關(guān)于 6G 技術(shù)的五個(gè)重要問題

在 5G 轟轟烈烈展開部署的同時(shí)，對下一代技術(shù)的研發(fā)工作也已經(jīng)拉開帷幕。6G 無線技術(shù)承諾創(chuàng)造更美好的未來，其中一個(gè)目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)、物理世界和數(shù)字世界的融合。通過融合，6G 有望為實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供巨大助力。

本文回答了關(guān)于 6G 的一些常見問題，并深入介紹了 6G 愿景以及如何實(shí)現(xiàn)這些關(guān)鍵目標(biāo)。

什么是6G?

簡而言之，6G 是用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的第六代無線通信標(biāo)準(zhǔn)，將接替當(dāng)前的5G（第五代）標(biāo)準(zhǔn)。不過，研究界并不指望 6G 技術(shù)取代前幾代技術(shù)。相反，新舊技術(shù)會(huì)共存協(xié)作，合力改善我們的生活。

雖然 6G 在某些方面可以借鑒 5G，但想要滿足更先進(jìn)的技術(shù)需求，徹底改變我們與世界的連通方式，還有很多空白技術(shù)需要從頭開始研發(fā)。

第一個(gè)有待提升的領(lǐng)域是速度。從理論上講，5G 可以實(shí)現(xiàn) 20 Gbps 的峰值數(shù)據(jù)速率，不過迄今為止測試中記錄得到的最高速度只有 8 Gbps 左右。在 6G 中，隨著我們開始采用更高頻率（100 GHz 以上），目標(biāo)峰值數(shù)據(jù)速率將達(dá)到 1,000 Gbps（1 Tbps），這足以支持立體視頻等使用場景，提供增強(qiáng)的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。

實(shí)際上我們已經(jīng)展示過 310 GHz 頻率的空中接口傳輸，其峰值速度高達(dá) 150 Gbps。

除了速度之外，6G 技術(shù)還會(huì)帶來另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢：極低的延遲。這意味著通信的時(shí)延可以降至極低，讓物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)應(yīng)用能夠盡情釋放其潛力。?

6G 技術(shù)將提供增強(qiáng)的連通性，賦能未來的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造更多奇跡?，F(xiàn)在的 5G 能夠支持每平方千米（或 0.38 平方英里）范圍內(nèi)同時(shí)連接 100 萬臺(tái)設(shè)備，6G 會(huì)將這個(gè)數(shù)字提升至 1000 萬臺(tái)。

但是，6G 帶給我們的不僅僅是更快的數(shù)據(jù)速率和更低的延遲。下面我們就來探討幾項(xiàng)對新一代無線通信有重大影響的新技術(shù)。

6G技術(shù)的用戶是誰？使用場景有哪些？

在 5G 中，我們開始看到機(jī)器對機(jī)器通信的興起，而 6G 有望推動(dòng)其更上一層樓。大眾都將成為 6G 的最終用戶，越來越多的設(shè)備也將如此。這種轉(zhuǎn)變不僅會(huì)影響到人們的日常生活，也會(huì)給企業(yè)和整個(gè)行業(yè)帶來變革。

除了為最終用戶提供更快的瀏覽速度之外，我們還可以期待通過仿佛身臨其境的、有觸覺的體驗(yàn)來增進(jìn)人與人的交流。例如，愛立信就預(yù)測會(huì)誕生“感官互聯(lián)網(wǎng)”，即有可能以數(shù)字方式讓人們感受到氣味或味道。新一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（NGMN）的一份報(bào)告稱，全息遠(yuǎn)程呈現(xiàn)和立體視頻（我們可以將其視為 3D 視頻）也將成為一種使用場景。這一切都是為了讓虛擬現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)融入我們的日常生活。

6G 技術(shù)可能會(huì)對企業(yè)和行業(yè)產(chǎn)生更大的影響，歸根到底會(huì)造福我們這些最終用戶。機(jī)器屆時(shí)將能夠同時(shí)處理幾百萬個(gè)連接，完成它們現(xiàn)在還無法勝任的任務(wù)。

NGMN 報(bào)告預(yù)計(jì)，6G 網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)超高準(zhǔn)確度的定位和跟蹤。這可能會(huì)帶來多方面的進(jìn)步，例如允許無人機(jī)和機(jī)器人運(yùn)送貨物和管理制造工廠；改善數(shù)字醫(yī)療保健和遠(yuǎn)程健康監(jiān)測；以及加強(qiáng)數(shù)字孿生的使用。

數(shù)字孿生將發(fā)展成為一個(gè)值得關(guān)注的使用場景。某些行業(yè)可以借助這個(gè)重要工具來有效地解決工廠或特定機(jī)器的問題，類似的好處不勝枚舉。我們可以試想一下創(chuàng)建整個(gè)城市的數(shù)字孿生，并對復(fù)制對象展開測試來評估哪些解決方案最適合交通管理的情景。新加坡政府已經(jīng)著手構(gòu)建一個(gè) 3D 城市模型，為未來實(shí)現(xiàn)智慧城市做準(zhǔn)備。

如何才能實(shí)現(xiàn)6G?

