近期，6G很熱——工信部明確表示我國(guó)已開始基于6G網(wǎng)絡(luò)的研究，全球首個(gè)6G峰會(huì)在芬蘭召開，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)宣布開放“太赫茲”頻譜啟動(dòng)6G研究……

　　5G尚未全面實(shí)現(xiàn)商用，6G研究大幕已然開啟。

　　“搞科研一般都要超前于市場(chǎng)應(yīng)用，所謂‘使用一代、研究一代、儲(chǔ)備一代’。”相關(guān)專家認(rèn)為，我國(guó)5G研究布局較早、投入較大，已位于世界“第一梯隊(duì)”，啟動(dòng)6G研究的戰(zhàn)略意義同樣重要——為下一輪數(shù)字化提供重要的基礎(chǔ)設(shè)施。“未來誰先占領(lǐng)6G網(wǎng)絡(luò)的制高點(diǎn)，誰就能率先開啟萬物互聯(lián)的新時(shí)代。”

　　那么，未來6G會(huì)是什么樣子，將使用到哪些新技術(shù)，又會(huì)出現(xiàn)哪些開腦洞的應(yīng)用呢？

　　6G熱身：

　　面向后5G時(shí)代的需求

　　3月30日，上海虹口率先實(shí)現(xiàn)區(qū)域性5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋并開始試用；4月3日，韓國(guó)三大通訊商開通5G手機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；緊隨其后，美國(guó)威瑞森電信也推出了5G手機(jī)網(wǎng)絡(luò)。而按照此前公布的消息，我國(guó)移動(dòng)、電信、聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商今年均會(huì)開通5G試商用，明年上半年正式商用。

　　“5G當(dāng)然還會(huì)繼續(xù)往前演進(jìn)，但當(dāng)5G進(jìn)入商用階段，6G研究就應(yīng)該展開了。”東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室潘志文教授說。

　　近日，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）投票，一致決定開放“太赫茲”頻譜（95千兆赫到3太赫茲頻段），用于開展6G技術(shù)試驗(yàn)。全球首個(gè)6G峰會(huì)也于3月24日至26日在芬蘭萊維舉辦，各國(guó)200多位頂尖無線通信專家將參會(huì)闡述各自的6G愿景。而早在去年底，科技部發(fā)布的《國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“寬帶通信和新型網(wǎng)絡(luò)”重點(diǎn)專項(xiàng)2019年度項(xiàng)目申報(bào)指南建議》中，就至少有6個(gè)6G研究項(xiàng)目。

　　“目前主要進(jìn)行的是概念設(shè)計(jì)，產(chǎn)業(yè)界跟學(xué)術(shù)界聯(lián)合做一些預(yù)先的規(guī)劃或愿景。”潘志文說，業(yè)務(wù)需求的急劇增長(zhǎng)是研發(fā)6G的驅(qū)動(dòng)力之一，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)流量每年增加一倍，這意味著十年后可能會(huì)增加1000倍，屆時(shí)，即使5G已經(jīng)普及，容量也是不夠的，“所以，6G一定會(huì)到來。”

　　相關(guān)報(bào)道稱，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）已正式成立Network2030焦點(diǎn)組，探索面向2030年及以后的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展。其研究稱，屆時(shí)網(wǎng)絡(luò)所提供的新服務(wù)將包括：全息傳送（如多感全息）、高精度服務(wù)（如遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)）、最佳保障服務(wù)（如AR／VR和自動(dòng)駕駛）等，這些應(yīng)用將對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率和時(shí)延提出更高要求。

　　“研究6G，就是要完成5G未完成的任務(wù)。”潘志文舉例道，智能駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實(shí)等高端應(yīng)用必須建立在一個(gè)幾乎無盲點(diǎn)的全覆蓋網(wǎng)絡(luò)上，傳感器的數(shù)量也將是天文數(shù)字，數(shù)據(jù)量會(huì)越來越大，這就需要網(wǎng)絡(luò)具有非常高的速率和更低的時(shí)延，即提供一個(gè)更快速可靠的傳輸、收發(fā)信息的通道，“在這一點(diǎn)上，5G其實(shí)還不能一步到位，需要在6G時(shí)代得到補(bǔ)充和完善。”

　　5G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度已經(jīng)比4G快10—100倍，那6G會(huì)有多快？“會(huì)再提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，比5G快10—100倍都有可能。”潘志文預(yù)測(cè)，6G網(wǎng)絡(luò)支持的移動(dòng)速度也將會(huì)有很大的提升，5G可以支持500公里/小時(shí)的移動(dòng)速度，6G將會(huì)更高，因?yàn)楦哞F速度會(huì)提升，以后也會(huì)支持飛機(jī)的移動(dòng)速度。

