6G技术时代展望
时间：2020-08-06 03:48:58 来源：达达文档网 本文已影响 人 
沈臻懿
2019年，全球首届6G峰会在芬兰举行。来自世界各地的70余位权威通信大咖齐聚一堂，不仅探讨了6G通信的技术方法和发展方向，还制定并发布了全球首份6G白皮书——《6G无线智能无处不在的关键驱动与研究挑战》。根据白皮书的预测，6G时代或将在2030年前后到来。
正向我们走来的6G技术
2019年6月，中国移动、中国电信、中国联通等移动通信巨头获得了5G商用牌照，让人们看到了5G即将“飞入寻常百姓家”的美好前景。就在我们畅想5G时代生活的同时，更新迭代的6G技术已经在不远处向我们招手了……
纵观5G通信技术的强大，很大程度上源于其数据传输的高速性以及超低的网络延时率。从理论峰值层面，5G技术的数据传输速度可高达10Gpbs，网络延迟仅为4毫秒。这也使得5G时代下，“虚拟现实”“智能驾乘”“远程诊疗”等活动得以在日常生活中普及。不过，根据6G白皮书提示的指标数据预测，6G技术的数据传输速度比5G还要快至少10倍以上，网络延迟则将进一步降低至0.1毫秒，甚至实现零延迟的终极目标。
当前，人们对于虚拟会议已不陌生。通过虚拟会议技术，人们不仅可以听到对方的声音，还可以看到对方的影像。5G时代下的虚拟会议，甚至还能达到类似电影情节中的高清全息投影。但如果人们还想再进一步接触到对方，甚至闻到其气味，就需要更多的传感设置、更快的传输速率。这就远远超出了5G技术所能达到的程度。这一技术难点，在6G更快的速率、更低的延迟特点面前，无疑是“小菜一碟”。
6G技术是否即为“5G+1G”的堆叠
或许有人会问，6G技术是否就是在5G技术的基础上，再增加1G呢？答案显然是否定的，6G技术并非只是5G加1G的简单堆叠。就移动通信技术发展来看，每一代相较于前代，都会有突飞猛进的提升。就定位精准度来说，室内条件下，6G技术可达到惊人的10厘米;室外条件下，也可达到1米。其定位精准度相较于5G技术，提升了十倍有余！此外，当我们需要下载一部1GB的高清电影时，在5G网络条件下，只需1—2秒就能下载完成。而在6G网络条件下，这一下载时间更能被缩短至0.01秒！这就相当于人们在线观看影片，且不会让人感到任何延迟或卡顿。
不过，在讨论6G技术时，如果仅仅关注网速，未免过于“肤浅”。在6G时代下，网速或许不再重要。从5G到6G的移动通信技术更迭，已然不再局限于人与人之间的移动上网和移动通信等方面，而是为了解决物与人之间、物与物之间的联系。换句话说，6G技术不再是简单的网络传输速度的突破，更是为了突破万物互联之难题。所谓“万物互联”（IoE：Internet of Everything），就是将人、事物、数据和流程结合在一起，进而令网络连接能够更为相关，且更具价值。譬如，在“万物互联”的状态下，人们用手中的一台手机，就可以向家中的智能电器发布指令，让智能机器人从事家务劳动，直接预约无人驾驶车辆，并监控房间内的实时情形，等等。
与现行移动通信网络不同的是，6G并非借助于光纤与基站，而是以卫星作为基础来搭建互联网。对于6G技术而言，其基建工作主要是通过卫星发射和部署，且多在太空中完成。作为第六代移动通信标准，6G拥有无与伦比的卫星通信优势。5G技术所利用的电磁波频率，范围主要在30—300吉赫兹之间，而6G技术的电磁波频率，则达到了300—3000吉赫兹，已然属于卫星通信的频率范围。只需要有足够数量的通信卫星，便有望实现移动信号的全球性覆盖。因此，6G网络将得以在全世界范围内集成连接地面无线与卫星通信。一旦将卫星通信整合至6G移动通信网络，即便是此前大量无法被通信网络所覆盖的地区，如难以铺设光纤的偏远山区、无法架设基站的广袤海洋，未来都有可能存在移动网络信号的“身影”，并得以收发信号，从而进一步消减地球上移动信号覆盖的死角。如此一来，能让边远地区的危重病人接受远程医疗，令那里的學龄儿童接受远程教育。同时，在地球图像卫星系统、电信卫星系统、全球卫星定位系统与地面6G网络的联动下，这一空、天、地、海全覆盖的6G技术可有效帮助人们预判天气，快速应对自然灾害等突发情况。
