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    1. 6G技術路線游走在內卷和務實之間

      2022-04-08 11:34 來源:中國電子報作者:劉晶

      “我還沒有用上5G,你們又開始談論6G?”在以6G為主題的內容下面,這樣的網友回復并不少見。從2020年5G在中國開始大規模建設開始,到現在5G簽約用戶超過7億,但如果讓消費者說5G和4G的業務體驗有什么大的不同,大部分消費者的感受除了網速快一些,其他差別甚微;另一方面,作為5G應用的突破重點,垂直行業的5G應用在一些領域中初見成效,有了些規模,但遠沒有到爆發階段。

      現在談論6G,無論是需求還是技術方向都有些像霧里看花。但6G的研究熱情一直高漲,不僅在中國,全球亦如此,對6G的技術研究項目繁多、期望值甚高。因此,到底6G要實現什么功能,應用于什么場景,采用什么技術,結合5G的進展,6G技術目前既是創新源頭也是爭議焦點。

      進擊的全球6G

      從2020年開始,針對6G的研究就已經啟動。因為從2G、3G、4G到5G,大約每十年移動通信技術更新一代。業界許多人相信這是一個規律,按此規律,到2030年6G將登臺商用。業內專家認為移動通信的發展規律也可以用“商用一代、研究一代、儲備一代”來概括。因此,當2020年5G在全球開始商用,6G研發就提上了議事日程,而一些6G技術應該早于此的數年前就開始有所儲備。

      世界主要國家和地區均已啟動6G研究。歐盟提出相對清晰的規劃路線圖,在2020年第三季度完成了6G產學研框架項目;芬蘭發布了6G白皮書《面向6G泛在無線智能的驅動與主要研究挑戰》,對于6G愿景和技術應用進行了系統性展望;韓國政府提出“引領6G商業化”目標,計劃2028年實現全球第一個6G商業用;日本發布B5G推進戰略目標2025年完成6G基礎技術研究,2030年商用;美國也從2018年開始6G研究,前期研究包括對6G芯片的研究,并在空天海地一體化通信特別是衛星互聯網通信開展研究實踐。

      中國在“十四五”規劃綱要中明確提出,要“前瞻布局6G網絡技術儲備”,先后成立國家6G技術研發推進工作組和總體專家組、IMT-2030(6G)推進組,推進6G各項工作。

      6G研究首先要確定的是需求和應用場景,這同時要參考現有技術是否能夠實現需求。如3G在研究之初確定的應用場景是在傳語音的基礎上能夠傳輸圖片和視頻,傳輸速率要在1Mbps~10Mbps。4G的應用場景要實現對高清視頻的傳輸,傳輸速率要在10Mbps~100Mbps。5G的應用場景則分為三種,一種是實現對VR/AR類視頻的傳輸,傳輸速率在100Mbps~1Gbps;一種是實現工業場景的應用,網絡要有確定的低時延和高可靠保障;還有一種是萬物互聯的應用,可以支持每平方公里接入百萬級物聯網終端。

      IMT-2030(6G)推進組在2021年發布的《6G總體愿景與潛在關鍵技術白皮書》中對6G愿景做了這樣的描述:6G將在5G基礎上從服務于人、人與物,進一步拓展到支撐智能體的高效互聯,實現由萬物互聯到萬物智聯的躍遷,最終助力人類社會實現“萬物智聯、數字孿生”美好愿景。

      該《白皮書》進一步描述,未來6G業務將呈現沉浸化、智慧化、全域化等發展趨勢,形成的沉浸式云XR、全息通信、感官互聯、智慧交互、通信感知、普惠智能、數字孿生、全域覆蓋等八大業務應用。通信感知、普惠智能、數字孿生等智慧化業務應用借助感知、智能等全新能力,在進一步提升6G通信系統性能的同時,還將助力完成物理世界的數字化,推動人類進入虛擬化的數字孿生世界。

      6G愿景下的新技術

      前幾代移動通信發展事實已經證明,預測十年后的應用,是一件吃力不討好的事情?!拔覀兲岬脑妇?,有些是能實現的,更多的是需要我們夠一夠才能實現的,還有一些是6G實現不了的,以后可能會實現?!敝袊こ淘涸菏繌埰皆谡?G愿景與關鍵技術時,為愿景的“不保真”做了伏筆。

      在這樣的愿景設計下,哪些技術會成為關鍵?

