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未来三年6G将迎研发窗口期

2020年07月03日 14:35 来源: 人民邮电报

5G还没规模商用,6G研发就已经启航了吗?没错,全球移动通信技术发展遵循“使用一代、建设一代、研发一代”的规律。在5G网络如火如荼建设过程中,中国、韩国、日本、美国、芬兰等国家的领先运营商、通信企业已开始进行6G技术研发,描绘6G的愿景与需求。那么,6G将有哪些新技术,带来哪些升级?

这并不意味着5G的使用寿命很短,因为一直以来,移动通信发展都是本着“使用一代、建设一代、研发一代”的规律,即目前是使用4G、建设5G、研发6G同时进行,因此,中国、韩国、芬兰、日本、美国等全球领先国家已经开始6G研发,将打造下一个“黄金十年”。

6G到底将给我们带来什么?一切还是未知数。

但从目前业内专家勾勒出的6G愿景中可以发现,如果说5G将开启万物互联的大门,那么6G将实现万物智联。6G将比5G实现更高的速率、更低的时延、更广的连接,同时将应用毫米波、太赫兹等高频资源,并充分与人工智能技术结合,实现空天地海的“无缝连接”。

6G研发启动聚焦2030年商用

“全球移动通信发展遵循使用一代、建设一代、研发一代的规律,已经开启对新一代移动通信技术(6G)的研发。”中国移动研究院副院长黄宇红表示。

今年2月,国际电信联盟ITU启动6G研发,从国际标准组织层面为6G进行顶层设计。与此同时,芬兰、韩国、美国、日本、中国等领先国家均已启动6G研发,并计划在2030年实现6G商用。

芬兰对6G技术研发动作频频。2019年3月,芬兰在芬兰奥卢大学举办全球首个6G峰会,吹响了6G研发的集结号;2019年10月,奥卢大学基于6G峰会专家的主要观点,发布全球首份6G白皮书;2020年年初,芬兰发布一项为期8年的6G研究计划,计划与韩国合作,并由诺基亚和芬兰各个研究所及大学共同研发。

韩国作为5G时代的“先行者”,在6G研发上依旧奋勇争先。2019年4月,韩国通信与信息科学研究院召开6G论坛,正式宣布组建6G研发团队,开展6G研究;2020年1月,韩国运营商LG宣布建立6G研究室,预计在2021年开始制订6G标准。

而日本宣称将在今年投入2200亿日元(折合人民币约142.79亿元)基金,用于启动日本6G研发。同时,日本电信巨头电报电话公司(NTT)和日本电子巨头日本电气株式会社(NEC)正在组建一个资本和商业联盟,共同开发6G技术。

在国内,2019年11月3日,科技部会同国家发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G技术研发工作启动会,成立6G技术研发推进工作组和总体专家组,为6G技术研发提供支撑。

同时,中国移动、中国电信、中国联通等运营商,华为、中兴、小米等通信企业均表示已开始6G通信技术的研究。诸如,华为已在加拿大渥太华的华为实验室研发6G网络技术;而中兴则组建6G预研团队,开始研究6G的原型关键技术。截至目前,中国移动研究院已经召开两次6G系列研讨会,探讨6G愿景、需求及潜在关键技术。

可见,全球6G研发大幕已经开启,但并不意味着5G的“寿命”会很短,因为全球移动通信企业均预计6G的商用时间在十年之后,即2030年。

日本运营商NTT DoCoMo在6G白皮书中提出,在2030年实现6G技术的商用化。同时,华为创始人任正非曾公开表示,对于6G研究,华为领先世界,但是华为判断6G在十年以后才会开始投入使用。此外,中兴通讯总裁徐子阳表示,6G商业模式可能在2030年后实现,中兴通讯将利用这十年时间默默耕耘,进行积累。

网络性能升级实现空天地海一体网

从2G、3G、4G到5G,每一次移动通信技术的换代,都带来了速率、时延、连接能力等性能的升级。

而网络性能的升级,推动了新应用场景的爆发,从而改变社会生活。诸如,2G时代,只能打电话、发短信;3G时代能够上网、聊QQ;4G时代,可以玩手机游戏、看直播;5G时代,4K/8K超高清直播、VR/AR、远程医疗、智能制造等应用正在兴起……

那么,6G时代,网络性能将有哪些颠覆性升级?又将给生活带来哪些改变?

