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未來三年6G將迎研發窗口期

2020年07月03日 14:35 來源: 人民郵電報

5G還沒規模商用,6G研發就已經啟航了嗎?沒錯,全球移動通信技術發展遵循“使用一代、建設一代、研發一代”的規律。在5G網絡如火如荼建設過程中,中國、韓國、日本、美國、芬蘭等國家的領先運營商、通信企業已開始進行6G技術研發,描繪6G的愿景與需求。那么,6G將有哪些新技術,帶來哪些升級?

這并不意味著5G的使用壽命很短,因為一直以來,移動通信發展都是本著“使用一代、建設一代、研發一代”的規律,即目前是使用4G、建設5G、研發6G同時進行,因此,中國、韓國、芬蘭、日本、美國等全球領先國家已經開始6G研發,將打造下一個“黃金十年”。

6G到底將給我們帶來什么?一切還是未知數。

但從目前業內專家勾勒出的6G愿景中可以發現,如果說5G將開啟萬物互聯的大門,那么6G將實現萬物智聯。6G將比5G實現更高的速率、更低的時延、更廣的連接,同時將應用毫米波、太赫茲等高頻資源,并充分與人工智能技術結合,實現空天地海的“無縫連接”。

6G研發啟動聚焦2030年商用

“全球移動通信發展遵循使用一代、建設一代、研發一代的規律,已經開啟對新一代移動通信技術(6G)的研發?!敝袊苿友芯吭焊痹洪L黃宇紅表示。

今年2月,國際電信聯盟ITU啟動6G研發,從國際標準組織層面為6G進行頂層設計。與此同時,芬蘭、韓國、美國、日本、中國等領先國家均已啟動6G研發,并計劃在2030年實現6G商用。

芬蘭對6G技術研發動作頻頻。2019年3月,芬蘭在芬蘭奧盧大學舉辦全球首個6G峰會,吹響了6G研發的集結號;2019年10月,奧盧大學基于6G峰會專家的主要觀點,發布全球首份6G白皮書;2020年年初,芬蘭發布一項為期8年的6G研究計劃,計劃與韓國合作,并由諾基亞和芬蘭各個研究所及大學共同研發。

韓國作為5G時代的“先行者”,在6G研發上依舊奮勇爭先。2019年4月,韓國通信與信息科學研究院召開6G論壇,正式宣布組建6G研發團隊,開展6G研究;2020年1月,韓國運營商LG宣布建立6G研究室,預計在2021年開始制訂6G標準。

而日本宣稱將在今年投入2200億日元(折合人民幣約142.79億元)基金,用于啟動日本6G研發。同時,日本電信巨頭電報電話公司(NTT)和日本電子巨頭日本電氣株式會社(NEC)正在組建一個資本和商業聯盟,共同開發6G技術。

在國內,2019年11月3日,科技部會同國家發展改革委、教育部、工業和信息化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開6G技術研發工作啟動會,成立6G技術研發推進工作組和總體專家組,為6G技術研發提供支撐。

同時,中國移動、中國電信、中國聯通等運營商,華為、中興、小米等通信企業均表示已開始6G通信技術的研究。諸如,華為已在加拿大渥太華的華為實驗室研發6G網絡技術;而中興則組建6G預研團隊,開始研究6G的原型關鍵技術。截至目前,中國移動研究院已經召開兩次6G系列研討會,探討6G愿景、需求及潛在關鍵技術。

可見,全球6G研發大幕已經開啟,但并不意味著5G的“壽命”會很短,因為全球移動通信企業均預計6G的商用時間在十年之后,即2030年。

日本運營商NTT DoCoMo在6G白皮書中提出,在2030年實現6G技術的商用化。同時,華為創始人任正非曾公開表示,對于6G研究,華為領先世界,但是華為判斷6G在十年以后才會開始投入使用。此外,中興通訊總裁徐子陽表示,6G商業模式可能在2030年后實現,中興通訊將利用這十年時間默默耕耘,進行積累。

網絡性能升級實現空天地海一體網

從2G、3G、4G到5G,每一次移動通信技術的換代,都帶來了速率、時延、連接能力等性能的升級。

而網絡性能的升級,推動了新應用場景的爆發,從而改變社會生活。諸如,2G時代,只能打電話、發短信;3G時代能夠上網、聊QQ;4G時代,可以玩手機游戲、看直播;5G時代,4K/8K超高清直播、VR/AR、遠程醫療、智能制造等應用正在興起……

那么,6G時代,網絡性能將有哪些顛覆性升級?又將給生活帶來哪些改變?

