“我還沒有用上5G,你們又開始談?wù)?G?”在以6G為主題的內(nèi)容下面,這樣的網(wǎng)友回復(fù)并不少見。從2020年5G在中國開始大規(guī)模建設(shè)開始,到現(xiàn)在5G簽約用戶超過7億,但如果讓消費者說5G和4G的業(yè)務(wù)體驗有什么大的不同,大部分消費者的感受除了網(wǎng)速快一些,其他差別甚微;另一方面,作為5G應(yīng)用的突破重點,垂直行業(yè)的5G應(yīng)用在一些領(lǐng)域中初見成效,有了些規(guī)模,但遠沒有到爆發(fā)階段。
現(xiàn)在談?wù)?G,無論是需求還是技術(shù)方向都有些像霧里看花。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(shù)研究項目繁多、期望值甚高。因此,到底6G要實現(xiàn)什么功能,應(yīng)用于什么場景,采用什么技術(shù),結(jié)合5G的進展,6G技術(shù)目前既是創(chuàng)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(jīng)啟動。因為從2G、3G、4G到5G,大約每十年移動通信技術(shù)更新一代。業(yè)界許多人相信這是一個規(guī)律,按此規(guī)律,到2030年6G將登臺商用。業(yè)內(nèi)專家認為移動通信的發(fā)展規(guī)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(fā)就提上了議事日程,而一些6G技術(shù)應(yīng)該早于此的數(shù)年前就開始有所儲備。
世界主要國家和地區(qū)均已啟動6G研究。歐盟提出相對清晰的規(guī)劃路線圖,在2020年第三季度完成了6G產(chǎn)學(xué)研框架項目;芬蘭發(fā)布了6G白皮書《面向6G泛在無線智能的驅(qū)動與主要研究挑戰(zhàn)》,對于6G愿景和技術(shù)應(yīng)用進行了系統(tǒng)性展望;韓國政府提出“引領(lǐng)6G商業(yè)化”目標,計劃2028年實現(xiàn)全球第一個6G商業(yè)用;日本發(fā)布B5G推進戰(zhàn)略目標2025年完成6G基礎(chǔ)技術(shù)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芯片的研究,并在空天海地一體化通信特別是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通信開展研究實踐。
中國在“十四五”規(guī)劃綱要中明確提出,要“前瞻布局6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)儲備”,先后成立國家6G技術(shù)研發(fā)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(yīng)用場景,這同時要參考現(xiàn)有技術(shù)是否能夠?qū)崿F(xiàn)需求。如3G在研究之初確定的應(yīng)用場景是在傳語音的基礎(chǔ)上能夠傳輸圖片和視頻,傳輸速率要在1Mbps~10Mbps。4G的應(yīng)用場景要實現(xiàn)對高清視頻的傳輸,傳輸速率要在10Mbps~100Mbps。5G的應(yīng)用場景則分為三種,一種是實現(xiàn)對VR/AR類視頻的傳輸,傳輸速率在100Mbps~1Gbps;一種是實現(xiàn)工業(yè)場景的應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)要有確定的低時延和高可靠保障;還有一種是萬物互聯(lián)的應(yīng)用,可以支持每平方公里接入百萬級物聯(lián)網(wǎng)終端。
IMT-2030(6G)推進組在2021年發(fā)布的《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書》中對6G愿景做了這樣的描述:6G將在5G基礎(chǔ)上從服務(wù)于人、人與物,進一步拓展到支撐智能體的高效互聯(lián),實現(xiàn)由萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)的躍遷,最終助力人類社會實現(xiàn)“萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生”美好愿景。
該《白皮書》進一步描述,未來6G業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)沉浸化、智慧化、全域化等發(fā)展趨勢,形成的沉浸式云XR、全息通信、感官互聯(lián)、智慧交互、通信感知、普惠智能、數(shù)字孿生、全域覆蓋等八大業(yè)務(wù)應(yīng)用。通信感知、普惠智能、數(shù)字孿生等智慧化業(yè)務(wù)應(yīng)用借助感知、智能等全新能力,在進一步提升6G通信系統(tǒng)性能的同時,還將助力完成物理世界的數(shù)字化,推動人類進入虛擬化的數(shù)字孿生世界。
6G愿景下的新技術(shù)
前幾代移動通信發(fā)展事實已經(jīng)證明,預(yù)測十年后的應(yīng)用,是一件吃力不討好的事情。“我們提的愿景,有些是能實現(xiàn)的,更多的是需要我們夠一夠才能實現(xiàn)的,還有一些是6G實現(xiàn)不了的,以后可能會實現(xiàn)。”中國工程院院士張平在談6G愿景與關(guān)鍵技術(shù)時,為愿景的“不保真”做了伏筆。
在這樣的愿景設(shè)計下,哪些技術(shù)會成為關(guān)鍵?
