北京日?qǐng)?bào)客戶端 | 記者 汪丹
今年以來(lái),6G(第六代移動(dòng)通信技術(shù))成為通信行業(yè)的高頻詞,多次被提及。就在不久前,工信部部長(zhǎng)金壯龍?jiān)诘?1屆中國(guó)國(guó)際信息通信展覽會(huì)上表示,將前瞻布局下一代互聯(lián)網(wǎng)等前沿領(lǐng)域,全面推進(jìn)6G研發(fā)。作為5G的下一代通信技術(shù), 6G有何先進(jìn)之處?將給我們的生活帶來(lái)哪些改變呢?我們請(qǐng)中國(guó)移動(dòng)研究院未來(lái)研究院的專家夏亮、董靜、劉建軍、王啟星來(lái)跟大家說(shuō)一說(shuō)。
(資料圖)
(1)什么是第六代移動(dòng)通信技術(shù)
通信是人類歷史上最悠久的基本活動(dòng)之一。為了打破時(shí)間和空間的限制,人類很早就嘗試了烽火狼煙、車馬郵驛、飛鴿傳信等多種通信方式。19世紀(jì)出現(xiàn)的電報(bào)、電話有線通信,大大提高了通信效率,但直到20世紀(jì)80年代第一代移動(dòng)通信技術(shù)(1G)誕生后,才實(shí)現(xiàn)了有線到無(wú)線的飛躍。
目前全球主要經(jīng)濟(jì)體已紛紛啟動(dòng)6G研發(fā),業(yè)界預(yù)期將于2025年底前后啟動(dòng)6G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定工作,力爭(zhēng)在2030年具備商用能力。我國(guó)移動(dòng)通信從1G到5G歷經(jīng)30余年發(fā)展,如今在6G技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)在協(xié)同創(chuàng)新體系構(gòu)建、6G場(chǎng)景與需求定義、關(guān)鍵技術(shù)研究等方面積累了一定優(yōu)勢(shì),與西方發(fā)達(dá)國(guó)家總體保持同步。那么,究竟什么是6G呢?
有人說(shuō)6G是太赫茲技術(shù),它將帶來(lái)超高的傳輸速率;也有人說(shuō)6G是衛(wèi)星通信,它將實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的全域覆蓋;還有人說(shuō)6G就是5G+AI(人工智能),是人工智能在5G網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)應(yīng)用體現(xiàn)。
這些理解其實(shí)都比較片面。相比于過(guò)去傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)僅能提供單一的通信能力, 6G是通感算智深度融合、天地一體全域覆蓋的新一代移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò),將推動(dòng)新型信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),面向未來(lái)提供無(wú)所不達(dá)的網(wǎng)絡(luò)連接、無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)算力、無(wú)所不及的網(wǎng)絡(luò)智能。
要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),6G的網(wǎng)絡(luò)與5G相比在速率、時(shí)延、可靠性等諸多性能指標(biāo)上有顛覆性的提升,例如,6G的速率較5G將大幅提升10倍以上,用戶體驗(yàn)速率達(dá)到1Gbps,相當(dāng)于用戶可隨時(shí)隨地獲得千兆寬帶服務(wù)(5G體驗(yàn)速率為100Mbps,相當(dāng)于百兆寬帶)。另一方面,6G可融合感知、計(jì)算、AI、大數(shù)據(jù)、安全等多種能力,這是5G網(wǎng)絡(luò)目前難以支持的。 6G將基于無(wú)處不在的大數(shù)據(jù),把AI的能力賦予各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,通過(guò)智慧泛在實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物智聯(lián)。比如,機(jī)器人之間可以開展智能協(xié)同工作,人與虛擬助理之間可以自如交流。此外,利用6G網(wǎng)絡(luò)分布式多節(jié)點(diǎn)協(xié)同感知能力,還可提升園區(qū)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、智能物流管理、人員/設(shè)備位置管理等應(yīng)用的定位精度。
(2)6G打造的“數(shù)字孿生世界”什么樣
6G的愿景是“數(shù)字孿生,智慧泛在”,聽起來(lái)有些深?yuàn)W,這到底能給老百姓的生活帶來(lái)哪些變化呢?
