从5G到6G,还有多远的路要走?
2020-08-26 08:44:00  来源:新华日报  
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配图:视觉中国

站在5G技术迅速普及的当下,你是否也开始畅想6G时代的“奇幻”生活?在5G向B5G(超5代移动通信)、6G发展的过程中,还有多远的路要走?今年以来,关于6G的消息不断:ITU(国际电信联盟)发布了6G研究时间表,第三代合作伙伴计划(3GPP)预计2025年左右启动6G标准研制,芬兰奥卢大学成立6G Flagship(旗舰)组,韩国三星、中国紫金山实验室相继发布6G研究白皮书……在各方力图在6G领域加快布局的同时,业内人士指出,干好5G,迎接6G,是现阶段整个产业链的发力方向,实现6G重塑世界的愿景,需要推动6G理念的进一步完善和落地。

干好5G,迎接6G

4G改变生活,5G改变社会,6G到底改变什么?

“有人说叫改变世界,也有人说叫改变一切能改变的、改变更大的可能性。”中国移动通信集团有限公司党组成员、副总经理高同庆说,6G给人们带来了充分的想象空间,比如关于6G应用的畅想,便有孪生体域网、超能交通、通感互联网、全息通信等。

高同庆拿孪生体域网举例:5G主要实现人体的健康检测和疾病的初级预防,6G再往前走一步,通过对现实世界人体的数字重构,实现人体生命体征全方位精准监测、靶向治疗、病理研究和重疾风险预测等,为人类健康生活提供保障。他还特别指出,“超能交通”有别于“智能交通”,将来6G所带来的将不限于当前交通模态下的智慧演进,而是“超乎想象”的。

7月14日三星发布的《下一代超连接体验》白皮书也展望,在6G技术的支持下,真正沉浸式的扩展现实体验(XR)将成为可能,移动设备将可以投射出高保真的全息图像,而数字孪生(digital replica)技术的瓶颈也将被消除。相比较于AR/VR,XR又将是一种怎样的体验?视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉乃至情感将通过高保真XR充分被调动,用户将不再受到时间和地点的限制,以“我”为中心享受虚拟教育、虚拟旅游、虚拟运动、虚拟绘画、虚拟演唱会等完全沉浸式的全息体验……

“6G的服务对象将从物理世界的人、机、物拓展至虚拟世界的‘境’,通过物理世界和虚拟世界的连接,实现人—机—物—境的协作,满足人类精神和物质的全方位需求。”赛迪智库无线电管理研究所编写的《6G概念及愿景白皮书》则描画出这样一个更“科幻”的世界,在人—机—物—境完美协作的基础上,来探索新的应用场景、新的业务形态和新的商业模式。

“人们希望6G能够在2030年实现重塑世界、达到更加美好的生活愿望,但是有一个观点,干好5G,迎接6G,这才是现阶段整个产业链应该做的事。”高同庆说,要实现6G重塑世界,一方面仰望星空是一件非常美好的事情,一方面也要把脚踩在地上,推动6G的理念进一步地完善和落地。他认为,6G创新突破需要用好三个公式,求极限、求交集、求并集,要实现不仅仅是某一个领域的突破,而是实现一个全学科的6G,“6G将会推动全学科,包括基础理论的重大变革。”

移动通信发展有着“使用一代、建设一代、研发一代”的规律,现在布局6G研究,将会挖掘出一些先进技术应用在5G演进系统,对5G向B5G、6G发展具有重要意义。

“我们在两年多前就已开始布局6G研发,目前已经有一支150人左右的队伍,是专职队伍,不包含学生,来从事6G方面的研究。”紫金山实验室首席科学家、东南大学移动通信国家重点实验室主任尤肖虎教授说。

近日,紫金山实验室集中发布多项成果,其中包括联合多家单位构建的全球首个数据驱动的B5G网络智能开放平台。相较于5G,该成果在高清视频传输、无人机通信、机器人通信等典型应用场景中能够显著提升传输速率、扩大容量、降低时延等性能。该平台开放可编程,正向6G持续演进,将为B5G、6G发展提供重要的基础支撑。

融合“一星多网”,实现“天地耦合”

6G已成为世界各先进国家与经济体投入巨资和人力展开先期研发的热点。紫金山实验室积极承担6G研究的战略任务,并联合国际国内24家科研单位,于近期发布《6G无线网络:愿景、使能技术与新应用范式》白皮书。

“什么是6G?我们在白皮书上给出了自己的一些理解。我们认为,6G将在5G的基础上进一步拓展、拓深移动互联网的应用,并且拓展移动物联网的应用边界和范畴,它的关键技术指标和能力将得到大幅的提升。”尤肖虎举例,6G的连接力度,传输时延将会有18倍量级的提升,更为重要的是,它将实现卫星和地面移动设备的融合,能够把现有的移动通信覆盖范围从20%不到拓展到80%、90%,甚至更多。“概括起来,我们将会有4大新的应用范式,也就是全覆盖、全频谱、全应用、强安全。”

