6G概念

6G，即第六代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也被稱為第六代移動(dòng)通信技術(shù)。主要促進(jìn)的就是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 [1-2] 。截至2019年11月，6G仍在開發(fā)階段。6G的傳輸能力可能比5G提升100倍，網(wǎng)絡(luò)延遲也可能從毫秒降到微秒級(jí)。2019年11月3日，科技部會(huì)同發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學(xué)基金委在北京組織召開6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì)。

6G，即第六代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)概念性無線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)通信技術(shù)，也被稱為第六代移動(dòng)通信技術(shù)。主要促進(jìn)的就是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。6G網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界。通過將衛(wèi)星通信整合到6G移動(dòng)通信，實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)能夠抵達(dá)任何一個(gè)偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，讓深處山區(qū)的病人能接受遠(yuǎn)程醫(yī)療，讓孩子們能接受遠(yuǎn)程教育。此外，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電信衛(wèi)星系統(tǒng)、地球圖像衛(wèi)星系統(tǒng)和6G地面網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動(dòng)支持下，地空全覆蓋網(wǎng)絡(luò)還能幫助人類預(yù)測(cè)天氣、快速應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等。這就是6G未來。6G通信技術(shù)不再是簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率的突破，它更是為了縮小數(shù)字鴻溝，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)這個(gè)“終極目標(biāo)”，這便是6G的意義。6G的數(shù)據(jù)傳輸速率可能達(dá)到5G的50倍，時(shí)延縮短到5G的十分之一，在峰值速率、時(shí)延、流量密度、連接數(shù)密度、移動(dòng)性、頻譜效率、定位能力等方面遠(yuǎn)優(yōu)于5G。

太赫茲頻段6G將使用太赫茲(THz)頻段，且6G網(wǎng)絡(luò)的“致密化”程度也將達(dá)到前所未有的水平，屆時(shí)，我們的周圍將充滿小基站。太赫茲頻段是指100GHz-10THz，是一個(gè)頻率比5G高出許多的頻段。從通信1G(0.9GHz)到4G(1.8GHZ以上)，我們使用的無線電磁波的頻率在不斷升高。因?yàn)轭l率越高，允許分配的帶寬范圍越大，單位時(shí)間內(nèi)所能傳遞的數(shù)據(jù)量就越大，也就是我們通常說的“網(wǎng)速變快了”。不過，頻段向高處發(fā)展的另一個(gè)主要原因在于，低頻段的資源有限。就像一條公路，即便再寬闊，所容納車量也是有限的。當(dāng)路不夠用時(shí)，車輛就會(huì)阻塞無法暢行，此時(shí)就需要考慮開發(fā)另一條路。頻譜資源也是如此，隨著用戶數(shù)和智能設(shè)備數(shù)量的增加，有限的頻譜帶寬就需要服務(wù)更多的終端，這會(huì)導(dǎo)致每個(gè)終端的服務(wù)質(zhì)量嚴(yán)重下降。而解決這一問題的可行的方法便是開發(fā)新的通信頻段，拓展通信帶寬。我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商的4G主力頻段位于1.8GHz-2.7GHz之間的一部分頻段，而國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)組織定義的5G的主流頻段是3GHz-6GHz，屬于毫米波頻段。

到了6G，將邁入頻率更高的太赫茲頻段，這個(gè)時(shí)候也將進(jìn)入亞毫米波的頻段。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員茍利軍告訴《互聯(lián)網(wǎng)周刊》說：“太赫茲在天文中被稱為亞毫米，這類天文臺(tái)的站點(diǎn)一般很高而且很干燥 ，比如南極，還有智利的acatama沙漠?！蹦敲?，為什么說到了6G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)“致密化”，我們的周圍會(huì)充滿小基站?這就涉及到了基站的覆蓋范圍問題，也就是基站信號(hào)的傳輸距離問題。一般而言，影響基站覆蓋范圍的因素比較多，比如信號(hào)的頻率、基站的發(fā)射功率、基站的高度、移動(dòng)端的高度等。就信號(hào)的頻率而言，頻率越高則波長(zhǎng)越短，所以信號(hào)的繞射能力(也稱衍射，在電磁波傳播過程中遇到障礙物，這個(gè)障礙物的尺寸與電磁波的波長(zhǎng)接近時(shí)，電磁波可以從該物體的邊緣繞射過去。繞射可以幫助進(jìn)行陰繞射可以幫助進(jìn)行陰影區(qū)域的覆蓋)就越差，損耗也就越大。并且這種損耗會(huì)隨著傳輸距離的增加而增加，基站所能覆蓋到的范圍會(huì)隨之降低。6G信號(hào)的頻率已經(jīng)在太赫茲級(jí)別，而這個(gè)頻率已經(jīng)接近分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的光譜了，很容易被空氣中的被水分子吸收掉，所以在空間中傳播的距離不像5G信號(hào)那么遠(yuǎn)，因此6G需要更多的基站“接力”。5G使用的頻段要高于4G，在不考慮其他因素的情況下，5G基站的覆蓋范圍自然要比4G的小。到了頻段更高的6G，基站的覆蓋范圍會(huì)更小。因此，5G的基站密度要比4G高很多，而在6G時(shí)代，基站密集度將無以復(fù)加。相關(guān)進(jìn)展：2020年9月1日新聞報(bào)道稱，太赫茲光子學(xué)組件研究獲重大突破，有助造出廉價(jià)緊湊型量子級(jí)聯(lián)激光器，實(shí)現(xiàn)6G電信連接。