什么是6G？碾壓5G沒(méi)壓力 還要等10年

5G已經(jīng)開(kāi)始部署,那么6G呢?它是怎樣的技術(shù)?什么時(shí)候到來(lái)。不用懷疑,最終6G肯定會(huì)取代5G,6G不是功能性技術(shù),它現(xiàn)在還處在早期研發(fā)階段。2019年,愛(ài)立信CTO Erik Ekudden接受采訪時(shí)曾說(shuō):“現(xiàn)在談6G還有點(diǎn)太早?！蹦壳按蠹谊P(guān)注的重點(diǎn)是5G。但是Erik Ekudden還補(bǔ)充說(shuō),對(duì)于移動(dòng)產(chǎn)業(yè)而言,無(wú)論什么時(shí)候研究下一代技術(shù)都不會(huì)算早。

既然大家剛剛才開(kāi)始研究6G,它什么時(shí)候推出呢?Erik Ekudden解釋說(shuō),可能還要等大約10年6G才會(huì)到來(lái)。2019年9月,華為創(chuàng)始人任正非也曾告訴CNBC,說(shuō)現(xiàn)在6G還處在早期研發(fā)階段,至少還要等10年才會(huì)到來(lái)。日本NTTDoCoMo也是這樣認(rèn)為的。NTTDoCoMo在2020年1月公布的白皮書(shū)中指出,移動(dòng)連接技術(shù)會(huì)以相對(duì)穩(wěn)定的速度進(jìn)化,2000年代早期出現(xiàn)3G,2010年出現(xiàn)4G,2020年推廣5G,所以NTTDoCoMo認(rèn)為到了2030年6G將會(huì)迎來(lái)黃金時(shí)代。

6G速度有多快

抱歉,到現(xiàn)在為止,我們無(wú)法確切知道6G到底有多快。最終5G標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)由ITU來(lái)制定,2012年ITU開(kāi)始為5G制定標(biāo)準(zhǔn),最近才確定下來(lái),也就是IMT-2020標(biāo)準(zhǔn)。

雖然ITU還沒(méi)有為6G劃定標(biāo)準(zhǔn),但是專(zhuān)家已經(jīng)開(kāi)始猜測(cè)6G速度有多快。悉尼大學(xué)Mahyar Shirvanimoghaddam博士認(rèn)為,6G的速度可以達(dá)到每秒1TB。我們用5G下載Netflix電影時(shí),下一部只有幾秒,如果用6G下載,一秒可以下載142小時(shí)的電影。

2019年5月時(shí),ITU曾經(jīng)談?wù)撨^(guò)IMT-2030標(biāo)準(zhǔn),它描述的網(wǎng)絡(luò)是混合網(wǎng)絡(luò),相當(dāng)于5G升級(jí)版本,并非針對(duì)全新的6G網(wǎng)絡(luò)。

6G會(huì)帶來(lái)怎樣的變化

研究人員和科學(xué)家都在說(shuō),6G將會(huì)超越有線網(wǎng)絡(luò),設(shè)備以分散型網(wǎng)絡(luò)的形式聯(lián)結(jié)并變成天線,網(wǎng)絡(luò)不會(huì)由單一網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心控制。由于設(shè)備超級(jí)快,當(dāng)6G到來(lái)時(shí),設(shè)備與設(shè)備瞬間連接變成可能。

5G時(shí)代,有些應(yīng)用將會(huì)慢慢流行,比如無(wú)人駕駛汽車(chē)、無(wú)人機(jī)、智能城市,到了6G時(shí)代,這些應(yīng)用將會(huì)變得更強(qiáng)大;與此同時(shí),6G還會(huì)孕育一些科幻應(yīng)用,比如將人腦與計(jì)算機(jī)連接,觸摸控制系統(tǒng)也會(huì)大大增強(qiáng)。NTTDoCoMo暢想6G時(shí)表示:“我們可以將穿戴設(shè)備、微型設(shè)備植入人體,讓網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)對(duì)接人體,同時(shí)還可以為人類(lèi)思維提供支持,這是完全有可能的?！?/p>

