6G什么時(shí)候可以到來(lái)

如中國(guó)工程院院士鄔賀銓所說(shuō)，人類(lèi)對(duì)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的需求無(wú)止境。當(dāng)大多數(shù)人還缺一部5G手機(jī)，各國(guó)先頭研發(fā)部隊(duì)已在6G戰(zhàn)場(chǎng)集結(jié)。近日，來(lái)自科技部網(wǎng)站的消息刷屏，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)基金委召開(kāi)6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì)，并宣布成立國(guó)家6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專(zhuān)家組。

但如科技部副部長(zhǎng)王曦在該會(huì)議總結(jié)講話(huà)中所說(shuō)：“目前全球6G技術(shù)研究仍處于探索起步階段，技術(shù)路線尚不明確，關(guān)鍵指標(biāo)和應(yīng)用場(chǎng)景還未有統(tǒng)一的定義?！?/p>

6G將沒(méi)有覆蓋盲點(diǎn)

5G已在全球開(kāi)始商用，按照業(yè)界認(rèn)同的每10年移動(dòng)通信將迭代的規(guī)律看，6G將在2030年左右出現(xiàn)。

中國(guó)移動(dòng)研究院首席科學(xué)家易芝玲說(shuō)：“移動(dòng)通信技術(shù)的迭代不單純由技術(shù)決定，包括很多因素，目前還不知道什么時(shí)候部署6G，但迭代的時(shí)間一定會(huì)越來(lái)越短。”

天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授王曉飛在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，6G除非在如太赫茲、空天地、水下、物理層、基礎(chǔ)材料等特別核心的領(lǐng)域產(chǎn)生積極作用，僅速度的提升沒(méi)有意義。

按照芬蘭奧盧大學(xué)發(fā)布的全球首個(gè)6G白皮書(shū)（《KEY DRIVERS AND RESEARCH CHALLENGES FOR 6G UBIQUITOUS WIRELESS IntelLIGENCE》，以下簡(jiǎn)稱(chēng)白皮書(shū)）所描述，除了傳輸能力顯著提升，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將不再困于地面，而將實(shí)現(xiàn)地面、衛(wèi)星和機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接。6G將幾乎沒(méi)有“盲點(diǎn)”。

“我們?cè)?011年就開(kāi)始了5G的預(yù)研工作，當(dāng)時(shí)4G在標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)階段，距離商用還遠(yuǎn)。”易芝玲回憶，沒(méi)有量化指標(biāo)，沒(méi)有清晰的5G需求，但他們已感受到產(chǎn)業(yè)鏈的缺失，后來(lái)5G的工作也基本沿著當(dāng)時(shí)的方向在落實(shí)。

通信行業(yè)“預(yù)研一代、研制一代、使用一代”的重要意義正在于此，雖然很多關(guān)于6G的想法看似遙遠(yuǎn)，但為了確立未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)力，必須提前動(dòng)手。

易芝玲也強(qiáng)調(diào)：“5G還在發(fā)展，6G被描繪得更遠(yuǎn)。5G應(yīng)用這條路會(huì)很長(zhǎng)，未來(lái)五到十年，社會(huì)將因?yàn)?G的賦能發(fā)生多大變化，做技術(shù)的人也說(shuō)不準(zhǔn)，社會(huì)學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家們要一起暢想?！?/p>

數(shù)字世界與物理世界深度融合

到2030年，數(shù)字世界將與物理世界深度融合，許多當(dāng)前仍是幻想的場(chǎng)景將成為現(xiàn)實(shí)，人類(lèi)生活將發(fā)生巨大變革。

與前幾次移動(dòng)通信技術(shù)換代類(lèi)似，6G的大多數(shù)性能指標(biāo)相比5G將提升10到100倍，最高傳輸速率可達(dá)1Tbps，這意味著下載一部電影可在1秒內(nèi)完成，而0.1ms的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延人類(lèi)已基本無(wú)法感知。

“可以想象，6G時(shí)代我們會(huì)發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多東西擁有內(nèi)生智能?！币字チ嵴f(shuō)，“現(xiàn)在對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用還主要是連接實(shí)體，連接沒(méi)有智能的節(jié)點(diǎn)，未來(lái)還可以連接數(shù)字孿生和新的智能體，那是一個(gè)新世界。或許每個(gè)人都有一個(gè)虛擬雙生，或許我們的一部分會(huì)虛擬化存在?！?/p>

業(yè)界的研究已勾勒出許多6G應(yīng)用場(chǎng)景，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）合并為一的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）服務(wù)最為人們津津樂(lè)道。

它讓地理上分散的人群可以獲得位于同一空間的感受，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中創(chuàng)造出的虛擬事物更可以隨人的意志變動(dòng)，設(shè)備與感官無(wú)縫連接，遠(yuǎn)程全息成為現(xiàn)實(shí)，這讓遠(yuǎn)程教育、協(xié)作設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程辦公、高級(jí)三維模擬和訓(xùn)練、國(guó)防應(yīng)用具有了更深的想象空間。

易芝玲說(shuō)：“5G改變社會(huì)，6G將帶來(lái)物理世界和虛擬世界的結(jié)合，這個(gè)趨勢(shì)是大家期待并認(rèn)為會(huì)發(fā)生的。但未來(lái)五到十年會(huì)發(fā)展到多大規(guī)模、到什么程度，是否每個(gè)人都有一個(gè)數(shù)字孿生體存在在云上還很難說(shuō)，不只是技術(shù)，還有道德、倫理的考慮。”

而要讓種種想象成為現(xiàn)實(shí)，我們需要一個(gè)更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)。

