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專家預計6G將于2030年左右到來

2019-11-12 09:26 中國科技網
關鍵詞:6G通信無線網

導讀: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。當大多數人還缺一部5G手機,各國先頭研發部隊已在6G戰場集結

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。當大多數人還缺一部5G手機,各國先頭研發部隊已在6G戰場集結。近日,來自科技部網站的消息刷屏,科技部會同發展改革委、教育部、工業和信息化部、中科院、自然科學基金委召開6G技術研發工作啟動會,并宣布成立國家6G技術研發推進工作組和總體專家組。

但如科技部副部長王曦在該會議總結講話中所說:“目前全球6G技術研究仍處于探索起步階段,技術路線尚不明確,關鍵指標和應用場景還未有統一的定義。”

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,目前還不知道什么時候部署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科技日報記者采訪時表示,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,僅速度的提升沒有意義。

按照芬蘭奧盧大學發布的全球首個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,無線網絡將不再困于地面,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,后來5G的工作也基本沿著當時的方向在落實。

通信行業“預研一代、研制一代、使用一代”的重要意義正在于此,雖然很多關于6G的想法看似遙遠,但為了確立未來的競爭力,必須提前動手。

易芝玲也強調:“5G還在發展,6G被描繪得更遠。5G應用這條路會很長,未來五到十年,社會將因為5G的賦能發生多大變化,做技術的人也說不準,社會學家、經濟學家們要一起暢想。”

數字世界與物理世界深度融合

到2030年,數字世界將與物理世界深度融合,許多當前仍是幻想的場景將成為現實,人類生活將發生巨大變革。

與前幾次移動通信技術換代類似,6G的大多數性能指標相比5G將提升10到100倍,最高傳輸速率可達1Tbps,這意味著下載一部電影可在1秒內完成,而0.1ms的網絡時延人類已基本無法感知。

“可以想象,6G時代我們會發現越來越多東西擁有內生智能。”易芝玲說,“現在對5G網絡的應用還主要是連接實體,連接沒有智能的節點,未來還可以連接數字孿生和新的智能體,那是一個新世界。或許每個人都有一個虛擬雙生,或許我們的一部分會虛擬化存在。”

業界的研究已勾勒出許多6G應用場景,虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、混合現實(MR)合并為一的擴展現實(XR)服務最為人們津津樂道。

它讓地理上分散的人群可以獲得位于同一空間的感受,在現實環境中創造出的虛擬事物更可以隨人的意志變動,設備與感官無縫連接,遠程全息成為現實,這讓遠程教育、協作設計、遠程醫療、遠程辦公、高級三維模擬和訓練、國防應用具有了更深的想象空間。

易芝玲說:“5G改變社會,6G將帶來物理世界和虛擬世界的結合,這個趨勢是大家期待并認為會發生的。但未來五到十年會發展到多大規模、到什么程度,是否每個人都有一個數字孿生體存在在云上還很難說,不只是技術,還有道德、倫理的考慮。”

而要讓種種想象成為現實,我們需要一個更強大的網絡。

要解決的難題成堆

在未來10年的時間里,大量技術面臨更新迭代,雖然研發機構相繼提出了多種實現6G的技術路線,但都處于概念階段,能否落實還需驗證。

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;分布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。

當數字世界和物理世界糾纏在一起,當數據流量和連接物體大大增加,6G智能社會將更加依賴于網絡的可靠和安全。

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。

雖然較高的頻率可以實現更快采樣速率及高至厘米級別的精度,將對許多政府和行業的公共安全和關鍵資產保護解決方案產生重大影響,如威脅檢測、健康監測、面部識別和決策、空氣質量測量、氣體和毒性傳感等等。

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平方厘米面積上足以安裝1000個天線,甚至可能做到每顆芯片都有屬于自己的天線,對集成電子、新材料等技術帶來巨大挑戰。

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并行,5G領先”后,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。北京交通大學教授鐘章隊強調,新一代技術標準需要頂層設計和概念定義,在研究探索階段,首先需要弄清6G是什么,從哪來到哪去。

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。

此前,2018年12月,我國三大電信運營商、中國信通院、華為、中興等9家企業已聯手啟動了《后5G系統愿景與需求》項目。

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技術研發的系統布局,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、標準規范等諸多方面獲得突破。

而參與6G技術研發推進工作組技術子組具體研究工作的紫光展銳已率先宣布,啟動6G相關技術的預研和儲備,對太赫茲通信、軌道角動量、甚大規模天線系統、甚高通量編解碼、天地一體通信網等潛在6G關鍵技術進行探索,并制定了6G技術原型研發推進規劃。

華為的起步則更早,十年前就已投入6億美元啟動5G技術和標準的研究。

“很多基礎核心的預研,有可能不會落地6G。”王曉飛表示,不僅如此,從3G、4G、5G的演化看,隨著技術門檻不斷提高,很多曾經的參與者都將被淘汰,現在全世界真正擁有5G核心技術的沒有幾家,到6G時或許更將鳳毛麟角。

但如果沒有提前研發,下一代標準出來了,你可能連上一代產品都做不出來。


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