      中國工程院院士張平認為,6G可以達到“靈”的境界,可以提供虛擬的物理空間、行為空間和精神空間。與5G時的通信、計算、控制相比,6G增加了第四個緯度——意識。意識會貫穿6G,表現在認知能力、內省能力和決策能力都更智能。提升意識需要算力的支持,6G的算力將比現在有百倍的提升。

      與5G相同的是,6G技術目前主要涉及6G空口、6G網絡架構兩大方面。

      張平說,從6G空口技術看,目前技術方向既有對傳統技術的增強,也有創新技術。創新技術有基于AI的通信、新的通信感知功能、語義通信技術等,傳統技術增強會體現在頻譜、天線、多址、調制和編碼等多個方面。太赫茲無線通信,可見光通信技術、動態頻譜共享技術、全自由度雙工、超大規模天線技術、智能超表面技術、無蜂窩大規模MIMO、NOMA技術(非正交)、新一代波形技術(對高速移動場景和高吞吐量場景采用不同的新波形)、新一代信道編碼技術都在研究視野中。這些技術面臨的挑戰也不小,是需要夠一夠才能實現的。例如太赫茲通信,頻譜越來越寬導致對器件的要求越來越高,太赫茲超大規模的MIMO和超小的等離子體天線單元都是支持太赫茲技術的器件,如果6G采用太赫茲,這兩個將成為關鍵器件。

      在6G網絡架構上,中國工程院院士劉韻潔認為需要重點考慮6G網絡的需求和目標,未來的新業務需要網絡提供海量連接、高性能端到端傳輸時延、網內計算緩存及靈活接入處理能力,需要網絡架構做出變革。全息通信、AR/VR、元宇宙等業務的發展,對網絡提出了一系列新的要求與挑戰,面向6G的未來網絡將有巨大前景。確定性、可編程、云化、一體化安全也將成為未來網絡的重要發展趨勢,未來將從承載、管控、業務等方面,全方位提升網絡能力。

      在6G空口與網絡架構之外,6G時期的天地空一體化網絡也是備受關注的應用熱點和技術熱點。

      6G愿景與實用性在“撕扯”

      在研究這些新興的通信技術的同時,對技術的可用性、實用性的質疑,也不絕于耳。中國電信研究院專家委副主任楊峰義的質疑和建議代表了運營商的角度。楊峰義說:“搞6G不可能脫離5G的現實,在網絡系統中技術嚴重過剩。標準寫了很多,但從結果看一些是沒有用的,有些標準雖然有用,但使用價值很低,而這會導致我們的設備成本增加?!?/p>

      “未來愿景的認識和現實是脫節的,我們太容易把10年、20年、30年后的事情放到今天來看,我們認為萬物互聯已經到時候了,但實際情況并沒有那么理想,過早的把未來的愿景搬到今天來實現,導致研究與現實脫節,使很多系統在苦苦地掙扎,我們應該吸取教訓?!睏罘辶x說,“通信系統越來越沉重,最后結果就是一層一層建下去,導致新業務做不好、業務重疊,客戶體驗差?!?/p>

      “我們對行業應用的認識太淺了,在5G時我們說垂直行業應用是藍海,但現在看很多行業5G是匹配不上的,希望我們在做6G時要做一些變革。所謂的技術驅動最后可能導致網絡越來越重,而在大特性上又對運營商沒有吸引力,這樣就有問題了?!睏盍x峰說,“我們希望網絡不要簡單地做加法?!?/p>

      定義6G時,移動性是基本保證。楊義峰表示,在挖掘高頻毫米波、太赫茲的同時,也注重真正發揮頻段的優勢,要提供服務、提供價值,這才是我們要關注的,中國基礎電信運營商的頻段是低、中、高頻都有,希望6G要把三個頻段做整體考慮;網絡要輕量化,在特殊場景下輕量化網絡實現即插即用;網絡要可編程和定制化,其中可編程比智能化更有意義。

      中國工程院院士鄔賀銓則從更深層的需求角度提出一系列觀點,如6G不需要把在5G已經接近光速的基礎上再提高10到100倍當成主要目標;大熱的元宇宙不是6G應用的剛需;6G需要研究如何為工業應用劃分專用的頻率;低頻段的挖潛應該是6G研究的著力點;而6G研究的痛點則是如何實現低成本的智簡網絡。

      “我們國家重視6G的研究理所當然,但也要清醒認識到,不能因為競爭就不深入對6G的需求做研究,不下決心做長期的顛覆性原創技術研究,急于跟國外搶進度,脫離市場需要,反而容易被動?!编w賀銓說。

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