要解決的難題成堆

在未來(lái)10年的時(shí)間里，大量技術(shù)面臨更新迭代，雖然研發(fā)機(jī)構(gòu)相繼提出了多種實(shí)現(xiàn)6G的技術(shù)路線，但都處于概念階段，能否落實(shí)還需驗(yàn)證。

白皮書(shū)提出了以下方向，無(wú)線連接是利用太赫茲（THz）甚至更高頻率無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)通信;分布式計(jì)算則是通過(guò)人工智能、邊緣計(jì)算等算法解決大量數(shù)據(jù)帶來(lái)的時(shí)延問(wèn)題;設(shè)備硬件主要面向太赫茲通信，研發(fā)對(duì)應(yīng)的天線、芯片等硬件;服務(wù)應(yīng)用則是研究6G可能的應(yīng)用領(lǐng)域。

與此同時(shí)，白皮書(shū)系統(tǒng)闡述了6G的核心驅(qū)動(dòng)力及面臨的挑戰(zhàn)。

當(dāng)數(shù)字世界和物理世界糾纏在一起，當(dāng)數(shù)據(jù)流量和連接物體大大增加，6G智能社會(huì)將更加依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)的可靠和安全。

頻率越高，單位時(shí)間所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就越大，而為了讓網(wǎng)速變得更快，我們使用的無(wú)線頻率在不斷升高，太赫茲頻段就是比5G頻率高出許多的頻段。

雖然較高的頻率可以實(shí)現(xiàn)更快采樣速率及高至厘米級(jí)別的精度，將對(duì)許多政府和行業(yè)的公共安全和關(guān)鍵資產(chǎn)保護(hù)解決方案產(chǎn)生重大影響，如威脅檢測(cè)、健康監(jiān)測(cè)、面部識(shí)別和決策、空氣質(zhì)量測(cè)量、氣體和毒性傳感等等。

但是，太赫茲頻段通信技術(shù)尚不成熟，而且，隨著波段頻率的增加，天線體積將越來(lái)越小，4平方厘米面積上足以安裝1000個(gè)天線，甚至可能做到每顆芯片都有屬于自己的天線，對(duì)集成電子、新材料等技術(shù)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

最大的挑戰(zhàn)可能與能耗有關(guān)，當(dāng)數(shù)據(jù)海量增長(zhǎng)，當(dāng)越來(lái)越多的數(shù)據(jù)在小型設(shè)備中打包和處理時(shí)，能源和功耗就變得特別有挑戰(zhàn)性。

6G的研發(fā)將是組團(tuán)的國(guó)家行為

經(jīng)歷了“1G空白，2G跟隨，3G突破，4G并行，5G領(lǐng)先”后，在6G領(lǐng)域有更大的作為，顯然已不僅僅是中國(guó)通信業(yè)的目標(biāo)。

如今，美國(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)、芬蘭等國(guó)家都已踏上6G研發(fā)賽道，科學(xué)家們?cè)噲D為6G找到一條明確的發(fā)展之路。北京交通大學(xué)教授鐘章隊(duì)強(qiáng)調(diào)，新一代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要頂層設(shè)計(jì)和概念定義，在研究探索階段，首先需要弄清6G是什么，從哪來(lái)到哪去。

王曉飛認(rèn)為，核心技術(shù)需要投入的經(jīng)費(fèi)特別多，一定是組團(tuán)的國(guó)家行為，一定是要上升到國(guó)家戰(zhàn)略。6G更是如此，它跳出了移動(dòng)通信對(duì)城市、鄉(xiāng)村的業(yè)務(wù)覆蓋訴求，它所瞄準(zhǔn)的很多空間都具有很強(qiáng)的戰(zhàn)略意義。

此前，2018年12月，我國(guó)三大電信運(yùn)營(yíng)商、中國(guó)信通院、華為、中興等9家企業(yè)已聯(lián)手啟動(dòng)了《后5G系統(tǒng)愿景與需求》項(xiàng)目。

下一步，科技部將會(huì)同有關(guān)部門(mén)組織總體專(zhuān)家組系統(tǒng)開(kāi)展6G技術(shù)研發(fā)方案的制訂工作，開(kāi)展6G技術(shù)預(yù)研，探索可能的技術(shù)方向。通過(guò)6G技術(shù)研發(fā)的系統(tǒng)布局，凝練和解決移動(dòng)通信與信息安全領(lǐng)域面臨的一系列基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)方法和核心技術(shù)問(wèn)題，力爭(zhēng)在基礎(chǔ)研究、核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等諸多方面獲得突破。

而參與6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組技術(shù)子組具體研究工作的紫光展銳已率先宣布，啟動(dòng)6G相關(guān)技術(shù)的預(yù)研和儲(chǔ)備，對(duì)太赫茲通信、軌道角動(dòng)量、甚大規(guī)模天線系統(tǒng)、甚高通量編解碼、天地一體通信網(wǎng)等潛在6G關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探索，并制定了6G技術(shù)原型研發(fā)推進(jìn)規(guī)劃。

華為的起步則更早，十年前就已投入6億美元啟動(dòng)5G技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的研究。

“很多基礎(chǔ)核心的預(yù)研，有可能不會(huì)落地6G?！蓖鯐燥w表示，不僅如此，從3G、4G、5G的演化看，隨著技術(shù)門(mén)檻不斷提高，很多曾經(jīng)的參與者都將被淘汰，現(xiàn)在全世界真正擁有5G核心技術(shù)的沒(méi)有幾家，到6G時(shí)或許更將鳳毛麟角。

但如果沒(méi)有提前研發(fā)，下一代標(biāo)準(zhǔn)出來(lái)了，你可能連上一代產(chǎn)品都做不出來(lái)。