5G未完又來6G? 全球“6G接力賽”大盤點在這里!
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本文為「海派第一線」系列第8期。
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今年3月17日，全球6G無線峰會將在芬蘭舉行。該峰會從去年開始，聚集全球各國的專家、學(xué)者，探討6G的概念與世界各產(chǎn)業(yè)發(fā)展對6G的需求。作為全球著名通信廠商諾基亞總部所在國，芬蘭已將其北部最大的城市奧盧作為其6G的研發(fā)中心，希望利用諾基亞的行業(yè)優(yōu)勢與研究人員的學(xué)術(shù)優(yōu)勢在6G領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位。那么，究竟6G與5G有什么區(qū)別，要解決的核心問題是什么？各國在這個新興領(lǐng)域又有哪些重要動作？
芬蘭首屆6G無線峰會，圖片來自網(wǎng)絡(luò)
萬物互聯(lián)，6G將使人們“擺脫”智能手機
峰會上，研究者們發(fā)布了《6G無線普世智能的關(guān)鍵驅(qū)動因素與研究挑戰(zhàn)》(Key Drivers and Research Challenges For 6G Ubiquitous Wireless Intelligence)，探討了6G希望解決的、5G所不能解決的挑戰(zhàn)。
首先是速度和頻譜。5G使用的是毫米波，比4G使用的波長短很多，較短的波長意味著5G可以比4G更快地傳輸大量數(shù)據(jù)，而6G的更高頻率除了提供明顯更好的吞吐量外，還將實現(xiàn)比5G更快的采樣速率，因此，可以認(rèn)為，6G將帶來比5G更快捷的速度。
與5G運行的常用GB級別的速度相比，6G有望支持每秒1TB(Tbps)的速度。這種級別的容量(Capacity)和延遲(Latency)將是前所未有的，并將擴(kuò)展5G應(yīng)用的性能與范圍，以支持無線識別、感測和成像領(lǐng)域中越來越多的創(chuàng)新應(yīng)用。
此外，5G時代，移動邊緣計算（MEC）被認(rèn)為是5G網(wǎng)絡(luò)的補充。但是到了6G時代，MEC將內(nèi)置于所有6G網(wǎng)絡(luò)中。也就是說，到部署6G網(wǎng)絡(luò)時，邊緣和核心計算將更加無縫地集成為組合的通信/計算基礎(chǔ)架構(gòu)框架的一部分。隨著6G技術(shù)的投入運營，許多優(yōu)勢將會凸顯出來，例如6G將大大推動人工智能新系統(tǒng)的發(fā)展，同時創(chuàng)造很多人工智能領(lǐng)域的新應(yīng)用。
在應(yīng)用方面，研究員們認(rèn)為，6G將使人們完全擺脫智能手機的使用。現(xiàn)在我們的大多數(shù)數(shù)據(jù)都是使用智能手機來讀取與消化的。而在未來，一切都將可以被連接，并且每一個物體都將由數(shù)據(jù)驅(qū)動，擁有極強的數(shù)據(jù)處理能力和標(biāo)準(zhǔn)的增強現(xiàn)實接口，在需要時會彈出，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。因此，智能手機的概念將逐漸消失，取而代之的將是新一代的人機交互界面。
在5G時代，5G技術(shù)的重點是創(chuàng)造一個全面的感知系統(tǒng)（Perceptual Sensory System），讓人們更快速、有效的獲取信息，使用智能工具。而在6G技術(shù)的支持下，一個整合的、有感知與反饋能力的神經(jīng)系統(tǒng)(Perceptual Nervous System)將被構(gòu)建。這個系統(tǒng)將整合更強大的人工智能的能力以及無線智能感知體系，將從而讓整個人機交互系統(tǒng)提供智能反饋的效率、精準(zhǔn)性更高。
例如，在5G網(wǎng)絡(luò)的普及下，汽車與交通行業(yè)正在經(jīng)歷新的變革。幾種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運而生：例如專用短程通信(Dedicated Short-Range Communications)和車聯(lián)網(wǎng)(Vehicle to X) 等等。但是大量的數(shù)據(jù)需要在車輛高速行駛時的極短往返時間進(jìn)行通信共享以實時更新路況和危險信息，并更新高精地圖。在6G網(wǎng)絡(luò)的帶寬和速度下，V2X技術(shù)可以得到更有效地連接與發(fā)揮。
在智能醫(yī)療方面，5G為人們帶來了豐富多彩的物聯(lián)網(wǎng)健康監(jiān)控方案，可以監(jiān)控如溫度、心率、葡萄糖水平等。但自動反饋系統(tǒng)的功能需要具備超高的安全性與可靠性，以及完備的通訊體系。相比于5G，6G將帶來更完備的通信基礎(chǔ)設(shè)施，助力智慧醫(yī)療領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步突破。
6G時代物體的交互構(gòu)想，圖片來自網(wǎng)絡(luò)
