全球6G“千呼萬喚始出來”：性能超5G百倍 技術(shù)難題仍待突破

 近日，這份名為“6G無線智能無處不在的關(guān)鍵驅(qū)動與研究挑戰(zhàn)” 的白皮書終于“千呼萬喚始出來”，初步回答了6G怎樣改變大眾生活、有哪些技術(shù)特征、需解決哪些技術(shù)難點(diǎn)等問題。與從1G到5G的前幾次移動通信技術(shù)換代類似，6G的大多數(shù)性能指標(biāo)相比5G將提升10到100倍。

今年3月，全球首屆6G峰會在芬蘭舉辦。主辦方芬蘭奧盧大學(xué)峰會邀請了70位來自各國的頂尖通信專家，召開了一次閉門會議，主要內(nèi)容就是群策群力、擬定全球首份6G白皮書，明確6G發(fā)展的基本方向。

6G引發(fā)生活變革

報(bào)告展望，到2030年，隨著6G技術(shù)的到來，許多當(dāng)前仍是幻想的場景都將成為現(xiàn)實(shí)，人類生活將出現(xiàn)巨大變革。

隨著新型顯示、傳感和成像設(shè)備以及低功耗專用處理器等技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的智能手機(jī)將被一個輕量的眼鏡替代，通過超高的網(wǎng)速實(shí)現(xiàn)超高的分辨率、幀速率，并能提供虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)合并為一的“XR”服務(wù)，與我們的感官、運(yùn)動無縫連接。

高分辨率的傳感成像、可穿戴顯示器、超高速的無線網(wǎng)絡(luò)將使實(shí)時捕捉、傳輸和渲染3D圖像的遠(yuǎn)程全息成為現(xiàn)實(shí)。例如在會議中實(shí)時“投影”每個參與者、通過XR制造感知幻覺，使處于不同城市的人感覺同處一室。這在遠(yuǎn)程教育、協(xié)作設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程辦公、高級三維模擬和訓(xùn)練，以及國防領(lǐng)域應(yīng)用很廣。

2030年以后，世界將有數(shù)以百萬計(jì)接入網(wǎng)絡(luò)的自動駕駛車輛，運(yùn)輸和物流都將更為高效。這些車輛既包括在家、學(xué)校、工作場所之間運(yùn)行的無人駕駛汽車，也有運(yùn)送貨物的自動卡車或無人機(jī)。每一輛車都將配備許多傳感器，包括攝像機(jī)、激光掃描儀、里程計(jì)和太赫茲雷達(dá)等。算法必須快速融合生成周圍環(huán)境地圖，包括其可能碰撞的其他車輛，行人，動物等信息。

白皮書給出了幾個衡量6G技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)：峰值傳輸速度達(dá)到100Gbps-1Tbps，而5G僅為10Gpbs;室內(nèi)定位精度10厘米，室外1米，相比5G提高10倍;通信時延0.1毫秒，是5G的十分之一;超高可靠性，中斷幾率小于百萬分之一;超高密度，連接設(shè)備密度達(dá)到每立方米過百個。此外，6G將采用太赫茲頻段通信，網(wǎng)絡(luò)容量大幅提升。

從覆蓋范圍上看，6G無線網(wǎng)絡(luò)不再局限于地面，而是將實(shí)現(xiàn)地面、衛(wèi)星和機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的無縫連接。從定位精度上看，傳統(tǒng)的GPS和蜂窩多點(diǎn)定位精度有限，難以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)物品精準(zhǔn)部署，6G則足以實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的高精度定位。同時，6G將與人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)深度融合，智能傳感、智能定位，智能資源分配、智能接口切換等都將成為現(xiàn)實(shí)，智能程度大幅度躍升。

技術(shù)難題仍待突破

6G的高性能很誘人，但要解決的技術(shù)難題也不少。第一個挑戰(zhàn)就是攻克尚不成熟的太赫茲通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)理想中的通信速率;而隨著波段頻率增加，天線體積將越來越小，頻率達(dá)到250GHZ時，4平方厘米面積上足以安裝1000個天線，這對集成電子、新材料等技術(shù)是巨大的挑戰(zhàn)。

白皮書認(rèn)為，到2030年，數(shù)字世界將與物理世界深度融合，人們的生活將愈發(fā)依賴可靠的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，這對通信網(wǎng)絡(luò)的安全問題提出了更高要求，6G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備緩解和抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊并追查攻擊源頭的能力。

奧盧大學(xué)“6G旗艦計(jì)劃”負(fù)責(zé)人馬蒂·拉特瓦霍(Matti Latva-aho)在白皮書發(fā)布聲明中表示，6G的根本是數(shù)據(jù)，無線網(wǎng)絡(luò)采集、處理、傳輸和消耗數(shù)據(jù)的方式推動6G的發(fā)展。

也就是說，6G的研究就是要按照6G的標(biāo)準(zhǔn)，解決數(shù)據(jù)從采集到消耗中的技術(shù)難題。

6G時代的到來必將帶來萬物互聯(lián)，產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)信息。一方面，這些數(shù)據(jù)關(guān)乎個人和企業(yè)隱私，實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)保護(hù)是6G推廣應(yīng)用的前提;另一方面，實(shí)時處理這些數(shù)據(jù)需要成熟的邊緣計(jì)算技術(shù)，而邊緣計(jì)算還面臨數(shù)據(jù)訪問受限、設(shè)備計(jì)算能力和存儲能力不足等問題。