中國工程院院士張平認為,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增加了第四個緯度——意識。意識會貫穿6G,表現(xiàn)在認知能力、內(nèi)省能力和決策能力都更智能。提升意識需要算力的支持,6G的算力將比現(xiàn)在有百倍的提升。
與5G相同的是,6G技術(shù)目前主要涉及6G空口、6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)兩大方面。
張平說,從6G空口技術(shù)看,目前技術(shù)方向既有對傳統(tǒng)技術(shù)的增強,也有創(chuàng)新技術(shù)。創(chuàng)新技術(shù)有基于AI的通信、新的通信感知功能、語義通信技術(shù)等,傳統(tǒng)技術(shù)增強會體現(xiàn)在頻譜、天線、多址、調(diào)制和編碼等多個方面。太赫茲無線通信,可見光通信技術(shù)、動態(tài)頻譜共享技術(shù)、全自由度雙工、超大規(guī)模天線技術(shù)、智能超表面技術(shù)、無蜂窩大規(guī)模MIMO、NOMA技術(shù)(非正交)、新一代波形技術(shù)(對高速移動場景和高吞吐量場景采用不同的新波形)、新一代信道編碼技術(shù)都在研究視野中。這些技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)也不小,是需要夠一夠才能實現(xiàn)的。例如太赫茲通信,頻譜越來越寬導(dǎo)致對器件的要求越來越高,太赫茲超大規(guī)模的MIMO和超小的等離子體天線單元都是支持太赫茲技術(shù)的器件,如果6G采用太赫茲,這兩個將成為關(guān)鍵器件。
在6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上,中國工程院院士劉韻潔認為需要重點考慮6G網(wǎng)絡(luò)的需求和目標,未來的新業(yè)務(wù)需要網(wǎng)絡(luò)提供海量連接、高性能端到端傳輸時延、網(wǎng)內(nèi)計算緩存及靈活接入處理能力,需要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)做出變革。全息通信、AR/VR、元宇宙等業(yè)務(wù)的發(fā)展,對網(wǎng)絡(luò)提出了一系列新的要求與挑戰(zhàn),面向6G的未來網(wǎng)絡(luò)將有巨大前景。確定性、可編程、云化、一體化安全也將成為未來網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展趨勢,未來將從承載、管控、業(yè)務(wù)等方面,全方位提升網(wǎng)絡(luò)能力。
在6G空口與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之外,6G時期的天地空一體化網(wǎng)絡(luò)也是備受關(guān)注的應(yīng)用熱點和技術(shù)熱點。
6G愿景與實用性在“撕扯”
在研究這些新興的通信技術(shù)的同時,對技術(shù)的可用性、實用性的質(zhì)疑,也不絕于耳。中國電信研究院專家委副主任楊峰義的質(zhì)疑和建議代表了運營商的角度。楊峰義說:“搞6G不可能脫離5G的現(xiàn)實,在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中技術(shù)嚴重過剩。標準寫了很多,但從結(jié)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(dǎo)致我們的設(shè)備成本增加。”
“未來愿景的認識和現(xiàn)實是脫節(jié)的,我們太容易把10年、20年、30年后的事情放到今天來看,我們認為萬物互聯(lián)已經(jīng)到時候了,但實際情況并沒有那么理想,過早的把未來的愿景搬到今天來實現(xiàn),導(dǎo)致研究與現(xiàn)實脫節(jié),使很多系統(tǒng)在苦苦地掙扎,我們應(yīng)該吸取教訓(xùn)。”楊峰義說,“通信系統(tǒng)越來越沉重,最后結(jié)果就是一層一層建下去,導(dǎo)致新業(yè)務(wù)做不好、業(yè)務(wù)重疊,客戶體驗差。”
“我們對行業(yè)應(yīng)用的認識太淺了,在5G時我們說垂直行業(yè)應(yīng)用是藍海,但現(xiàn)在看很多行業(yè)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(shù)驅(qū)動最后可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)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。”楊義峰說,“我們希望網(wǎng)絡(luò)不要簡單地做加法。”
定義6G時,移動性是基本保證。楊義峰表示,在挖掘高頻毫米波、太赫茲的同時,也注重真正發(fā)揮頻段的優(yōu)勢,要提供服務(wù)、提供價值,這才是我們要關(guān)注的,中國基礎(chǔ)電信運營商的頻段是低、中、高頻都有,希望6G要把三個頻段做整體考慮;網(wǎng)絡(luò)要輕量化,在特殊場景下輕量化網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)即插即用;網(wǎng)絡(luò)要可編程和定制化,其中可編程比智能化更有意義。
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(jīng)接近光速的基礎(chǔ)上再提高10到100倍當成主要目標;大熱的元宇宙不是6G應(yīng)用的剛需;6G需要研究如何為工業(yè)應(yīng)用劃分專用的頻率;低頻段的挖潛應(yīng)該是6G研究的著力點;而6G研究的痛點則是如何實現(xiàn)低成本的智簡網(wǎng)絡(luò)。
“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(chuàng)技術(shù)研究,急于跟國外搶進度,脫離市場需要,反而容易被動。”鄔賀銓說。
關(guān)鍵詞: 6G愿景技術(shù)路線 創(chuàng)新源頭 爭議焦點 業(yè)務(wù)體驗
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