6G,一定要再等十年? | 亿欧问答

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5G/通信
亿欧
刘玉豪
2020-02-29 · 23:06
[ 亿欧导读 ] 在通信主导权争夺日益激烈以及新技术更新迭代迅猛的当下,5G各方主角还未唱罢退场,6G的“战争”硝烟却已然打响。
科技,亿欧智库,智库观点 图片来自“123RF”

移动通信技术到目前为止经历了五代,从通信技术历史发展来看,2G通信以后,大约每十年左右移动通信技术就会更新换代。2019年,5G通信技术进入了规模化商业应用前夜,2020年将面临大规模投资建设。在此背景下,作为5G通信技术的下一代承接,6G通信技术研发的重要性就显得愈发迫切,其实早在2017年,6G通信的初级研发便已经开始上路。

亿欧智库最新发布的《2020技术趋势报告》中,通过技术筛选以及关键性指标测评,将6G通信技术列为2020年之后的重点发展趋势。之所以6G会成为接下来的趋势性技术,从亿欧智库的评判依据来看,主要是从通信技术的发展原理出发。

目前,5G通信的技术原理已经趋于成熟并开始商业化,虽然5G技术与商业场景的应用结合还有待大规模开发,但从产业链整体划分来看,此部分属于下游场景应用的探索。因此,从通信技术的整体宏观发展趋势来看,6G更符趋势性技术发展的基本条件。

赛道抢跑,已经开始

2017年9月,欧盟便最先启动了为期3年的6G基础技术研究项目,主要任务是研究可用于6G通信网络的下一代向前纠错编码技术、高级信道编码以及信道调制技术。

2018年9月,在美国洛杉矶举行的2018美国移动世界大会上(MWCA),美国联邦通讯委员会(FCC)委员首次在公开场合展望6G,其演讲中提出6G将迈向太赫兹(THz)频率,同时会引入基于区块链的动态频段共享技术。

2019年1月,韩国LG电子公司宣布将启动6G通信技术的研究;3月,美国FCC决定开放“太赫兹波(THz)”频率段,启动6G研究;6月,韩国SK电信公司和诺基亚以及爱立信签署了合作协议,三家公司将联合开发6G通讯技术;8月,华为在位于加拿大渥太华的研发中心里开始6G网络研究。

2019年11月,中国科技部会同发展改革委、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,标志着中国6G技术研发工作正式启动;日本经济产业省确定将在2020年为NEDO(日本新能源产业技术综合开发机构)设立2200亿日元的基金预算,主要用于启动6G研发。

在5G通信上,中国华为在技术方面占据了主导权,美国、日本、韩国等国家并不具备相关优势,因此便想通过6G研发,进行跨越式发展并进行赶超。所以从世界通信市场上来看,6G赛道的抢跑已经开始。

原理概念,由点突破

技术原理方面,5G与6G的差别究竟在哪里?首先要从美国FCC决定通过开放“太赫兹波(THz)”频率段研究6G说起。太赫兹实际上是一个频率单位,太赫兹波是指频率在0.1~10 THz范围内的电磁波,波长在0.03~3mm之间,1太赫兹(THz)等于1000吉赫兹(GHz)。

太赫兹在长波段与毫米波相重合,在短波段与红外光相重合,太赫兹波在整个电磁波谱中处在微波与红外波之间,兼有微波和光波的特性,是一个非常特殊的存在。正是因为其特殊性,使其在高速无线通信领域具有频谱资源宽、高速数据传输能力强、通信跟踪能力和抗干扰能力强、穿透性强等特点,是大容量数据实时无线传输最有效的技术手段。

更通俗来讲,目前我国三大运营商的4G主力频段位于1.8GHz-2.7GHz之间,5G的主流频段则在3GHz-6GHz之间,都属于毫米波范围。无线网络的速度要想更快,带宽和频率就要不断提升,这就意味着6G网络必然要使用更高的频段来承载,并超出毫米波范围。目前国际电联已将0.3THz~3THz的频段定义为太赫兹辐射,相比其原有定义范围更小,更适合6G通信应用。

6G通信频谱.png

除此之外,全球首份6G白皮书对6G网络提出的核心关键指标还包括:峰值传输速率达到100Gbps(吉比特每秒)–1Tbps(太比特每秒);室内定位精度达到10厘米,室外为1米;无线电延迟0.1毫秒;通信设备中断机率小于百万分之一;连接设备密度达到每立方米过百个。

然而,如果要实现目前所提出的6G初级指标,就需要新的收发机架构和计算模式。同时,现在5G所使用的大规模多输入多输出(MIMO)天线的能效也将面临巨大的挑战,所以对于半导体、光学材料来说将是一个不小的改变,但这也为新材料、新技术的出现使用提供了新机会。

比如日本电报电话公司(简写为NTT)最新提出了“ IOWN”构想,全称为“ Innovative Optical&Wireless Network”,即半导体、个⼈人电脑、服务器、传输系统等设备的信息流通完全由光来承担,以此支撑6G的信息处理,通过光半导体使通信电力消耗减少到现在的100分之1。美国InterDigital公司在首届6G峰会上展示了超低功耗、无电池传感器技术,并提出了一些超低功耗对制造工艺、材料的要求。

由于6G通信目前仍处于研发初期,并无完整统一的技术应用方案,韩国移动通讯运营商SK电讯最先提出了 “太赫兹+去蜂窝化结构+高空无线平台”的技术方案;美国贝尔实验室也提出了“太赫兹+网络切片”的技术路线;华为在加拿大渥太华启动6G网络研究后,提出了6G时代通过大脑意念控制联网物品,以及利用WIFI、基站进行无线充电等概念。

以上方案在技术细节上都需要长时间试验验证,不过,从方案路线上可以看出,6G技术将朝着海陆空全方位一体化网络覆盖发展。

6G关键指标及应用示意图.png

商业应用,深化创新

5G技术虽然定义了eMBB(增强型移动宽带)、uRLLC(超高可靠与低延迟的通信)和mMTC(大规模机器类通信)三大应用场景。但是,从具体的商业垂直场景覆盖来看,5G网络还是很难做到全球化、全天候辐射。

因此,从商业角度来看,6G通信网络技术将会加强现有远程教育、远程医疗、远程办公、远程操控等领域的应用;无所不在的全覆盖网络推动联网自动驾驶安全可靠运行,包括自动驾驶汽车、飞行器、船只等将使客运出行和运输物流变得更加智能高效。

同时,在全球卫星系统的联动支持下,空天地一体化网络还能实现天气预测、自然灾害预警等,催生海量应用场景诞生。而到那时,VR(虚拟现实)、AR(增强现实)和MR(混合现实)技术将合并到XR(扩展现实)技术中,通过可穿戴设备产生感知错觉的交互机制,从而实现全新的商业化场景应用,催生新的商业经济模式。

按通信技术发展规律来看,6G网络的商业化应用至少在2027-2030年之间。但在通信主导权争夺日益激烈以及新技术更新迭代迅猛的当下,不排除技术方面的突破从而加速6G到来。5G时代下,各方主角还未唱罢退场,6G的“战争”硝烟却已然打响。

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