6G將提供全方位沉浸式的交互體驗(yàn)。相比傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)僅能提供視覺(jué)和聽覺(jué)的遠(yuǎn)程交互, 6G將支持全息通信等業(yè)務(wù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)多感官乃至情感的遠(yuǎn)程傳輸與交互,讓人們足不出戶就能擁有身臨其境的體驗(yàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),人與人的交互將徹底打破地理位置的限制,遠(yuǎn)隔重洋的家人朋友或許可以來(lái)一個(gè)跨越大半個(gè)地球的“擁抱”;在家中便可漫步在虛擬的海灘上,感受到大海的壯闊與美麗, 甚至“吹”到海風(fēng),“聞”到海水的味道。
6G還將實(shí)現(xiàn)“數(shù)字孿生人”。現(xiàn)在走在技術(shù)前沿的“數(shù)智人”,是指能像真人一樣跟用戶交流、執(zhí)行工作任務(wù)的AI虛擬人,然而6G時(shí)代的“數(shù)字孿生人”比“數(shù)智人”更高級(jí)。“數(shù)字孿生人”是指通過(guò)在人體內(nèi)外部署大量傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)全量化數(shù)據(jù)收集、分析、建模等,在虛擬世界中構(gòu)造出一個(gè)完整映射的“數(shù)字人”,實(shí)現(xiàn)人的“數(shù)字孿生”?!皵?shù)字孿生人”最主要的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景就是遠(yuǎn)程醫(yī)療,有望明顯緩解社會(huì)面臨的醫(yī)療資源緊缺問(wèn)題。擁有人體全量化數(shù)據(jù)信息的數(shù)字人,在AI+大數(shù)據(jù)能力的加持下,可以預(yù)測(cè)人體健康狀況,為疾病預(yù)防和精準(zhǔn)治療提供準(zhǔn)確信息和行之有效的決策。
另外,6G將實(shí)現(xiàn)“孿生工業(yè)”和“孿生農(nóng)業(yè)”。孿生工業(yè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品全周期的監(jiān)控和預(yù)測(cè),提升生產(chǎn)與制造能效。例如,一臺(tái)汽車從設(shè)計(jì)到原型樣車再到量產(chǎn)走下生產(chǎn)線,少則需要兩年時(shí)間,多則需要十年,但有了數(shù)字孿生技術(shù)就可以大大縮短這個(gè)周期,技術(shù)人員在電腦前就能看到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全貌,還能根據(jù)數(shù)字模型提前預(yù)見(jiàn)潛在問(wèn)題并及時(shí)做出調(diào)整。同樣,6G在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也是如此,比如在小麥的種植過(guò)程中,可以提前推演小麥的生長(zhǎng)情況,最大化提升土地的利用率,還可以通過(guò)預(yù)測(cè)氣象災(zāi)害來(lái)降低農(nóng)田損失。
簡(jiǎn)言之,未來(lái)的現(xiàn)實(shí)世界將會(huì)在虛擬空間映射形成一個(gè)數(shù)字世界,6G網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界的完美連接。數(shù)字世界能夠反映現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)狀態(tài),并對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的發(fā)展進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)及維護(hù),幫助人類提高生活質(zhì)量,以及提高社會(huì)生產(chǎn)和治理的效率。
(3)5G尚在發(fā)展為何這么早研究6G
既然6G是更新一代的移動(dòng)通信技術(shù),那么它與現(xiàn)在正在發(fā)展的5G的關(guān)系是替代、補(bǔ)充還是共存呢? 為何這么早就要開始研究6G?
