关于6G技术的五个重要问题

　　作者：是德科技Jessy Cavazos

　　在5G轰轰烈烈展开部署的同时，对下一代技术的研发工作也已经拉开帷幕。6G无线技术承诺创造更美好的未来，其中一个目标就是实现人类社会、物理世界和数字世界的融合。通过融合，6G有望为实现联合国可持续发展目标提供巨大助力。

　　本文回答了关于6G的一些常见问题，并深入介绍了6G愿景以及如何实现这些关键目标。

　　什么是6G?

　　简而言之，6G是用于蜂窝网络的第六代无线通信标准，将接替当前的5G（第五代）标准。不过，研究界并不指望6G技术取代前几代技术。相反，新旧技术会共存协作，合力改善我们的生活。

　　虽然6G在某些方面可以借鉴5G，但想要满足更先进的技术需求，彻底改变我们与世界的连通方式，还有很多空白技术需要从头开始研发。

　　第一个有待提升的领域是速度。从理论上讲，5G可以实现20 Gbps的峰值数据速率，不过迄今为止测试中记录得到的最高速度只有8 Gbps左右。在6G中，随着我们开始采用更高频率（100 GHz以上），目标峰值数据速率将达到1,000 Gbps（1 Tbps），这足以支持立体视频等使用场景，提供增强的虚拟现实体验。

　　实际上我们已经展示过310 GHz频率的空中接口传输，其峰值速度高达150 Gbps。

　　除了速度之外，6G技术还会带来另一个关键优势：极低的延迟。这意味着通信的时延可以降至极低，让物联网（IoT）和工业应用能够尽情释放其潜力。

　　6G技术将提供增强的连通性，赋能未来的物联网创造更多奇迹。现在的5G能够支持每平方千米（或0.38平方英里）范围内同时连接100万台设备，6G会将这个数字提升至1000万台。

　　但是，6G带给我们的不仅仅是更快的数据速率和更低的延迟。下面我们就来探讨几项对新一代无线通信有重大影响的新技术。

　　6G技术的用户是谁？使用场景有哪些？

　　在5G中，我们开始看到机器对机器通信的兴起，而6G有望推动其更上一层楼。大众都将成为6G的最终用户，越来越多的设备也将如此。这种转变不仅会影响到人们的日常生活，也会给企业和整个行业带来变革。

　　除了为最终用户提供更快的浏览速度之外，我们还可以期待通过仿佛身临其境的、有触觉的体验来增进人与人的交流。例如，爱立信就预测会诞生“感官互联网”，即有可能以数字方式让人们感受到气味或味道。新一代移动网络联盟（NGMN）的一份报告称，全息远程呈现和立体视频（我们可以将其视为3D视频）也将成为一种使用场景。这一切都是为了让虚拟现实、混合现实和增强现实融入我们的日常生活。

　　6G技术可能会对企业和行业产生更大的影响，归根到底会造福我们这些最终用户。机器届时将能够同时处理几百万个连接，完成它们现在还无法胜任的任务。

　　NGMN报告预计，6G网络将实现超高准确度的定位和跟踪。这可能会带来多方面的进步，例如允许无人机和机器人运送货物和管理制造工厂；改善数字医疗保健和远程健康监测；以及加强数字孪生的使用。

　　数字孪生将发展成为一个值得关注的使用场景。某些行业可以借助这个重要工具来有效地解决工厂或特定机器的问题，类似的好处不胜枚举。我们可以试想一下创建整个城市的数字孪生，并对复制对象展开测试来评估哪些解决方案最适合交通管理的情景。新加坡政府已经着手构建一个3D城市模型，为未来实现智慧城市做准备。

　　如何才能实现6G?

