比智慧化更有意義。
中國工程院院士鄔賀銓則從更深層的需求角度提出一系列觀點,如6G不需要把在5G已經接近光速的基礎上再提高10到100倍當成主要目標,大熱的元宇宙不是6G應用的剛需,6G需要研究如何為工業應用劃分專用的頻率,低頻段的挖潛應該是6G研究的著力點,而6G研究的痛點則是如何實現低成本的智簡網路。
“我們國家重視6G的研究理所當然,但也要清醒認識到,不能因為競爭就不深入對6G的需求做研究,不下決心做長期的顛覆性原創技術研究,急於跟國外搶進度,脫離市場需要,反而容易被動。”鄔賀銓説。
來源:中國電子報 | 撰稿:辛文 | 責編:丁薩 審核:張淵
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