什么是6G？碾壓5G沒壓力 還要等10年

5G已經開始部署,那么6G呢?它是怎樣的技術?什么時候到來。不用懷疑,最終6G肯定會取代5G,6G不是功能性技術,它現在還處在早期研發階段。2019年,愛立信CTO Erik Ekudden接受采訪時曾說:“現在談6G還有點太早。”目前大家關注的重點是5G。但是Erik Ekudden還補充說,對于移動產業而言,無論什么時候研究下一代技術都不會算早。

既然大家剛剛才開始研究6G,它什么時候推出呢?Erik Ekudden解釋說,可能還要等大約10年6G才會到來。2019年9月,華為創始人任正非也曾告訴CNBC,說現在6G還處在早期研發階段,至少還要等10年才會到來。日本NTTDoCoMo也是這樣認為的。NTTDoCoMo在2020年1月公布的白皮書中指出,移動連接技術會以相對穩定的速度進化,2000年代早期出現3G,2010年出現4G,2020年推廣5G,所以NTTDoCoMo認為到了2030年6G將會迎來黃金時代。

6G速度有多快

抱歉,到現在為止,我們無法確切知道6G到底有多快。最終5G標準將會由ITU來制定,2012年ITU開始為5G制定標準,最近才確定下來,也就是IMT-2020標準。

雖然ITU還沒有為6G劃定標準,但是專家已經開始猜測6G速度有多快。悉尼大學Mahyar Shirvanimoghaddam博士認為,6G的速度可以達到每秒1TB。我們用5G下載Netflix電影時,下一部只有幾秒,如果用6G下載,一秒可以下載142小時的電影。

2019年5月時,ITU曾經談論過IMT-2030標準,它描述的網絡是混合網絡,相當于5G升級版本,并非針對全新的6G網絡。

6G會帶來怎樣的變化

研究人員和科學家都在說,6G將會超越有線網絡,設備以分散型網絡的形式聯結并變成天線,網絡不會由單一網絡運營中心控制。由于設備超級快,當6G到來時,設備與設備瞬間連接變成可能。

5G時代,有些應用將會慢慢流行,比如無人駕駛汽車、無人機、智能城市,到了6G時代,這些應用將會變得更強大;與此同時,6G還會孕育一些科幻應用,比如將人腦與計算機連接,觸摸控制系統也會大大增強。NTTDoCoMo暢想6G時表示:“我們可以將穿戴設備、微型設備植入人體,讓網絡實時對接人體,同時還可以為人類思維提供支持,這是完全有可能的。”

NTTDoCoMo還認為,由于6G的到來,一些科幻場景將會變成現實,感應接口讓感官變得栩栩如生,很難區分真與假。到時,低能耗將會成為重點,網絡將會覆蓋海洋和太空。

最值得期待的應用

2019年行業曾經公布一份報告,對6G技術進行展望,當中提到6G時代三大最有前景的應用:

——XR

5G時代的XR技術仍然會有諸多限制,到了6G時代它會進一步發展。真正的沉浸XR體驗要求我們拿出一套解決方案,將工程要求(無線、計算、存儲)與感知要求(來源人類感知、生理機能)融合。在工程流程(計算、處理)中,我們要將最小和最大感知需求考慮進去。

——CRAS

所謂CRAS就是互聯機器人和自主系統,包括無人機配送系統、無人駕駛汽車、無人機機群、汽車車隊、自主機器人等。CRAS將會成為6G時代最重要的應用之一。

——BCI

BCI就是無線腦機交互技術。在醫療環境中,人類可以通過用腦植入物控制假肢和附近計算設備,這種技術我們已經看到過。到了6G時代,無線腦機界面和植入技術將會進一步發展,找到更多應用場景。到時,我們將會通過分散設備與環境及其它人交流,有些設備戴在身上,有些植入體內,還有一些融入周邊環境。