尤肖虎进一步解释,所谓全覆盖,就是天空一体融合,6G无线通信网络将不仅仅局限于陆地无线通信网络,需要通过卫星、无人机(UAV)等非陆地网络作为有效补充,构建空天地海一体化网络;全频谱,是指全频谱资源将被充分挖掘用来进一步提升数据传输速率和连接数密度,包括sub-6GHz、毫米波、太赫兹、光频段;全应用,则是指6G将支撑各行各业的应用,由于超异构网络、多种通信场景、大量天线单元、大带宽、新的服务需求的出现将产生海量数据,6G将借助人工智能与大数据技术实现一系列智能化应用;强安全被放在一个突出的位置,尤肖虎强调,网络安全在建设6G网络之初就要被考虑在内并加强。

“现在中国进入5G时代,5G运用在地球陆地上,大部分又作用于陆地上的城市中,所以5G通信最终的效果是体现在对地球6%左右的土地上的公益活动、教学活动、人工智能物联网的活动……这是远远不够的。”中国科学院院士、中国工程院院士李德仁认为,要努力把5G发展成6G,覆盖到地球的陆海空天,地面的5G网要和天上的高轨、中轨、低轨卫星通信网连在一起。

在5G向6G发展的过程中,通信、导航、遥感卫星的一体化集成已成为一个重要议题。李德仁说,目前我国的卫星导航发射到北斗三代,总共45个卫星在太空中,这能给全球任何一个地方的人提供实时位置、轨迹导航和时间标准;遥感方面,我国用一个重大专项500个亿的研究跟北斗(卫星项目)同步进行,完成了中国的卫星对地球的观测,也达到了世界最好的水平。“各领域的专家应联合在一起,实现通信、导航、遥感卫星一体化,探讨如何把天上的‘一星多网’融合,实现‘天地耦合’。”

占领6G制高点,需攻破核心技术

科技进步之所以值得期待,是因为它总能给予人们无限可能的未来。但是,从1G开始,每一代移动通信技术的发展都要依托前一代核心技术的演进,因此打好5G“地基”,才能建设好6G“大楼”。

我国5G研究布局较早、投入较大,已位于世界“第一梯队”,这为6G研究打下了坚实的基础。去年11月份,我国科技部就已经启动了6G的专项研发,美国、欧盟、日本、韩国在6G方面也已经起步。未来谁先占领6G网络的制高点,谁就能率先开启万物互联的新时代。

“今年2月,ITU(国际电信联盟)发布了6G研究时间表,今后三年全球将在6G的发展愿景和关键技术指标方面达成统一。”尤肖虎说,借助东南大学在器件方面的优势以及毫米波国家重点实验室,希望补齐毫米波方面的一些短板,目前,紫金山实验室在毫米波芯片以及大规模相控阵方面的研究已取得了一定的进展。此外,还有一项成果是贝叶斯芯片(贝叶斯处理器),“我们发现到了5G和6G,基站处理变得越来越困难,我们有白盒化,但是成本非常高。”尤肖虎说,团队通过研究发现,无论是5G还是6G,实际上它的关键信号处理问题都是满足贝叶斯模型的,“我们发现80%、90%的信号可以通过贝叶斯进行实现,它的应用范围可以非常宽。”

三星《下一代超连接体验》白皮书预测,2025年将启动6G技术的标准化,2028年投入商用,2030年正式提供服务,但想要充分发挥6G网络的性能,还需要克服诸多问题,比如如何突破移动设备现有计算能力的限制、用户数据的安全和隐私如何保障等,并提出,人工智能(AI)应在6G技术开发的初始阶段就进行介入,要实现6G网络中“无处不AI”,具体包括:服务器、核心网各自AI以及两者联合AI,基站、终端各自AI以及两者联合AI,服务器、核心网、基站、终端的端到端AI,这种“综合AI”将可以大幅加快解决技术问题和推进技术发展的速度。

紫金山实验室发布的6G研究白皮书则认为,为了满足2030年及之后的未来网络需求,6G无线通信网络将依赖于新的使能技术,如新颖的空口与传输技术、网络架构至关重要,包括波形设计、多址接入、信道编码、多天线技术、软件定义网络、网络功能虚拟化以及云/雾/边缘计算等。

“我们近三年的总体任务,就是‘211’,即‘两芯一网一星’。一是在网络构架方面引入了一个无蜂窝的构架,毫米波芯片非对称的构架,另外就是关于太赫兹可见光,即组网的问题。”谈及紫金山实验室在6G研发上的规划,尤肖虎如是说。记者 蔡姝雯 张 宣

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