創(chuàng)造新世界需要采用新技術(shù)。在邊緣計(jì)算、人工智能（AI）、機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和網(wǎng)絡(luò)切片等領(lǐng)域，6G 無疑可以從 5G 中受益匪淺。與此同時(shí)，我們還需要徹底變革才能滿足新的技術(shù)要求。

首先是應(yīng)了解如何在亞太赫茲頻率范圍內(nèi)運(yùn)行。5G 需要在24.25 GHz 至 52.6 GHz 的毫米波（mmWave）頻段內(nèi)運(yùn)行才能完全發(fā)揮其潛力，而新一代移動(dòng)連通性很可能會(huì)轉(zhuǎn)向采用 100 GHz 以上的頻率，即亞太赫茲頻率，甚至可能會(huì)進(jìn)入真正的太赫茲頻率。

為什么要了解這個(gè)？隨著頻率增長，信號(hào)波會(huì)展現(xiàn)出不同的特性。5G 之前的蜂窩通信僅使用 6 GHz 以下頻譜，信號(hào)最遠(yuǎn)可以傳播 10 英里。在毫米波頻段，信號(hào)傳播距離急劇縮減到 1,000 英尺左右。6G 建議使用的亞太赫茲信號(hào)傳播距離往往更小，只有幾十到幾百英尺而不是上千英尺。

話雖如此，我們可以使用新型天線來盡量擴(kuò)大信號(hào)的傳播距離。天線的尺寸與信號(hào)波長成正比，因此頻率越高，波長越短，天線的尺寸可以縮減到足夠小而能夠大量部署。此外，天線還采用了一種叫做波束賦形的技術(shù)，將信號(hào)朝向某個(gè)特定的接收機(jī)發(fā)射，而不是像 LTE 之前常用的全向天線那樣向著四面八方發(fā)射。

另一個(gè)重要領(lǐng)域是為AI和ML設(shè)計(jì)6G網(wǎng)絡(luò)。5G已經(jīng)開始考慮將AI和ML添加到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中。到了6G時(shí)代，我們有機(jī)會(huì)從頭開始建設(shè)與生俱來就適應(yīng)這些技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。

國際電信聯(lián)盟（ITU）的一份報(bào)告稱，到2030年，全球每月將產(chǎn)生超過5,000艾字節(jié)（或50億太字節(jié)）的數(shù)據(jù)。鑒于互聯(lián)的用戶和設(shè)備數(shù)量如此龐大，我們將不得不依靠AI和ML來執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)，例如管理數(shù)據(jù)流量；允許智能工業(yè)機(jī)器做出實(shí)時(shí)決策并高效利用資源等等。

6G需要解決的另一個(gè)挑戰(zhàn)是安全性――如何確保數(shù)據(jù)安全，只有得到授權(quán)的用戶才能訪問它。解決辦法是讓系統(tǒng)能夠自動(dòng)預(yù)測復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)攻擊。

最后一項(xiàng)技術(shù)需求是虛擬化。隨著5G的演進(jìn)，我們將逐漸轉(zhuǎn)向虛擬環(huán)境。如今，Open RAN（O-RAN）架構(gòu)將更多的處理和功能轉(zhuǎn)交給云端負(fù)責(zé)。邊緣計(jì)算等解決方案將在未來變得越來越普遍。

6G技術(shù)是否可持續(xù)？

可持續(xù)性是當(dāng)今電信行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。誠然，隨著 5G 的推進(jìn)，6G 也離我們越來越近，人類和機(jī)器將消耗越來越多的數(shù)據(jù)。以我們在數(shù)字世界的碳足跡為例，發(fā)送一封簡單的郵件相當(dāng)于向大氣中排放 4 克二氧化碳。

幸好，6G 技術(shù)有望幫助人類在各種應(yīng)用中提高可持續(xù)性。優(yōu)化農(nóng)場自然資源的使用就是一個(gè)例子。通過使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，6G 還能賦能智能車輛進(jìn)行路線規(guī)劃，這將有助于減少碳排放并更好地分配能源，從而提高能源效率。

此外，研究人員也將可持續(xù)性放到了他們 6G 項(xiàng)目的中心。使用新型材料的半導(dǎo)體等元器件應(yīng)當(dāng)會(huì)降低功耗。歸根結(jié)底，我們預(yù)計(jì)新一代移動(dòng)連通性將會(huì)有助于實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

6G將在什么時(shí)候可以使用？

業(yè)界一致認(rèn)為，第一個(gè)包含 6G 的第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）標(biāo)準(zhǔn)版本將在 2030 年完成。6G 技術(shù)的早期版本最早可能在 2028 年投入試運(yùn)行，像前幾代標(biāo)準(zhǔn)一樣都需要經(jīng)歷十年左右的時(shí)間。這是“下一代通信聯(lián)盟”（Next G Alliance）公布的愿景。

在將新一代移動(dòng)連通性推向市場之前，國際機(jī)構(gòu)會(huì)針對技術(shù)規(guī)范展開討論，從而實(shí)現(xiàn)互操作性。例如，確保您的手機(jī)能在世界各地使用。

ITU 和 3GPP 同為知名的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，他們也設(shè)立了工作組來評估全球 6G 研究進(jìn)展。

另外技術(shù)的發(fā)展同樣需要時(shí)間。許多6G功能需要借助在材料和方法上都突破常規(guī)的新的解決方案才能實(shí)現(xiàn)，開發(fā)這樣的方案也同樣需要時(shí)間。

好消息是：電信行業(yè)正在朝著下一代通信飛速發(fā)展

以是德科技為例，我們正在充分利用 5G 和 Open RAN 領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，協(xié)作開發(fā)適合需求的解決方案，共同為 6G 奠定良好基礎(chǔ)。

我們還與市場領(lǐng)軍企業(yè)攜手合作，推進(jìn)新興 6G 技術(shù)的測試和測量。每周都會(huì)有捷報(bào)頻傳，看到某公司或某高校取得了突破性的發(fā)現(xiàn)。

更讓人振奮的是，我們每天都離 6G 更近了一步。建設(shè)未來的互聯(lián)網(wǎng)要從現(xiàn)在做起。我們的征程才剛剛開始，我們熱切期待您的加入。

作者：是德科技Jessy Cavazos