NTTDoCoMo還認(rèn)為,由于6G的到來(lái),一些科幻場(chǎng)景將會(huì)變成現(xiàn)實(shí),感應(yīng)接口讓感官變得栩栩如生,很難區(qū)分真與假。到時(shí),低能耗將會(huì)成為重點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)將會(huì)覆蓋海洋和太空。

最值得期待的應(yīng)用

2019年行業(yè)曾經(jīng)公布一份報(bào)告,對(duì)6G技術(shù)進(jìn)行展望,當(dāng)中提到6G時(shí)代三大最有前景的應(yīng)用:

——XR

5G時(shí)代的XR技術(shù)仍然會(huì)有諸多限制,到了6G時(shí)代它會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。真正的沉浸XR體驗(yàn)要求我們拿出一套解決方案,將工程要求(無(wú)線、計(jì)算、存儲(chǔ))與感知要求(來(lái)源人類(lèi)感知、生理機(jī)能)融合。在工程流程(計(jì)算、處理)中,我們要將最小和最大感知需求考慮進(jìn)去。

——CRAS

所謂CRAS就是互聯(lián)機(jī)器人和自主系統(tǒng),包括無(wú)人機(jī)配送系統(tǒng)、無(wú)人駕駛汽車(chē)、無(wú)人機(jī)機(jī)群、汽車(chē)車(chē)隊(duì)、自主機(jī)器人等。CRAS將會(huì)成為6G時(shí)代最重要的應(yīng)用之一。

——BCI

BCI就是無(wú)線腦機(jī)交互技術(shù)。在醫(yī)療環(huán)境中,人類(lèi)可以通過(guò)用腦植入物控制假肢和附近計(jì)算設(shè)備,這種技術(shù)我們已經(jīng)看到過(guò)。到了6G時(shí)代,無(wú)線腦機(jī)界面和植入技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展,找到更多應(yīng)用場(chǎng)景。到時(shí),我們將會(huì)通過(guò)分散設(shè)備與環(huán)境及其它人交流,有些設(shè)備戴在身上,有些植入體內(nèi),還有一些融入周邊環(huán)境。

上面的三大應(yīng)用實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)都將會(huì)給人類(lèi)帶來(lái)新一輪革命。

都有誰(shuí)在開(kāi)發(fā)6G

就像5G一樣,所有大企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)都在研究6G,有些已經(jīng)開(kāi)始討論計(jì)劃。例如,日本最近制定了6G項(xiàng)目,2020年1月時(shí)還曾開(kāi)會(huì)宣布說(shuō)要協(xié)助制定6G標(biāo)準(zhǔn),為研究工作貢獻(xiàn)力量。

2019年11月,中國(guó)成立一個(gè)6G研究團(tuán)隊(duì)。芬蘭也設(shè)立了6G Flagship項(xiàng)目,它得到了諾基亞、奧盧大學(xué)及其它組織的支持。2019年芬蘭曾舉行6G Summit會(huì)議,2020年3月準(zhǔn)備再次召開(kāi),會(huì)上將會(huì)討論標(biāo)準(zhǔn)及其它6G問(wèn)題。

在韓國(guó),三星和LG都建立了6G研發(fā)中心,SK電信、諾基亞、愛(ài)立信圍繞6G展開(kāi)合作。華為在加拿大建有研發(fā)中心,它已經(jīng)在那里開(kāi)始研究6G技術(shù),任正非證實(shí),華為的5G與6G研究是同時(shí)進(jìn)行的,很久之前華為就在研究6G了。

2019年2月,美國(guó)總統(tǒng)特朗普曾表示,在5G和6G方面,美國(guó)要加快行動(dòng),越快越好。

挑戰(zhàn)

最終,6G數(shù)據(jù)可能會(huì)在很高的頻段上傳輸,不過(guò)頻段越高傳輸?shù)木嚯x越短,只是數(shù)據(jù)帶寬更高。換言之,無(wú)線頻率越高,傳輸?shù)男畔⒃蕉?但傳輸時(shí)沒(méi)有低頻率那么可靠,信號(hào)容易被阻擋。