2019年，全球首届6G峰会在芬兰举行，制定并发布了全球首份6G白皮书——《6G无线智能无处不在的关键驱动与研究挑战》
6G技术不再是简单的网络传输速度的突破，更是为了突破万物互联之难题
迈入太赫兹（THz）时代的6G
移动通信技术的发展和移动通信业务的发展，使得全球移动通信标准也在快速更迭。从最初的1G移动通信业务，到目前即将“飞入寻常百姓家”的5G移动通信技术，仅仅用了数十年时间。对于每一代通信技术来说，每提升一个G，都意味着信号频段的提升。5G时代的开启，令信号频段从小于6GHz前行到了毫米波频段，6G则将正式迈入太赫兹（THz）时代，也就是在0.1THz—3THz的频段内传输信号。我们知道，频率越高，允许分配的带宽范围也就越大，这就意味着在单位时间内所能传输的数据量也就越多。换一种通俗的表述方式，就是我们平时日常生活中常说的——网速更快了。当然，频率越高，发射信号需要的能量也就越大，且传输距离也会越短。
不过，持续向高处发展频率的另一大原因，就是低频率的资源是有限的。这就如同一条高速公路，即使路面再为宽阔，其所能容纳的车辆数量也毕竟有限。当道路空间不足时，车辆就会堵塞并阻碍行驶。此时，我们就需要另外再开辟出一条新的道路。频谱资源同样也是如此。随着智能设备和移动用户数量的不断增加，使得有限的频率资源需要服务于越来越多的终端。这就会导致各个终端的服务质量大幅下降。为了解决这一现实难题，我们就需要开发全新的频段，从而开拓通信带宽。
虽然，太赫兹已被多数人认为是6G通信的核心基础之一，但6G研究尚处在起步阶段，不少技术的研发仍在摸索中。在此之前，太赫兹主要用于医疗成像、雷达探测等领域。其在无线通信领域中的应用，也才刚刚问世。太赫兹具有通信速率高的特点，理论上甚至可达太字节每秒（TB/S）。但与此同时，其也有着通信距离短，易受障碍物干扰的缺点。唯有在解决通信距离这一问题后，太赫兹才可更好地服务于移动通信蜂窝网络。
6G时代的应用前瞻
目前，5G网络尚未在世界范围内普及，全球诸多地区还在使用4G甚至是3G网络。但这并不妨碍我们对于6G时代应用的前瞻。
基于《6G无线智能无处不在的关键驱动与研究挑战》所预测的，6G预计将在2030年正式投入使用，届时肯定会有更多的前沿技术随着6G网络迈入千家万户。这其中，无疑就有着AR与VR等技术的身影。这两种技术虽已出现在我们的社会生活中，但由于受制于技术和价格等因素，目前尚未普及。但在6G时代下，AR和VR等虚拟现实技术不仅得以普及，且诸如虚拟现实聊天、远程教育、远程医疗等也将令人们的生活更加便利。
更为重要的是，6G在未来生活的介入，打开的是一个真正万物互联的时代。在万物互联的基础上，精准医疗活动的应用范围将得以进一步延伸，它能帮助更多的人搭建起与之相对应的个性化“虚拟数字服务”，并可在人类重大疾病的防范预测、早期筛查和靶向治疗等领域发挥关键作用。
基于“泛在覆盖”的6G网络，还可在抢险救灾和无人区域探测中“大放异彩”！由于6G网络覆盖的范围极广，且具有部署灵活、超高精度和不易受地面灾害影响等特点，其不仅可以利用6G技术来实现“虚拟建筑物”的构建，还可在最短时间内制定出灾害发生后的最佳救灾方案和人员逃生路线。此外，6G网络具备空、天、地、海全域覆盖的特点，还可以实现沙漠、深海、深山等无人区的网络部署，从而借助对无人区的实时监测，来对沙尘暴、山洪、海啸、台风等灾害进行预警，为人类的灾害防范预留出更多的应急响应时间。
编辑：黄灵 [email protected]