在6G時代，我們與運營商的關(guān)系也會改變。我們可能不會再向6G的運營商購買手機，而是購買一個基站服務(wù)，使得每個房屋或辦公樓實質(zhì)上成為自己的通信運營商，以處理大量設(shè)備和數(shù)據(jù)進(jìn)行連接。
那么，各國在布局6G方面都有哪些動作了呢？
芬蘭：正制定行業(yè)發(fā)展目標(biāo)，開放國際合作
除了每年定期會舉辦的6G無線峰會外，芬蘭的奧盧大學(xué)也開啟了一項名為“6G Flagship”的6G研究計劃。6G Flagship目前包括了來自澳大利亞，中國，歐洲和美國的大學(xué)的專家，共同致力于6G通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，使得這些通信技術(shù)可以提供“即時、無限的無線連接”，與4G到5G過渡的情況一樣，該小組正在計劃通過開發(fā)“超高頻”的無線帶寬技術(shù)擴(kuò)展帶寬到5G容量的1000倍， 突破5G的覆蓋范圍。
目前，6G Flagship的主要研究方向包括無線連接(WirelessConnectivity)、設(shè)備與電路技術(shù)(Devices and Circuit Technology)、分布式計算(Distributed Computing)和服務(wù)與應(yīng)用(Service & Applications)四大板塊。
6G Flagship也提出了三個主要的目標(biāo)，要求在進(jìn)一步完善5G技術(shù)的落地的同時開始發(fā)展6G技術(shù)：1. 支持行業(yè)進(jìn)一步完善5G技術(shù)，并尋找新的商業(yè)模式，從最先進(jìn)的技術(shù)中獲得最大的收益。2. 加速社會數(shù)字化。通過與現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)合作并促進(jìn)新形式，增強5G垂直領(lǐng)域?qū)I(yè)知識的建設(shè)以及進(jìn)一步發(fā)展這些生態(tài)系統(tǒng)方面的影響。3. 開發(fā)實現(xiàn)6G所需的基本技術(shù)，通過基礎(chǔ)研究使開發(fā)出的行業(yè)原型得到科學(xué)的驗證。
6G Flagship 官網(wǎng)
韓國：產(chǎn)學(xué)結(jié)合，電信巨頭紛紛設(shè)立研發(fā)中心
在地球的另一邊，電信巨頭三星也已在首爾南部設(shè)立了新的研發(fā)中心，名為Advanced Communication Center(高級通訊研究中心)。一位不愿意透露姓名的三星官員表示，目前的電信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)隊已經(jīng)擴(kuò)大，并已開始對6G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。
三星官方表示將繼續(xù)致力于下一代技術(shù)的研發(fā)，例如太赫茲范圍的無線通信、使用RF材料的先進(jìn)組件以及電信與計算的融合技術(shù)等等，并預(yù)計比4G LTE快100倍，比5G快5倍。
與此同時，韓國其他的電信巨頭也著手了6G領(lǐng)域的布局：LG電子宣布了領(lǐng)導(dǎo)6G全球標(biāo)準(zhǔn)化并通過研究中心創(chuàng)造新商機的戰(zhàn)略,并與韓國高級科學(xué)技術(shù)學(xué)院（KAIST）攜手建立了LGE-KAIST 6G研究中心。該中心設(shè)在韓國大田市尤城區(qū)的KAIST研究所中。美國第二大移動運營商KT Corp也與首爾國立大學(xué)（SNU）簽署了一項協(xié)議，以合作進(jìn)行6G研究。
LG與KAIST簽署合作協(xié)議，圖片來自網(wǎng)絡(luò)
中國：政府主導(dǎo)研發(fā)工作，華為中興成立研究部門
中國科技部已在2019年11月發(fā)布了消息，宣布推動6G的技術(shù)研發(fā)工作，同時成立6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專家組，其中，推進(jìn)工作組由相關(guān)政府部門組成，職責(zé)是推動6G技術(shù)研發(fā)工作實施。總體專家組由來自高校、科研院所和企業(yè)共37位專家組成，主要負(fù)責(zé)提出6G技術(shù)研究布局建議與技術(shù)論證，為重大決策提供咨詢與建議。
中國的電信巨頭華為也響應(yīng)了國家的號召，宣布華為已經(jīng)在加拿大啟動了6G移動網(wǎng)絡(luò)的研究，并已于加拿大多所大學(xué)的研究者展開了洽談。任正非也在近日的一次公開會議中表達(dá)他對6G技術(shù)的看法：“6G主要是帶寬更寬了，但是覆蓋能力不夠，它是毫米波，覆蓋距離比較短。這有賴于傳播技術(shù)中的理論突破、技術(shù)突破，6G才能走向?qū)嵱茫覀児烙嬓枰?0年。” 針對尚未完善的6G技術(shù)，任正非也表示華為采取了5G與6G同時推進(jìn)的戰(zhàn)略。同時中興通訊也已成立先進(jìn)技術(shù)小組，目前共有100至200名研究人員正在努力致力于超越5G技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)。