縱觀通信發(fā)展歷史,任何新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的部署都不可能一蹴而就,必然要與上一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)共存并協(xié)同發(fā)展。從1G到5G,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基本保持了大約每十年更新一代的節(jié)奏。
1G的通信速率僅約2.4Kbps,當(dāng)時(shí)我國(guó)1G產(chǎn)業(yè)空白,只能依賴于進(jìn)口。1993年,我國(guó)第一個(gè)2G商用網(wǎng)絡(luò)在浙江嘉興開通,實(shí)現(xiàn)了從模擬到數(shù)字的飛躍,不再局限于語(yǔ)音通話,還支持發(fā)短信。21世紀(jì)初,隨著我國(guó)向國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)提交了第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA,國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了重大發(fā)展,移動(dòng)用戶數(shù)首次超過(guò)固定電話用戶數(shù),移動(dòng)通信開始成為主流,通信速率提升到可以支持瀏覽圖片新聞的水平,促進(jìn)了寬帶通信的萌芽。隨著智能手機(jī)的普及,移動(dòng)通信很快進(jìn)入下一代——擁有更高速率(可以支持多媒體業(yè)務(wù))的4G,實(shí)現(xiàn)了從窄帶到寬帶的飛躍,使移動(dòng)支付、短視頻、直播等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)快速發(fā)展和普及。中國(guó)主導(dǎo)的TD-SCDMA也逐漸向TD-LTE演進(jìn),成為4G時(shí)代的兩大國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)之一。隨后在全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展中,5G標(biāo)準(zhǔn)得到統(tǒng)一,TDD技術(shù)成為主流,我國(guó)終于實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)和產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)。
5G開啟了一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)的新時(shí)代,實(shí)現(xiàn)了人與人、人與物、物與物的全面互聯(lián),以及信息的泛在可取,即隨時(shí)隨地的“連接”服務(wù)。從現(xiàn)階段的情況來(lái)看, 5G的成功將對(duì)未來(lái)6G的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。回顧3G向4G的發(fā)展歷程就能發(fā)現(xiàn),3G智能手機(jī)的出現(xiàn),培育了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的剛性需求,也為4G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。同樣,5G-Advanced(指5G技術(shù)演進(jìn)的下一階段,是5G和6G之間的過(guò)渡和銜接)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在持續(xù)演進(jìn)和完善,將培育新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和商業(yè)模式,為6G實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物智聯(lián)”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。以AI+IoT(物聯(lián)網(wǎng))為技術(shù)基礎(chǔ),便是“萬(wàn)物智聯(lián)”時(shí)代的發(fā)展方向。
另外,6G的一些重要潛在技術(shù)也成為5G演進(jìn)的新技術(shù)方向,包括通信感知一體化、空天地一體化等。這些技術(shù)如果能在5G演進(jìn)階段得到一定的應(yīng)用,也將為6G的發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。
因此,按照通信產(chǎn)業(yè)“商用一代、預(yù)研一代”的發(fā)展節(jié)奏,隨著5G大規(guī)模商用的推進(jìn), 6G便成為了全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)下一步發(fā)展的主航道。
(4)推動(dòng)全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)避免產(chǎn)業(yè)分化
我國(guó)自2018年開始布局6G研發(fā),加強(qiáng)基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,總體與全球發(fā)達(dá)國(guó)家保持同步。工信部成立IMT-2030(6G)推進(jìn)組,統(tǒng)籌推進(jìn)我國(guó)6G研發(fā)工作,并啟動(dòng)6G單點(diǎn)技術(shù)試驗(yàn)測(cè)試;科技部布局“國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”6G課題,積極推進(jìn)6G總體和關(guān)鍵技術(shù)研究。此外,在北京市政府層面,市科委、中關(guān)村管委會(huì)也支持了6G空口關(guān)鍵技術(shù)與智簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究、云化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)開放平臺(tái)研發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合驗(yàn)證等科研方向。