　　美好愿景：

　　“空天地海一體化”全覆蓋

　　其實(shí)，早在去年12月27日，東南大學(xué)就宣布啟動(dòng)6G移動(dòng)通信先期研究，當(dāng)時(shí)，尤肖虎教授用“能上天入地下海”來形容6G。他說，6G的特點(diǎn)可以用“全覆蓋、全頻段、全應(yīng)用、強(qiáng)安全”這12個(gè)字來概括，而在追求高速率的同時(shí)，6G還將更廣泛地拓展應(yīng)用范圍，比如拓展到寬帶衛(wèi)星移動(dòng)通信場(chǎng)景。

　　韓國(guó)SK集團(tuán)信息通信技術(shù)中心也曾提出了“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，變革現(xiàn)有的移動(dòng)通信蜂窩架構(gòu)，建立空天地一體的通信網(wǎng)絡(luò)。

　　“跟5G相比，6G在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上會(huì)有變化。”潘志文教授介紹道，“現(xiàn)在5G能做到的基本上只是地面覆蓋，空中或者海洋的覆蓋還沒能做到，尤其是高空。將來6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將更加全面，高空、低空、地面、海洋都要考慮進(jìn)去，我們業(yè)內(nèi)稱之為‘空天地海一體化’全覆蓋。”

　　“空天地海一體化”全覆蓋怎樣實(shí)現(xiàn)？在全球首個(gè)6G峰會(huì)上，華為提出發(fā)射10000多顆小型低軌衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)覆蓋全球6G通信的設(shè)想，并且估算了成本——99億美元。“的確得使用到衛(wèi)星，高軌的、低軌的，這些衛(wèi)星在太空進(jìn)行多層級(jí)的覆蓋，構(gòu)成一個(gè)空中網(wǎng)絡(luò)，來支撐從地面到空中到海洋等等全面覆蓋，從而給數(shù)字地球提供一個(gè)傳輸通道。”潘志文說。

　　全覆蓋如果實(shí)現(xiàn)，將給我們帶來怎樣美好的生活場(chǎng)景呢？潘志文說，那將是一種無所不在的極致體驗(yàn)。對(duì)個(gè)人來說，未來在飛機(jī)上、游輪上可以暢通無阻地使用網(wǎng)絡(luò)，開虛擬會(huì)議時(shí)，傳輸?shù)膶⑹歉咔逦摹⒘Ⅲw的3D圖像，甚至是360度的場(chǎng)景視角，可以達(dá)到更為逼真的浸入式體驗(yàn)。“此外，還有面向無人機(jī)的應(yīng)用，可以借助6G網(wǎng)絡(luò)的低空平臺(tái)，在應(yīng)急救災(zāi)的情況下就不需要臨時(shí)組網(wǎng)。面向航天行業(yè)的應(yīng)用也是一個(gè)方向，航天飛船可以借助6G進(jìn)行信息通信，甚至太空探測(cè)也可能會(huì)依賴于6G的部分通訊功能。”

　　數(shù)字地球：

　　技術(shù)探索永無止境

　　總之，未來的網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界，而為了給數(shù)字地球提供可靠的傳輸通道，6G還有很長(zhǎng)的路要走。

　　潘志文告訴記者，每一代移動(dòng)通信技術(shù)從開始研究到技術(shù)成熟大概需要10年時(shí)間，5G從2011年開始做相應(yīng)的規(guī)劃，今年開始商用；6G才剛剛開始研究，估計(jì)要到2027年才會(huì)啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化的工作，真正商用可能要到2030年左右。“6G的關(guān)鍵技術(shù)仍在摸索之中。速率提升后，系統(tǒng)帶寬也會(huì)進(jìn)一步增加，6G要繼續(xù)往高頻段走，現(xiàn)在業(yè)界都在考慮太赫茲頻段，正在做一些預(yù)研，看看它的特性怎么樣，能不能用。此外，可見光頻段比太赫茲頻段平臺(tái)更高，它的帶寬非常寬，信號(hào)質(zhì)量比較好，也是一個(gè)重要的研究方向。在具體的技術(shù)設(shè)計(jì)上，則可能進(jìn)一步引入人工智能的概念，借助人工智能算法對(duì)整個(gè)發(fā)送端做一體化的優(yōu)化。”

　　6G研究還有三大技術(shù)難題待解：一是高頻段傳輸特性、覆蓋特性不太好的問題需要解決；二是大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)會(huì)導(dǎo)致算法的復(fù)雜度進(jìn)一步提升，天線數(shù)量的增加也會(huì)導(dǎo)致成本增加；三是要實(shí)現(xiàn)“空天地海一體化”全覆蓋，信號(hào)的傳輸距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)在，甚至可能達(dá)到上萬公里，這時(shí)候時(shí)延會(huì)急劇增加，所以怎么設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)很重要；還有，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是高度動(dòng)態(tài)化的，怎樣在移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)中保證信號(hào)高質(zhì)量的傳輸，也非常有挑戰(zhàn)性。“技術(shù)探索是永無止境的，而科學(xué)家的樂趣也在于此。”潘志文說。