華為加拿大研發(fā)中心，圖片來自網(wǎng)絡(luò)
美國：政府開放6G頻譜，電信巨頭與大學(xué)初步試水
在美國，雖然政府并未宣布官方的6G研發(fā)計劃，但是美國政府對6G的研發(fā)非常重視。經(jīng)過一致投票，F(xiàn)CC正在開放用于實驗?zāi)康牡摹疤掌澆ā鳖l譜，范圍約在95吉赫茲（GHz）至3太赫茲（THz），為公司測試和銷售5G以上的技術(shù)的無線設(shè)備提供了合法途徑。
FCC主席Ajit Pai,圖片來自網(wǎng)絡(luò)
一些公司與研究機構(gòu)已經(jīng)開始涉足了6G領(lǐng)域的初步研發(fā)。例如，在弗吉尼亞理工大學(xué)布拉德利分校，電氣與計算機工程系副教授Walid Saad的團(tuán)隊已經(jīng)發(fā)表了標(biāo)題為“《6G無線系統(tǒng)的愿景：應(yīng)用程序，趨勢，技術(shù)和開放研究問題》的白皮書。Saad認(rèn)為每一代通訊系統(tǒng)的發(fā)展需要十年的研究，而早期愿景對推動研究很重要。Saad正在與國際研究者合作，在其協(xié)議棧和設(shè)備之間集成人工智能概念, 使得6G系統(tǒng)智能化，可實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)與維持功能。
各個電信巨頭公司也在6G領(lǐng)域開始了首要布局，例如測試儀器制造商泰克(Tektronix)、IEMN(法國研究實驗室)和日本電報電話公司（NTT)共同宣布開發(fā)100 Gbps的 “無線光纖” 解決方案。索尼，NTT和英特爾也宣布建立合作伙伴關(guān)系，共同致力于6G移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)，預(yù)計將在2030年左右推出。
速度與新應(yīng)用：6G引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變化
總的來講，6G將對行業(yè)產(chǎn)生很大的影響：首先，更高的頻率將實現(xiàn)更快的采樣率，因此可以對傳感、成像和定位等領(lǐng)域帶來精度與速度上的大大提升。另一方面，6G可以提供積累信息所必需的通信和數(shù)據(jù)收集手段，這不僅可以使政府的公共安全和很多行業(yè)，例如威脅與健康監(jiān)測、特征和面部識別、執(zhí)法和社會信用體系等領(lǐng)域的資產(chǎn)保護(hù)解決方案可以被進(jìn)一步完善，而且還可以促進(jìn)人工智能與高性能計算（HPC）等相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。
根據(jù)各個國家與研究機構(gòu)的說法，6G有望在2030年實現(xiàn)商用。移動通訊技術(shù)的迭代時間在逐漸縮短，就像《人類簡史》的作者尤瓦爾.赫拉利所描述的那樣，人與物的界限將逐漸消失，世界將變成一個由數(shù)據(jù)驅(qū)動的互聯(lián)體。那么6G能否為我們帶來這樣一個新的數(shù)據(jù)世界呢？我們拭目以待。
關(guān)于6G技術(shù)的發(fā)展你有什么好的想法嗎？快來評論區(qū)討論吧！
(本文作者：Frank Chen；?編輯：SV Insight)
參考鏈接：
1.?https://www.cnbc.com/2019/11/07/china-starts-6g-development-having-just-turned-on-its-5g-mobile-network.html
2.?https://research.samsung.com/next-generation-communications
3.?https://venturebeat.com/2019/03/15/fcc-opens-95ghz-to-3thz-spectrum-for-6g-7g-or-whatever-is-next/
4.?https://www.ynharari.com/topic/power-and-imagination/
5.?https://wireless.engineering.nyu.edu/5g-and-6g-applications/
6.?https://vtnews.vt.edu/articles/2019/06/eng-ece-saad-wireless-networks.html
7.?https://www.microwavejournal.com/blogs/9-pat-hindle-mwj-editor/post/33081-g-research-gets-underway-this-year
8.?https://new.qq.com/omn/20191107/20191107A03MB200.html
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