6G技术研发迈入技术遴选窗口期

近日,一份外媒的6G专利报道,在元宇宙、区块链、量子的舆论硝烟中,再次把6G拉回到人们的视线里。

该报道显示,面向全新的6G通信,国际上3个国家已经在专利领域上展开了激烈的竞争。其中在6G核心技术专利的申请数量上,中国占比在40%左右,处于领先于全球的地位,美国在35%左右,而日本接近10%。同时,该媒体也提到了一个事实:在6G的时代中掌握越多的相关专利,在话语权上的优势也就更高。

这是大众热衷讨论的科技博弈。

但引起ICT产学研兴奋的却是关于6G的另一个消息:随着一份网络白皮书的发布,中国在6G研发上迈入了技术遴选窗口期,八大业务场景、12大潜在技术,都被正式提上了6G日程。

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6G脉络首次明晰

2020年底,太原卫星发射中心用长征六号运载火箭发射了一颗命名为“电子科技大学号”的试验卫星。从四川媒体到全国媒体,都不约而同地以“全球首颗6G试验卫星”报道了该新闻。从媒体到大众,纷纷对“未来我国有望在6G市场保持技术领先地位”给予了超乎5G当年的期望。

2021年,在中国大规模地建设5G网络之时,很多国际企业、运营商也开始把研究内容向6G倾斜。

在9月16日的IMT-2030(6G)推进组6G研讨会上,中国通信标准化协会副理事长兼秘书长,同时也是6G推进组咨询委员会委员的闻库直言,从产业技术培育来看,世界各国都已把太赫兹作为6G重要技术演进方向。

“但太赫兹要想真正发挥应用价值,至少需要1GB以上的带宽,才能实现大通量的模数转换信号处理能力,但毫米波频段的类似问题还没有完美解决,所以发展太赫兹技术的前提是把毫米波培养成熟,不然就像小孩还没有走稳就开始跑。”

通俗一点说,如果把现有5G的中低频、毫米波频段,比喻为无线电频段上“人人可见的楼梯甚至高层电梯”,那么太赫兹波起点就是100GHz(0．1THz),几乎就是高耸入云的“天梯”。

这种超高频段的太赫兹波穿透性强且能量很小,与微波技术相比看东西更清楚,与可见光比更“透视”,与红外光“嗅觉”更灵敏,相较之X光更安全,不会破坏生物组织……所以在医疗诊断、天文、物体成像、工业探伤、宽带移动通信、雷达探测等众多领域,太赫兹波都显示出了非凡的科学价值及实用前景。

也因此,在6G进入技术遴选期的当下,该技术也被视作最关键的6G技术之一。不过闻库也说,全球6G发展尚处于早期阶段,关键6G是什么、用来干什么、采用什么技术来实现,目前业界尚未形成共识。

“在技术预研中多种树,切勿操之过急开始砍树,不宜对6G技术路线过早盖棺定论,避免影响6G创新发展。”

据IMT-2030(6G)推进组组长王志勤称,现在整个6G研究还处在“非常初始的初期阶段”,目前聚焦了四大领域、超过十个技术方向,太赫兹通信是6G大家提到最多的技术方向,随着毫米波的不断应用,朝着更高的频谱发展也是业界共识。

“虽然频率的丰富带来了更多的应用场景,包括感知定位的能力进一步加强,但也对很多器件、实践和处理能力带来了更多的挑战。针对太赫兹通信,我们一方面分析更多新的应用场景,另一方面对太赫兹信道建模也进行了一些基础性的研究,关键技术领域也有大量和其它技术的结合以及算法的研究,最终太赫兹真正的商用和6G的使用很大程度上取决于器件和产业的成熟性,以及业务需求的迫切性和场景。”

王志勤和中国移动研究院副院长黄宇红,也都特别提到了近期大火的元宇宙。

“5G是人人、人物互联,6G逐渐增加更多的智能体,同时从万物互联实现万物智联,更多地实现物理世界和虚拟世界的共生发展过程。”王志勤说,“最近大家提到元宇宙概念比较多,其实也是虚拟世界和物理世界更多的交互和未来的共存共生过程。”