目前,各國(guó)都在加速研發(fā)6G移動(dòng)通信技術(shù),能否形成類似5G的全球統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),尚存在不確定性。標(biāo)準(zhǔn)分化將導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)分化,產(chǎn)業(yè)分化則無(wú)法形成產(chǎn)業(yè)合力,進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)與終端設(shè)備研發(fā)成本增加、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本增加、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量降低,最終會(huì)影響到廣大網(wǎng)絡(luò)使用者的利益。因此,為了避免后續(xù)潛在的6G標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)的分化,積極倡導(dǎo)全球統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),仍然是全球產(chǎn)業(yè)共同的努力方向。
新形勢(shì)下,綜合研判國(guó)際宏觀環(huán)境變化、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)布局等因素,6G發(fā)展仍面臨原創(chuàng)技術(shù)供給不夠豐富、跨行業(yè)融合不夠深入、產(chǎn)業(yè)根基不夠牢固等挑戰(zhàn)。未來(lái)2-3年是6G關(guān)鍵技術(shù)突破的關(guān)鍵窗口期,我們?nèi)孕枰^續(xù)保持3G至5G時(shí)代在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織和產(chǎn)業(yè)中積淀的影響力,加大與ITU、3GPP、NGMN等移動(dòng)信息領(lǐng)域國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織和平臺(tái)的緊密合作,全力推動(dòng)6G朝著全球統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和開放產(chǎn)業(yè)生態(tài)的方向發(fā)展,及早做好6G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的充分準(zhǔn)備。
【延伸閱讀】
6G有哪些關(guān)鍵技術(shù)
6G關(guān)鍵技術(shù)大致可分為無(wú)線通信、無(wú)線組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三大技術(shù)領(lǐng)域,其中主要包含“超大規(guī)模MIMO、空口AI、新型無(wú)線傳輸、異構(gòu)融合組網(wǎng)、通信感知一體化、新型無(wú)源物聯(lián)、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、內(nèi)生安全、空天地一體化、數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)”十大技術(shù)方向。
為了方便大家理解, 這里以異構(gòu)融合組網(wǎng)、通信感知一體化兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)為例,來(lái)說(shuō)說(shuō)它們的作用和意義。
1.異構(gòu)融合組網(wǎng)
電磁波是無(wú)線通信的信息傳播媒介,電磁波的頻率寬度直接決定了信息傳輸?shù)乃俾?,頻率帶寬(簡(jiǎn)稱帶寬)越大、頻率越多,信息傳輸速率就越大。6G系統(tǒng)中可能使用的頻率范圍涵蓋了低頻段、中頻段、高頻段,甚至包含太赫茲、可見(jiàn)光等更高的頻段,異構(gòu)融合組網(wǎng)就是一種面向如何更有效使用更大帶寬、更多頻率的關(guān)鍵技術(shù)。
從6G網(wǎng)絡(luò)的整體部署來(lái)看,6G是考慮全頻段的深度融合網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō),異構(gòu)融合組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋由廣域向全域立體擴(kuò)展,其中,中低頻段提供無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)覆蓋,毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光等高頻段則可按需開啟,提供更高的傳輸速率。
2.通信感知一體化
通信感知一體化,顧名思義是將通信和感知兩大功能協(xié)同的新型信息處理技術(shù)。早期感知功能主要在雷達(dá)領(lǐng)域應(yīng)用,與通信并無(wú)太多交集。然而,隨著6G新需求的涌現(xiàn)和6G新技術(shù)的研究,通信、感知在技術(shù)和功能層面的相似性被深度挖掘,兩者“相互吸引”走向融合,使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從傳遞信息到感知世界的重大變化。
通信感知一體化正是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù),可以幫助人們“聽見(jiàn)”和“看見(jiàn)”更加豐富多彩的世界,為萬(wàn)物智聯(lián)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
(供圖:視覺(jué)中國(guó))
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