6G的傳輸能力比5G提升100倍，網(wǎng)絡(luò)延遲從毫秒降到微秒級(jí)

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 。截至2019年11月，6G仍在開(kāi)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(kāi)6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì)。 2021年11月16日，工信部發(fā)布《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將開(kāi)展6G基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)列為移動(dòng)通信核心技術(shù)演進(jìn)和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)工程。

5G的發(fā)展才正漸入佳境，6G標(biāo)準(zhǔn)話語(yǔ)權(quán)的爭(zhēng)奪之戰(zhàn)已然暗潮涌動(dòng)。

據(jù)悉，新的芬蘭財(cái)團(tuán)希望加快推進(jìn)下一代無(wú)線電技術(shù)(6G)的發(fā)展，日美聯(lián)盟也在尋求引領(lǐng)對(duì)無(wú)人應(yīng)用至關(guān)重要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。

6G 的開(kāi)發(fā)和部署被視為移動(dòng)行業(yè)的“萬(wàn)億美元機(jī)遇”，而技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位日益成為全球許多政府的政治優(yōu)先事項(xiàng)。

6G無(wú)線通信的新征程，正步入我們的視野，愿景越來(lái)越清晰。

盡管現(xiàn)在預(yù)測(cè) 6G 標(biāo)準(zhǔn)將采取的最終形式以及將包含哪些技術(shù)還為時(shí)過(guò)早，但對(duì)其能力以及運(yùn)營(yíng)商、制造商和研究人員面臨的挑戰(zhàn)有一些合理的假設(shè)。

中國(guó)研究人員表示，他們利用一項(xiàng)革命性技術(shù)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的數(shù)據(jù)流傳輸速度，這項(xiàng)技術(shù)可以幫助中國(guó)在全球下一代無(wú)線通信(6G)競(jìng)賽中領(lǐng)先。

根據(jù)研究人員的介紹，他們使用渦旋毫米波(一種自旋快速變化的超高頻無(wú)線電波)實(shí)現(xiàn)了在一秒鐘內(nèi)將1TB數(shù)據(jù)傳輸1km以上的距離。

由清華大學(xué)航空航天工程學(xué)院張超教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)周四在一份聲明中表示，上個(gè)月在北京冬奧會(huì)場(chǎng)館建立的實(shí)驗(yàn)性無(wú)線通信線路可以同時(shí)傳輸10000多個(gè)高清直播視頻。張教授及其來(lái)自上海交通大學(xué)的合作者表示，該實(shí)驗(yàn)表明，中國(guó)“在6G潛在關(guān)鍵技術(shù)的研究方面處于世界領(lǐng)先地位”。

不同于上個(gè)世紀(jì)無(wú)線電通信中的任何技術(shù)，渦旋波為無(wú)線傳輸增加了一個(gè)新的維度。現(xiàn)有的移動(dòng)設(shè)備使用像池塘中漣漪一樣傳播的電磁波進(jìn)行通信。傳輸?shù)男畔⒂蛇@些波的“上下”來(lái)表示，從數(shù)學(xué)角度來(lái)看，這些波只有兩個(gè)維度。但是渦旋電磁波具有類似龍卷風(fēng)一樣的三維形式，額外的信息可以被編碼到這些波的旋轉(zhuǎn)或軌道角動(dòng)量(OAM)中，從而大大增加通信帶寬。

1909年，英國(guó)物理學(xué)家亨利波印廷首次報(bào)道了無(wú)線電波的旋轉(zhuǎn)勢(shì)，但利用它被證明是一件十分困難的事。20世紀(jì)90年代，歐洲的研究人員利用渦旋波進(jìn)行了最早的通信實(shí)驗(yàn)。2020年，日本電報(bào)電話公司的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在10米內(nèi)實(shí)現(xiàn)了200Gbps的速度。張和同事們說(shuō)，他們的突破是建立在過(guò)去幾十年全球許多研究團(tuán)隊(duì)的努力工作的基礎(chǔ)上的。

其中一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是，自旋波的大小會(huì)隨著距離的增加而增大，信號(hào)的減弱使得高速數(shù)據(jù)傳輸變得困難。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)制造了一種獨(dú)特的發(fā)射器，可以產(chǎn)生更集中的渦旋光束，使渦旋波以三種不同的模式旋轉(zhuǎn)，以攜帶更多的信息，并開(kāi)發(fā)了一種高性能的接收設(shè)備，可以在瞬間接收和解碼大量數(shù)據(jù)。

由于 5G 還處于開(kāi)發(fā)和部署階段，現(xiàn)在規(guī)劃新一代無(wú)線通信技術(shù)似乎還為時(shí)過(guò)早。實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的 6G 在技術(shù)、監(jiān)管、地域和教育等方面還有重重挑戰(zhàn)。然而，考慮到當(dāng)前一代技術(shù)設(shè)定的宏偉目標(biāo)，現(xiàn)在就開(kāi)始準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)并非操之過(guò)急。

這種新一代無(wú)線技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)更快的速度、更低的時(shí)延和更大的帶寬，從而通過(guò)分散的智能網(wǎng)絡(luò)即時(shí)向更多設(shè)備傳輸海量數(shù)據(jù)。

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在開(kāi)發(fā)新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，技術(shù)研究一般需要提前 10 到 15 年啟動(dòng)。6G 與 5G 一樣，既包括演進(jìn)也包括革新。從整體來(lái)講，我們可以預(yù)見(jiàn)技術(shù)能力將呈階梯式發(fā)展。

6G 將加速推進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，讓世界向著真正的全球化和數(shù)字化社區(qū)邁出關(guān)鍵一步。根據(jù) 6G 的設(shè)想，到 2030 年，我們將身處一個(gè)由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的世界，體驗(yàn)近乎即時(shí)、沒(méi)有限制的無(wú)線連通性。6G 將在 5G 的能力基礎(chǔ)之上進(jìn)一步擴(kuò)展，有望為依賴連通性的醫(yī)療保健、制造、能源、交通和公共安全等垂直行業(yè)提供他們所需的能力。這種能力將不再是新奇或特別的使用場(chǎng)景，而是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧?

使用場(chǎng)景涵蓋包含非視聽(tīng)信息的全息通信、更加復(fù)雜和徹底的數(shù)字孿生，以及通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)和其他形式的人工智能改變我們利用數(shù)據(jù)的方式等等。6G 將為建立復(fù)雜的應(yīng)急和災(zāi)難管理體系奠定基礎(chǔ)。從消費(fèi)者的角度來(lái)看，它會(huì)推動(dòng)移動(dòng)通信更密切地融入我們的日常生活——開(kāi)車上班、教育孩子、做飯、醫(yī)療保健，購(gòu)物以及辦理銀行業(yè)務(wù)。

雖然 6G 當(dāng)前還處于研究階段，但突破重重技術(shù)難關(guān)需要時(shí)間。隨著 5G 逐步推廣，現(xiàn)在開(kāi)始規(guī)劃 6G 恰逢其時(shí)。私營(yíng)企業(yè)和公共部門的領(lǐng)導(dǎo)者必須齊心協(xié)力開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施、新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn) 6G 賦能的無(wú)數(shù)創(chuàng)新。當(dāng)下行動(dòng)正當(dāng)其時(shí)，我們必須一方面保持 5G 的發(fā)展勢(shì)頭，另一方面為6G 鋪平道路。