日前,中国移动研究院首席专家、6G项目负责人刘光毅高度概括了6G网络性能指标,即网络峰值速率达到太字节(Tbps);用户体验速率达到千兆水平(Gbps);用户时延接近海量数据的实时处理;无线网络的可靠性接近有线传输;6G的流量密度和连接密度至少比5G高10倍甚至几千倍;支持移动高速通信,速率超过1000公里/小时,不仅支持高速铁路通信覆盖,还支持飞机覆盖;频谱效率可以提高两到三倍。

不难发现,相比5G,6G网络性能将实现颠覆性升级。从速率来看,6G的峰值速率有望达到1Tbps,用户体验速率将达到1Gbps以上,而5G的峰值速率最高为10Gpbs,用户体验速率为0.1Gbps~1Gbps;从时延来看,6G能够将时延缩减至亚秒(<1ms)级甚至是微秒(μs)级,而5G的时延为毫秒级。

在连接范围方面,5G尚聚焦在地面连接,没有实现空中、海洋连接。而6G将聚焦实现空天地海一体化网络,覆盖太空、空中、陆地、海洋等自然空间。“如果说5G是万物互联,6G则加上‘智’,智联万物,即陆地、海洋、太空等能想到的空间均实现连接。”徐子阳表示。

同时,赛迪智库无线电所发布的《6G概念及愿景白皮书》指出,6G将包含多样化的接入网,如移动蜂窝、卫星通信、无人机通信、水声通信、可见光通信等多种接入方式,将构建跨地域、跨空域、跨海域的空天海地一体化网络,实现真正意义上的全球无缝覆盖。

人工智能+太赫兹成为主角

“为了达到这些指标,6G需要在频谱使用范围、使用效率、网络架构、功能、安全性和人工智能等方面做出新的改变,以满足6G的业务和应用需求。”刘光毅表示。

同时,多数业界专家均提出,6G将充分与人工智能结合,并迈向太赫兹时代。

人工智能将充分应用于6G网络中,在赋能6G网络的同时,深入挖掘用户的智能需求,甚至每个用户都可能拥有一个数字孪生,大幅提升用户体验。

在频谱方面,毫米波、太赫兹等高频通信将成为主角。“虽然6G没有全球统一的定义,但采用毫米波以及更高的频段已经成为普遍共识。”网络通信与安全紫金山实验室副主任尤肖虎表示。

同时,中国电信首席专家毕奇也提出,目前中国电信的研究方向则是以毫米波为主频、太赫兹为次频的6G技术。

在全球移动通信发展中,中低频谱由于覆盖远,一直是移动通信发展的主要频段,但却面临资源不足的问题;而高频通信频谱资源丰富,且频谱越高速率越快,但也面临覆盖距离近的技术挑战。

太赫兹,是一种高频通信,1太赫兹=1000GHz,目前对太赫兹的研究主要在0.1THz~10THz之间,也就是频谱在100GHz~10THz之间的频段。因此太赫兹具有频率高、穿透性强等特点,能够应用于卫星通信、安全检测等场景。

中国联通网研院5G创新中心负责人冯毅表示,未来6G通信中,太赫兹通信技术将与其他低频段网络融合组网,广泛应用于地面的各种超宽带无线接入和光纤替代场景,搭载卫星、无人机、飞艇等平台,作为无线中继设备,应用于空天地海多维度一体化通信,应用于宏观到微观的多尺度通信,成为未来社会信息融合连接的重要支撑技术。

未来三年将迎来窗口期

尽管全球6G研发的号角已吹响,但作为未来十年的技术,目前6G还是镜花水月,尚不能形成统一的标准和应用场景。而随着移动通信技术迭代不断加快,未来2~3年将是6G研发的窗口期。

ITU计划在2021年上半年启动“未来技术愿景建议书”,于2023年6月完成,主要内容包含面向2030年及未来的IMT系统整体目标,如应用场景、主要系统能力等。

同时,中国移动、中兴等国内运营商和通信企业均提出未来三年将是6G技术的研发窗口期。

中兴通讯下一代无线通信技术专家方敏表示,2020年至2023年将着力研究6G网络需求、结构与使能技术。

同时,中国移动也希望在未来两到三年,完成6G愿景与需求定义,以及6G端到端潜在技术研究。(作者 王欣)

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