上面的三大應用實現任何一個都將會給人類帶來新一輪革命。

都有誰在開發6G

就像5G一樣,所有大企業和政府機構都在研究6G,有些已經開始討論計劃。例如,日本最近制定了6G項目,2020年1月時還曾開會宣布說要協助制定6G標準,為研究工作貢獻力量。

2019年11月,中國成立一個6G研究團隊。芬蘭也設立了6G Flagship項目,它得到了諾基亞、奧盧大學及其它組織的支持。2019年芬蘭曾舉行6G Summit會議,2020年3月準備再次召開,會上將會討論標準及其它6G問題。

在韓國,三星和LG都建立了6G研發中心,SK電信、諾基亞、愛立信圍繞6G展開合作。華為在加拿大建有研發中心,它已經在那里開始研究6G技術,任正非證實,華為的5G與6G研究是同時進行的,很久之前華為就在研究6G了。

2019年2月,美國總統特朗普曾表示,在5G和6G方面,美國要加快行動,越快越好。

挑戰

最終,6G數據可能會在很高的頻段上傳輸,不過頻段越高傳輸的距離越短,只是數據帶寬更高。換言之,無線頻率越高,傳輸的信息越多,但傳輸時沒有低頻率那么可靠,信號容易被阻擋。

對于6G通信概念架構師來說這是一大挑戰,大家也已經提出一些解決方案。6G Flagship研究人員Matti Latva-aho說:“如果想讓速度達到1Tbps,收發器必須引入全新架構,計算也要引入全新架構。當THz應用到來時,不論是半導體、光學還是材料方面,都會有很多的機會出現。技術越來越復雜,我們需要開源平臺,用它培育下一代硬件和軟件解決方案。”

從本質上講,6G需要我們用全新的眼光審視技術。到時,網絡將會跳出傳統基礎傳輸架構的范疇,部署更多低能耗天線,它們離用戶更近。此時,每一臺聯網設備既是設備本身,又是天線。EIT Digital專家 Roberto Saracco解釋說:“網絡的概念就是一堆線纜互聯,到時這種概念將會消退,數據與語義連接將會霸占舞臺。在成群的設備中,網絡智能將會冒出頭來。”他認為6G將會在真正的設備網絡上運行,傳統基站無法滿足需求。到了6G時代,給網絡帶來變革的不是網絡運營商,而是企業。不只如此,一些核心技術將會飛速擴散,比如反向散射技術,也就是讓低能耗設備通過RF信號連接起來。

Keysight Technologies通信戰略集團總裁Satish Dhanasekaran認為:“進入6G時代,即時通信、AR體驗將與今天完全不同,它們將會消除遠程溝通障礙。”在有些應用中人不是端點,比如工業自動化、自主系統、大型傳感器網絡,一旦6G到來,精準定時將會成為關鍵特點。ITU管這種技術叫“Time Engineered Communications”,5G的目標是將延遲時間盡可能縮短,而6G時代的“Time Engineered Communications”不太一樣,它關注的是事件(比如數據傳輸)的精準時間。

Roberto Saracco預測,6G會是一個由服務、服務交互組成的平臺,它由平行網絡和分散控制提供支持;所謂的6G網絡可能只是一個概念,一個虛擬概念,不是一個可以設置邊界的真正網絡。正因為會有這樣的變化,到時基礎設施所有者、物聯網設備提供商、手機制造商都必須適應新趨勢,改變自身。

從技術角度看,6G會給通信工程師帶來很大挑戰,許多技術都要革新,比如材料科學、設備科學、低能耗電路、數據簡化技術、網絡技術、生物技術、通信協議。這些還不是最大的挑戰,最大的挑戰是如何管理開發工作,只有這樣,最終的網絡才會具有彈性,擁有很強的適應能力,可以為各種應用開發提供支持,最終讓異構網絡無縫共存。除此之外,還有一個挑戰也不容忽視:要讓大型6G網絡保持穩定,持續以低延遲方式高速傳輸數據。所以說6G的發展需要我們在基礎科學領域尋找突破,用新的解決方案搭建大型超穩定低能耗通信網絡。