通信行業(yè)的下一個(gè)目標(biāo)是什么

通信行業(yè)作為各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)激烈的主要戰(zhàn)場(chǎng)之一，5G才剛剛開始商用落地，6G的硝煙就已經(jīng)燃起，多國(guó)和多家企業(yè)已經(jīng)開始布局。通信人，永遠(yuǎn)在路上！

據(jù)國(guó)外媒體近日?qǐng)?bào)道，位于加拿大渥太華的華為實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開始研發(fā)6G技術(shù)。今年6月，諾基亞、愛立信和SK電訊宣布建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共同致力于6G開發(fā)。

2018年7月，國(guó)際電信聯(lián)盟成立了2030網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究組。目前，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。今年2月，美國(guó)總統(tǒng)特朗普連發(fā)推特稱：“我想要5G甚至6G盡快進(jìn)入美國(guó)。”此后不到1個(gè)月，美國(guó)開始部署6G的研究。

而早在2018年3月，工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)苗圩在接受采訪時(shí)就提到，中國(guó)在2018年年初已經(jīng)開啟了著手研究6G，在2018年12月，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信、中國(guó)信通院、華為、中興、大唐、OPPO、vivo9家企業(yè)已經(jīng)聯(lián)手開始啟動(dòng)了《后5G系統(tǒng)愿景與需求》的項(xiàng)目。

不難看出，6G已經(jīng)成為全球通信業(yè)的下一個(gè)目標(biāo)。

什么是6G？

6G，即第六代移動(dòng)通信技術(shù)。6G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，讓山區(qū)深處的病人能接受遠(yuǎn)程醫(yī)療，讓孩子能接受遠(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的未來。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。

2018年9月在北美舉行的美國(guó)世界移動(dòng)通信大會(huì)上，美國(guó)聯(lián)邦通信協(xié)會(huì)專員Jessica Rosenworcel女士表示：“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?！?/p>

什么是太赫茲？

太赫茲頻段是指100GHz～10THz，是一個(gè)比5G頻率高出許多的頻段。從通信1G的頻率（0.9GHz）到現(xiàn)在的4G頻率（1.8GHz以上），我們使用的無線頻率在不斷升高。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。而解決這一問題可行的方法便是開發(fā)新的通信頻段，拓展通信帶寬。

為什么6G網(wǎng)絡(luò)將“致密化”？

這就涉及基站的覆蓋范圍問題，也就是基站信號(hào)的傳輸距離問題。一般來說，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)行陰影區(qū)域的覆蓋）就越差，損耗也就越大。這種損耗會(huì)隨著傳輸距離的增加而增加，基站所能覆蓋的范圍會(huì)隨之減小。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)進(jìn)入分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的光譜了，很容易被空氣中的水分子吸收，所以在空間傳播的距離不像5G信號(hào)那么遠(yuǎn)，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。

6G能用意念網(wǎng)購(gòu)？

這個(gè)大膽的想象聽起來很像是科幻電影里的場(chǎng)景。北京郵電大學(xué)通信專家張平教授在他的論文《6G移動(dòng)通信技術(shù)展望》中認(rèn)為，6G技術(shù)會(huì)和AI緊密相連。6G時(shí)代，AI的進(jìn)一步發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界到虛擬世界的延展。也就是說，通過AR/VR、AI、6G等各項(xiàng)技術(shù)，可以把真實(shí)世界采樣、傳輸和重構(gòu)成虛擬世界，人可以用意念來驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

在這10年的時(shí)間里，大量技術(shù)都會(huì)更新迭代，還會(huì)有新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，那時(shí)候或許真的能用大數(shù)據(jù)來讀懂人的意念了。

具體實(shí)施難點(diǎn)不少

目前，5G還未普及，就6G而言，現(xiàn)在還沒有明確的目標(biāo)和正式的愿景，所以全部企業(yè)和國(guó)家的研發(fā)，都屬于前期理論研發(fā)。

但通信領(lǐng)域有廣為流傳的“使用一代、研究一代、儲(chǔ)備一代”的說法。如今5G的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)初步制定完畢，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在3GPP框架下完成要在2021年左右?，F(xiàn)在開始啟動(dòng)6G的研發(fā)正當(dāng)其時(shí)，看看5G還有什么不足之處，需要6G來補(bǔ)充。