　　创造新世界需要采用新技术。在边缘计算、人工智能（AI）、机器学习（ML）和网络切片等领域，6G无疑可以从5G中受益匪浅。与此同时，我们还需要彻底变革才能满足新的技术要求。

　　首先是应了解如何在亚太赫兹频率范围内运行。5G需要在24.25 GHz至52.6 GHz的毫米波（mmWave）频段内运行才能完全发挥其潜力，而新一代移动连通性很可能会转向采用100 GHz以上的频率，即亚太赫兹频率，甚至可能会进入真正的太赫兹频率。

　　为什么要了解这个？随着频率增长，信号波会展现出不同的特性。5G之前的蜂窝通信仅使用6 GHz以下频谱，信号最远可以传播10英里。在毫米波频段，信号传播距离急剧缩减到1,000英尺左右。6G建议使用的亚太赫兹信号传播距离往往更小，只有几十到几百英尺而不是上千英尺。

　　话虽如此，我们可以使用新型天线来尽量扩大信号的传播距离。天线的尺寸与信号波长成正比，因此频率越高，波长越短，天线的尺寸可以缩减到足够小而能够大量部署。此外，天线还采用了一种叫做波束赋形的技术，将信号朝向某个特定的接收机发射，而不是像LTE之前常用的全向天线那样向着四面八方发射。

　　另一个重要领域是为AI和ML设计6G网络。5G已经开始考虑将AI和ML添加到现有网络中。到了6G时代，我们有机会从头开始建设与生俱来就适应这些技术的网络。

　　国际电信联盟（ITU）的一份报告称，到2030年，全球每月将产生超过5,000艾字节（或50亿太字节）的数据。鉴于互联的用户和设备数量如此庞大，我们将不得不依靠AI和ML来执行各项任务，例如管理数据流量；允许智能工业机器做出实时决策并高效利用资源等等。

　　6G需要解决的另一个挑战是安全性――如何确保数据安全，只有得到授权的用户才能访问它。解决办法是让系统能够自动预测复杂的网络攻击。

　　最后一项技术需求是虚拟化。随着5G的演进，我们将逐渐转向虚拟环境。如今，Open RAN（O-RAN）架构将更多的处理和功能转交给云端负责。边缘计算等解决方案将在未来变得越来越普遍。

　　​6G技术是否可持续？

　　可持续性是当今电信行业关注的焦点。诚然，随着5G的推进，6G也离我们越来越近，人类和机器将消耗越来越多的数据。以我们在数字世界的碳足迹为例，发送一封简单的邮件相当于向大气中排放4克二氧化碳。

　　幸好，6G技术有望帮助人类在各种应用中提高可持续性。优化农场自然资源的使用就是一个例子。通过使用实时数据，6G还能赋能智能车辆进行路线规划，这将有助于减少碳排放并更好地分配能源，从而提高能源效率。

　　此外，研究人员也将可持续性放到了他们6G项目的中心。使用新型材料的半导体等元器件应当会降低功耗。归根结底，我们预计新一代移动连通性将会有助于实现联合国可持续发展目标。

　　6G将在什么时候可以使用？

　　业界一致认为，第一个包含6G的第三代合作伙伴计划（3GPP）标准版本将在2030年完成。6G技术的早期版本最早可能在2028年投入试运行，像前几代标准一样都需要经历十年左右的时间。这是“下一代通信联盟”（Next G Alliance）公布的愿景。

　　在将新一代移动连通性推向市场之前，国际机构会针对技术规范展开讨论，从而实现互操作性。例如，确保您的手机能在世界各地使用。

　　ITU和3GPP同为知名的标准化机构，他们也设立了工作组来评估全球6G研究进展。

　　另外技术的发展同样需要时间。许多6G功能需要借助在材料和方法上都突破常规的新的解决方案才能实现，开发这样的方案也同样需要时间。

　　好消息是：电信行业正在朝着下一代通信飞速发展

　　以是德科技为例，我们正在充分利用5G和Open RAN领域的成功经验，协作开发适合需求的解决方案，共同为6G奠定良好基础。

　　我们还与市场领军企业携手合作，推进新兴6G技术的测试和测量。每周都会有捷报频传，看到某公司或某高校取得了突破性的发现。

　　更让人振奋的是，我们每天都离6G更近了一步。建设未来的互联网要从现在做起。我们的征程才刚刚开始，我们热切期待您的加入。