日前,中國移動研究院首席專家、6G項目負責人劉光毅高度概括了6G網絡性能指標,即網絡峰值速率達到太字節(Tbps);用戶體驗速率達到千兆水平(Gbps);用戶時延接近海量數據的實時處理;無線網絡的可靠性接近有線傳輸;6G的流量密度和連接密度至少比5G高10倍甚至幾千倍;支持移動高速通信,速率超過1000公里/小時,不僅支持高速鐵路通信覆蓋,還支持飛機覆蓋;頻譜效率可以提高兩到三倍。

不難發現,相比5G,6G網絡性能將實現顛覆性升級。從速率來看,6G的峰值速率有望達到1Tbps,用戶體驗速率將達到1Gbps以上,而5G的峰值速率最高為10Gpbs,用戶體驗速率為0.1Gbps~1Gbps;從時延來看,6G能夠將時延縮減至亞秒(<1ms)級甚至是微秒(μs)級,而5G的時延為毫秒級。

在連接范圍方面,5G尚聚焦在地面連接,沒有實現空中、海洋連接。而6G將聚焦實現空天地海一體化網絡,覆蓋太空、空中、陸地、海洋等自然空間?!叭绻f5G是萬物互聯,6G則加上‘智’,智聯萬物,即陸地、海洋、太空等能想到的空間均實現連接?!毙熳雨柋硎?。

同時,賽迪智庫無線電所發布的《6G概念及愿景白皮書》指出,6G將包含多樣化的接入網,如移動蜂窩、衛星通信、無人機通信、水聲通信、可見光通信等多種接入方式,將構建跨地域、跨空域、跨海域的空天海地一體化網絡,實現真正意義上的全球無縫覆蓋。

人工智能+太赫茲成為主角

“為了達到這些指標,6G需要在頻譜使用范圍、使用效率、網絡架構、功能、安全性和人工智能等方面做出新的改變,以滿足6G的業務和應用需求?!眲⒐庖惚硎?。

同時,多數業界專家均提出,6G將充分與人工智能結合,并邁向太赫茲時代。

人工智能將充分應用于6G網絡中,在賦能6G網絡的同時,深入挖掘用戶的智能需求,甚至每個用戶都可能擁有一個數字孿生,大幅提升用戶體驗。

在頻譜方面,毫米波、太赫茲等高頻通信將成為主角?!半m然6G沒有全球統一的定義,但采用毫米波以及更高的頻段已經成為普遍共識?!本W絡通信與安全紫金山實驗室副主任尤肖虎表示。

同時,中國電信首席專家畢奇也提出,目前中國電信的研究方向則是以毫米波為主頻、太赫茲為次頻的6G技術。

在全球移動通信發展中,中低頻譜由于覆蓋遠,一直是移動通信發展的主要頻段,但卻面臨資源不足的問題;而高頻通信頻譜資源豐富,且頻譜越高速率越快,但也面臨覆蓋距離近的技術挑戰。

太赫茲,是一種高頻通信,1太赫茲=1000GHz,目前對太赫茲的研究主要在0.1THz~10THz之間,也就是頻譜在100GHz~10THz之間的頻段。因此太赫茲具有頻率高、穿透性強等特點,能夠應用于衛星通信、安全檢測等場景。

中國聯通網研院5G創新中心負責人馮毅表示,未來6G通信中,太赫茲通信技術將與其他低頻段網絡融合組網,廣泛應用于地面的各種超寬帶無線接入和光纖替代場景,搭載衛星、無人機、飛艇等平臺,作為無線中繼設備,應用于空天地海多維度一體化通信,應用于宏觀到微觀的多尺度通信,成為未來社會信息融合連接的重要支撐技術。

未來三年將迎來窗口期

盡管全球6G研發的號角已吹響,但作為未來十年的技術,目前6G還是鏡花水月,尚不能形成統一的標準和應用場景。而隨著移動通信技術迭代不斷加快,未來2~3年將是6G研發的窗口期。

ITU計劃在2021年上半年啟動“未來技術愿景建議書”,于2023年6月完成,主要內容包含面向2030年及未來的IMT系統整體目標,如應用場景、主要系統能力等。

同時,中國移動、中興等國內運營商和通信企業均提出未來三年將是6G技術的研發窗口期。

中興通訊下一代無線通信技術專家方敏表示,2020年至2023年將著力研究6G網絡需求、結構與使能技術。

同時,中國移動也希望在未來兩到三年,完成6G愿景與需求定義,以及6G端到端潛在技術研究。(作者 王欣)

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