同時(shí)，6G前景暢想起來雖然美好，但是目前看來，仍有許多技術(shù)和實(shí)施難題需要解決，主要集中在以下幾點(diǎn)——

路線方案尚需驗(yàn)證

“目前，國(guó)際通信技術(shù)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，但這些方案都處于概念階段，能否落實(shí)還需驗(yàn)證。”專家表示，芬蘭奧盧大學(xué)無線通信中心是全球最先開始6G研發(fā)的機(jī)構(gòu)，目前正在從無線連接、分布式計(jì)算、設(shè)備硬件、服務(wù)應(yīng)用四個(gè)領(lǐng)域著手研究。

無線連接是利用太赫茲甚至更高頻率無線電波實(shí)現(xiàn)通信;分布式計(jì)算則是通過人工智能、邊緣計(jì)算等算法解決大量數(shù)據(jù)帶來的時(shí)延問題;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，如自動(dòng)駕駛等?！澳壳耙仓皇怯羞@四個(gè)方向，具體的細(xì)節(jié)還沒有明確”。

據(jù)了解，韓國(guó)SK集團(tuán)信息通信技術(shù)中心曾在2018年提出了“太赫茲+去蜂窩化結(jié)構(gòu)+高空無線平臺(tái)（如衛(wèi)星等）”的6G技術(shù)方案，不僅應(yīng)用太赫茲通信技術(shù)，還要徹底變革現(xiàn)有的移動(dòng)通信蜂窩架構(gòu)，并建立空天地一體的通信網(wǎng)絡(luò)。

空間復(fù)用技術(shù)難度大

在技術(shù)上，6G將使用“空間復(fù)用技術(shù)”，6G基站將可同時(shí)接入數(shù)百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)無線連接，其容量將可達(dá)到5G基站的1000倍。前面說到6G將要使用的是太赫茲頻段，雖然這種高頻段頻率資源豐富、系統(tǒng)容量大，但是使用高頻率載波的移動(dòng)通信系統(tǒng)要面臨改善覆蓋和減少干擾的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

當(dāng)信號(hào)的頻率超過10GHz時(shí)，其主要的傳播方式就不再是衍射。對(duì)于非視距傳播鏈路來說，反射和散射才是主要的信號(hào)傳播方式。同時(shí)，頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近，繞射能力越弱。這些因素都會(huì)大大增加信號(hào)覆蓋的難度。

推廣應(yīng)用成本高昂

“無線通信進(jìn)一步發(fā)展，大量投資必不可少?！睂＜艺劦?，要提高通信速率有兩個(gè)方案：一是基站更密集，部署量增加，雖然基站功率可以降低，但數(shù)量增加仍會(huì)帶來成本上升。第二種方案就是使用更高頻率通信，比如太赫茲或者毫米波，但高頻率對(duì)基站、天線等硬件設(shè)備的要求更高，現(xiàn)在進(jìn)行太赫茲通信硬件試驗(yàn)的成本都非常高，超出一般研究機(jī)構(gòu)的承受能力。另外，從基站天線數(shù)上看，4G基站天線數(shù)只有8根，5G能夠做到64、128甚至256根，6G的天線可能會(huì)更多，基站的更換也會(huì)提高應(yīng)用成本。

“不改變現(xiàn)有的通信頻段，只依靠通過算法優(yōu)化等措施很難實(shí)現(xiàn)設(shè)想的6G愿景，全部替換所有基站也不現(xiàn)實(shí)?！睂＜艺J(rèn)為，未來很有可能采取非獨(dú)立組網(wǎng)的方式，即在原有基站等設(shè)施的基礎(chǔ)上部署6G設(shè)備，6G與5G甚至4G、4.5G網(wǎng)絡(luò)共存，6G主要用于人口密集區(qū)域或者滿足自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能工廠等垂直行業(yè)的高端應(yīng)用。

盡管從目前來看6G還有種種難點(diǎn)，但是在通信領(lǐng)域，技術(shù)進(jìn)步是永恒的話題。特別是，在經(jīng)歷了“1G空白，2G跟隨，3G突破，4G并行，5G領(lǐng)先”的階段之后，我國(guó)通信人已經(jīng)深深地明白了一個(gè)道理，那就是——誰在移動(dòng)通信領(lǐng)域享有更多的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專利，誰就可以享有更多的話語權(quán)，而在6G領(lǐng)域有更大的作為，顯然已經(jīng)是中國(guó)通信業(yè)的目標(biāo)之一。

來源：人民郵電報(bào)