對(duì)于6G通信概念架構(gòu)師來(lái)說(shuō)這是一大挑戰(zhàn),大家也已經(jīng)提出一些解決方案。6G Flagship研究人員Matti Latva-aho說(shuō):“如果想讓速度達(dá)到1Tbps,收發(fā)器必須引入全新架構(gòu),計(jì)算也要引入全新架構(gòu)。當(dāng)THz應(yīng)用到來(lái)時(shí),不論是半導(dǎo)體、光學(xué)還是材料方面,都會(huì)有很多的機(jī)會(huì)出現(xiàn)。技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜,我們需要開(kāi)源平臺(tái),用它培育下一代硬件和軟件解決方案?！?/p>

從本質(zhì)上講,6G需要我們用全新的眼光審視技術(shù)。到時(shí),網(wǎng)絡(luò)將會(huì)跳出傳統(tǒng)基礎(chǔ)傳輸架構(gòu)的范疇,部署更多低能耗天線,它們離用戶更近。此時(shí),每一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備既是設(shè)備本身,又是天線。EIT Digital專(zhuān)家 Roberto Saracco解釋說(shuō):“網(wǎng)絡(luò)的概念就是一堆線纜互聯(lián),到時(shí)這種概念將會(huì)消退,數(shù)據(jù)與語(yǔ)義連接將會(huì)霸占舞臺(tái)。在成群的設(shè)備中,網(wǎng)絡(luò)智能將會(huì)冒出頭來(lái)?！彼J(rèn)為6G將會(huì)在真正的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行,傳統(tǒng)基站無(wú)法滿足需求。到了6G時(shí)代,給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)變革的不是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商,而是企業(yè)。不只如此,一些核心技術(shù)將會(huì)飛速擴(kuò)散,比如反向散射技術(shù),也就是讓低能耗設(shè)備通過(guò)RF信號(hào)連接起來(lái)。

Keysight Technologies通信戰(zhàn)略集團(tuán)總裁Satish Dhanasekaran認(rèn)為:“進(jìn)入6G時(shí)代,即時(shí)通信、AR體驗(yàn)將與今天完全不同,它們將會(huì)消除遠(yuǎn)程溝通障礙?！痹谟行?yīng)用中人不是端點(diǎn),比如工業(yè)自動(dòng)化、自主系統(tǒng)、大型傳感器網(wǎng)絡(luò),一旦6G到來(lái),精準(zhǔn)定時(shí)將會(huì)成為關(guān)鍵特點(diǎn)。ITU管這種技術(shù)叫“Time Engineered Communications”,5G的目標(biāo)是將延遲時(shí)間盡可能縮短,而6G時(shí)代的“Time Engineered Communications”不太一樣,它關(guān)注的是事件(比如數(shù)據(jù)傳輸)的精準(zhǔn)時(shí)間。

Roberto Saracco預(yù)測(cè),6G會(huì)是一個(gè)由服務(wù)、服務(wù)交互組成的平臺(tái),它由平行網(wǎng)絡(luò)和分散控制提供支持;所謂的6G網(wǎng)絡(luò)可能只是一個(gè)概念,一個(gè)虛擬概念,不是一個(gè)可以設(shè)置邊界的真正網(wǎng)絡(luò)。正因?yàn)闀?huì)有這樣的變化,到時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施所有者、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供商、手機(jī)制造商都必須適應(yīng)新趨勢(shì),改變自身。

從技術(shù)角度看,6G會(huì)給通信工程師帶來(lái)很大挑戰(zhàn),許多技術(shù)都要革新,比如材料科學(xué)、設(shè)備科學(xué)、低能耗電路、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、生物技術(shù)、通信協(xié)議。這些還不是最大的挑戰(zhàn),最大的挑戰(zhàn)是如何管理開(kāi)發(fā)工作,只有這樣,最終的網(wǎng)絡(luò)才會(huì)具有彈性,擁有很強(qiáng)的適應(yīng)能力,可以為各種應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供支持,最終讓異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫共存。除此之外,還有一個(gè)挑戰(zhàn)也不容忽視:要讓大型6G網(wǎng)絡(luò)保持穩(wěn)定,持續(xù)以低延遲方式高速傳輸數(shù)據(jù)。所以說(shuō)6G的發(fā)展需要我們?cè)诨A(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域?qū)ふ彝黄?用新的解決方案搭建大型超穩(wěn)定低能耗通信網(wǎng)絡(luò)。