“未来我们不仅会有物理世界,也将有数字世界,一方面是对物理世界的孪生世界,另一方面也会演变成所谓的元宇宙和平行世界。提及元宇宙,黄宇红说,“可能这个元宇宙不仅是对现实世界的模拟和仿真,更重要的是自身也已经有很多的变化,也是和物理世界、虚拟世界交互发展,这对6G的发展有非常大的驱动力。”

9月15日当天,6G推进组网络技术组正式发布了一份《6G网络架构愿景与关键技术展望》白皮书,并与产业界合作伙伴共同发起“DOICT融合的6G网络架构”发展倡议。

从业务驱动、DOICT融合驱动、IP新技术驱动三方面,这份白皮书阐述了6G网络架构演进的驱动力,提出6G网络架构设计原则包括“2个坚持”和“4个转变”,即“坚持网络兼容”“坚持智简设计”,以及“集中向分布转变、增量向一体转变、外挂向内生转变、地面向泛在转变”。

白皮书还重点阐述了分布式自治的6G网络架构愿景,并对6G网络的12个潜在关键技术进行了介绍,包括算力网络(CFN)、空天地一体化组网等。
可以说,一个明确了驱动力、网络架构设计方向、潜在关键技术的6G图谱,已经正式浮出水面。

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终端厂商眼里的6G

研讨会上,vivo通信研究院秦飞的一段演讲勾起不少人的想象。

vivo曾对新入职的八百多名应届生以“数字生活2030+”为题出了个命题作文,写出他们自己的创意和想象的世界,意外的是,一个出自文科生的《数字生活2030+》,给很多人留下深刻印象。

在这个想象中的2030年,女主角展开一场毕业旅行,采用的是Follow Me的快递模式,一个无人机就把高科技的泳衣送到海滩,女主角穿上高科技的泳衣,戴上AI眼镜,游泳时可以知道自己的泳姿和标准的泳姿差异是什么,应该往哪个方向调整,AI眼镜甚至能读懂情绪,还让女主角收获了一份爱情。

在这个未来世界,人们每一件衣服可以是定制的,基于智能连接和数字化之后的敏捷工厂可以让每个人都能够量身定制自己的衣服,并且不是大家想像中那么贵。

在家里,一个机器人可以完成80%以上的家务。在社区,通过虚拟现实和很多方式让邻里之间的关系变得更加融洽,不再像从前一样邻居如同路人。

而在出门时,一辆辆无人驾驶车,基于智能化的连接可以实现未来交通模式的巨大变化,各个部门把数据打通以后共享专车和车位,也不再有停车难、打车难的烦恼。

那时候的孩子,所有的学习过程都是被记录的,再加上对人脑认知的提升,教育过程都是个性化的,作业也是个性的,并且教育评估也是数字化的,可以不再有考试和测验。孩子甚至可以在森林公园上生物课,戴着VR眼镜找到很多生物,中午坐在一起边吃午餐边通过虚拟全息方式投影自己做出的作业结果。

这样的畅想也让终端企业开始思索如何应对6G的各种可能性。

“我们针对连接神经末梢提出了几个挑战:大连接、多形态、成本体积功耗优化和泛在覆盖。作为交互的媒介,显然未来的终端需要应对用户之间身临其境地交互,这对带宽、延时和流量都有巨大的要求,也会对可靠性和鲁棒性要求进一步提高,包括接口和控制的功能也会更加丰富。”

作为数字和物理世界和服务的入口,终端也面临着按需服务的挑战。

OPPO研究院标准研究部部长杨宁,对零功耗看得更为长远。

“未来实现零功耗可以基于两项技术,一是把供给中的无线能量收集起来为终端做服务,二是反向散射通信,利用空间内的无线信号把有用的IoT信号附加上去,这种方式的好处是能够非常好地支持未来智能网络数据收集的作用。大家都知道碳中和的概念,零功耗也将变得比以往更为必要。因为这是不需要电池的,可以极大地减少我们对IoT终端的维护成本。”

杨宁也提出了一个问题,未来太赫兹和可见光覆盖范围有限,如果还要服务智能体这类新型终端的话,连接的状况和业务的需求如何进行匹配?事实上是需要系统的设计来做这件事情,需要网络和终端一起形成协同。

从网络到终端,运营商和产业链也不禁发出自问:6G到底是继承性的一代还是颠覆性的一代?到底是颠覆还是继承?

或许在6G业务场景浮出水面后,这类问题才能得到答案。