網絡延遲從毫秒降到微秒級 各國“先頭部隊”已集結 6G將於2030年左右到來

如中國工程院院士鄔賀銓所說,人類對產業和技術的需求無止境。當大多數人還在為要不要換一部5G手機而猶豫不決時,各國先頭研發部隊已在6G戰場集結。

6G將沒有覆蓋盲點

5G已在全球開始商用,按照業界認同的每10年移動通信將迭代的規律看,6G或將在2030年左右出現。

中國移動研究院首席科學家易芝玲說:“移動通信技術的迭代不單純由技術決定,包括很多因素,目前還不知道什麼時候部署6G,但迭代的時間一定會越來越短。”

天津大學計算機科學與技術學院教授王曉飛在接受記者採訪時表示,6G除非在如太赫茲、空天地、水下、物理層、基礎材料等特別核心的領域產生積極作用,如果僅是速度的提升就沒有意義。

按照芬蘭奧盧大學發佈的全球首個6G白皮書(《KEY DRIVERS AND RESEARCH CHALLENGES FOR 6G UBIQUITOUS WIRELESS INTELLIGENCE》,以下簡稱白皮書)所描述,除了傳輸能力顯著提升,無線網絡將不再困於地面,而將實現地面、衛星和機載網絡的無縫連接。6G將幾乎沒有“盲點”。

“我們在2011年就開始了5G的預研工作。當時4G在標準落實階段,距離商用還遠。”易芝玲回憶,沒有量化指標,沒有清晰的5G需求,但他們已感受到產業鏈的缺失,後來5G的工作也基本沿著當時的方向在落實。

6G,到底有多6?

“在6G時代,或許我們在飛機上也能上網,同時不會影響飛行安全。登山運動員在登山遇到危險時,可實時發送位置信息與求救信號,不會出現時延。在海上航行時,船上的工作人員也不用擔心與陸地失聯,6G可保證其實時通信。”這是南京航空航天大學電子信息工程學院常務副院長吳啟暉描繪的,用衛星、航空平臺、艦船搭建起的一張連接空、天、地、海的通信網絡。而支撐該網絡的核心技術,就是6G。

6G將致力於打造一個集地面通信、衛星通信、海洋通信於一體的全連接通信世界。今後,沙漠、無人區、海洋等眼下移動通信的“盲區”有望實現信號覆蓋。

“6G網絡的速度將比5G快100倍,幾乎能達每秒1TB,這意味著下載一部電影可在1秒內完成。因為速度快,無人駕駛、無人機的操控都將非常自如,用戶甚至感覺不到任何時延。”吳啟暉說。

6G帶來的通信變革,不僅體現在網速上,用戶的交互體驗也將得到大幅提升:單位時間內信息傳輸容量將更大,傳輸時延也會變得更短。有專家認為,將來6G將會被用於空間通信、智能交互、觸覺互聯網、情感和觸覺交流、多感官混合現實、機器間協同、全自動交通等場景。

要解決的難題成堆

白皮書提出了以下方向:無線連接是利用太赫茲(THz)甚至更高頻率無線電波實現通信;分佈式計算則是通過人工智能、邊緣計算等算法解決大量數據帶來的時延問題;設備硬件主要面向太赫茲通信,研發對應的天線、芯片等硬件;服務應用則是研究6G可能的應用領域。

與此同時,白皮書系統闡述了6G的核心驅動力及面臨的挑戰。

頻率越高,單位時間所傳輸的數據量就越大,而為了讓網速變得更快,我們使用的無線頻率在不斷升高,太赫茲頻段就是比5G頻率高出許多的頻段。

但是,太赫茲頻段通信技術尚不成熟,而且,隨著波段頻率的增加,天線體積將越來越小,4平方釐米面積上足以安裝1000個天線,甚至可能做到每顆芯片都有屬於自己的天線,這將對集成電子、新材料等技術帶來巨大挑戰。

而最大的挑戰可能與能耗有關。當數據海量增長,當越來越多的數據在小型設備中打包和處理時,能源和功耗就變得特別有挑戰性。

6G的研發

將是組團的國家行為

經歷了“1G空白,2G跟隨,3G突破,4G並行,5G領先”後,在6G領域有更大的作為,顯然已不僅僅是中國通信業的目標。

如今,美國、中國、日本、韓國、芬蘭等國家都已踏上6G研發賽道,科學家們試圖為6G找到一條明確的發展之路。

王曉飛認為,核心技術需要投入的經費特別多,一定是組團的國家行為,一定是要上升到國家戰略。6G更是如此,它跳出了移動通信對城市、鄉村的業務覆蓋訴求,它所瞄準的很多空間都具有很強的戰略意義。

下一步,科技部將會同有關部門組織總體專家組系統開展6G技術研發方案的制訂工作,開展6G技術預研,探索可能的技術方向。通過6G技術研發的系統佈局,凝練和解決移動通信與信息安全領域面臨的一系列基礎理論、設計方法和核心技術問題,力爭在基礎研究、核心關鍵技術攻關、標準規範等諸多方面獲得突破。

6G

第六代移動通信系統(6th generation mobile networks,或6th generation wireless systems),簡稱6G,是指第六代移動通信技術,是5G系統後的延伸。6G的傳輸能力可能比5G提升100倍,網絡延遲也可能從毫秒降到微秒級。2018年芬蘭開始研究6G相關技術,年底邀請媒體聆聽其針對6G網絡所引導的研究與工作進展,2019年3月24日至26日在芬蘭拉普蘭舉行關於6G的的國際會議。

發展歷程

2018年3月9日,工信部部長苗圩表示中國已經著手研究6G。

2019年3月15日,美國聯邦通訊委員會(FCC)一致投票通過開放“太赫茲波”頻譜的決定,以期其有朝一日被用於6G服務。

2019年11月3日,科技部會同發改委、教育部、工信部、中科院、自然科學基金委在北京召開6G技術研發工作啟動會,宣佈成立國家6G技術研發推進工作組和總體專家組。

除中美兩國外,歐盟、俄羅斯等也正在緊鑼密鼓地開展相關工作。

綜合人民日報、央視財經、科技部網、科技日報、科普中國等報道


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