如中國工程院院士鄔賀銓所說,人類對產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的需求無止境。當(dāng)大多數(shù)人還缺一部5G手機,各國先頭研發(fā)部隊已在6G戰(zhàn)場集結(jié)。
近日,來自科技部網(wǎng)站的消息刷屏,科技部會同發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學(xué)基金委召開6G技術(shù)研發(fā)工作啟動會,并宣布成立國家6G技術(shù)研發(fā)推進工作組和總體專家組。
但如科技部副部長王曦在該會議總結(jié)講話中所說:“目前全球6G技術(shù)研究仍處于探索起步階段,技術(shù)路線尚不明確,關(guān)鍵指標(biāo)和應(yīng)用場景還未有統(tǒng)一的定義!
6G將沒有覆蓋盲點
5G已在全球開始商用,按照業(yè)界認(rèn)同的每10年移動通信將迭代的規(guī)律看,6G將在2030年左右出現(xiàn)。
中國移動研究院首席科學(xué)家易芝玲說:“移動通信技術(shù)的迭代不單純由技術(shù)決定,包括很多因素,目前還不知道什么時候部署6G,但迭代的時間一定會越來越短!
天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授王曉飛在接受科技日報記者采訪時表示,6G除非在如太赫茲、空天地、水下、物理層、基礎(chǔ)材料等特別核心的領(lǐng)域產(chǎn)生積極作用,僅速度的提升沒有意義。
按照芬蘭奧盧大學(xué)發(fā)布的全球首個6G白皮書(《KEY DRIVERS AND RESEARCH CHALLENGES FOR 6G UBIQUITOUS WIRELESS INTELLIGENCE》,以下簡稱白皮書)所描述,除了傳輸能力顯著提升,無線網(wǎng)絡(luò)將不再困于地面,而將實現(xiàn)地面、衛(wèi)星和機載網(wǎng)絡(luò)的無縫連接。6G將幾乎沒有“盲點”。
“我們在2011年就開始了5G的預(yù)研工作,當(dāng)時4G在標(biāo)準(zhǔn)落實階段,距離商用還遠!币字チ峄貞,沒有量化指標(biāo),沒有清晰的5G需求,但他們已感受到產(chǎn)業(yè)鏈的缺失,后來5G的工作也基本沿著當(dāng)時的方向在落實。
通信行業(yè)“預(yù)研一代、研制一代、使用一代”的重要意義正在于此,雖然很多關(guān)于6G的想法看似遙遠,但為了確立未來的競爭力,必須提前動手。
易芝玲也強調(diào):“5G還在發(fā)展,6G被描繪得更遠。5G應(yīng)用這條路會很長,未來五到十年,社會將因為5G的賦能發(fā)生多大變化,做技術(shù)的人也說不準(zhǔn),社會學(xué)家、經(jīng)濟學(xué)家們要一起暢想!
數(shù)字世界與物理世界深度融合
到2030年,數(shù)字世界將與物理世界深度融合,許多當(dāng)前仍是幻想的場景將成為現(xiàn)實,人類生活將發(fā)生巨大變革。
與前幾次移動通信技術(shù)換代類似,6G的大多數(shù)性能指標(biāo)相比5G將提升10到100倍,最高傳輸速率可達1Tbps,這意味著下載一部電影可在1秒內(nèi)完成,而0.1ms的網(wǎng)絡(luò)時延人類已基本無法感知。
“可以想象,6G時代我們會發(fā)現(xiàn)越來越多東西擁有內(nèi)生智能。”易芝玲說,“現(xiàn)在對5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用還主要是連接實體,連接沒有智能的節(jié)點,未來還可以連接數(shù)字孿生和新的智能體,那是一個新世界;蛟S每個人都有一個虛擬雙生,或許我們的一部分會虛擬化存在!
業(yè)界的研究已勾勒出許多6G應(yīng)用場景,虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實(AR)、混合現(xiàn)實(MR)合并為一的擴展現(xiàn)實(XR)服務(wù)最為人們津津樂道。
它讓地理上分散的人群可以獲得位于同一空間的感受,在現(xiàn)實環(huán)境中創(chuàng)造出的虛擬事物更可以隨人的意志變動,設(shè)備與感官無縫連接,遠程全息成為現(xiàn)實,這讓遠程教育、協(xié)作設(shè)計、遠程醫(yī)療、遠程辦公、高級三維模擬和訓(xùn)練、國防應(yīng)用具有了更深的想象空間。
易芝玲說:“5G改變社會,6G將帶來物理世界和虛擬世界的結(jié)合,這個趨勢是大家期待并認(rèn)為會發(fā)生的。但未來五到十年會發(fā)展到多大規(guī)模、到什么程度,是否每個人都有一個數(shù)字孿生體存在在云上還很難說,不只是技術(shù),還有道德、倫理的考慮。”
而要讓種種想象成為現(xiàn)實,我們需要一個更強大的網(wǎng)絡(luò)。
要解決的難題成堆
在未來10年的時間里,大量技術(shù)面臨更新迭代,雖然研發(fā)機構(gòu)相繼提出了多種實現(xiàn)6G的技術(shù)路線,但都處于概念階段,能否落實還需驗證。
白皮書提出了以下方向,無線連接是利用太赫茲(THz)甚至更高頻率無線電波實現(xiàn)通信;分布式計算則是通過人工智能、邊緣計算等算法解決大量數(shù)據(jù)帶來的時延問題;設(shè)備硬件主要面向太赫茲通信,研發(fā)對應(yīng)的天線、芯片等硬件;服務(wù)應(yīng)用則是研究6G可能的應(yīng)用領(lǐng)域。
與此同時,白皮書系統(tǒng)闡述了6G的核心驅(qū)動力及面臨的挑戰(zhàn)。
當(dāng)數(shù)字世界和物理世界糾纏在一起,當(dāng)數(shù)據(jù)流量和連接物體大大增加,6G智能社會將更加依賴于網(wǎng)絡(luò)的可靠和安全。
頻率越高,單位時間所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就越大,而為了讓網(wǎng)速變得更快,我們使用的無線頻率在不斷升高,太赫茲頻段就是比5G頻率高出許多的頻段。
雖然較高的頻率可以實現(xiàn)更快采樣速率及高至厘米級別的精度,將對許多政府和行業(yè)的公共安全和關(guān)鍵資產(chǎn)保護解決方案產(chǎn)生重大影響,如威脅檢測、健康監(jiān)測、面部識別和決策、空氣質(zhì)量測量、氣體和毒性傳感等等。
但是,太赫茲頻段通信技術(shù)尚不成熟,而且,隨著波段頻率的增加,天線體積將越來越小,4平方厘米面積上足以安裝1000個天線,甚至可能做到每顆芯片都有屬于自己的天線,對集成電子、新材料等技術(shù)帶來巨大挑戰(zhàn)。
最大的挑戰(zhàn)可能與能耗有關(guān),當(dāng)數(shù)據(jù)海量增長,當(dāng)越來越多的數(shù)據(jù)在小型設(shè)備中打包和處理時,能源和功耗就變得特別有挑戰(zhàn)性。
6G的研發(fā)將是組團的國家行為
經(jīng)歷了“1G空白,2G跟隨,3G突破,4G并行,5G領(lǐng)先”后,在6G領(lǐng)域有更大的作為,顯然已不僅僅是中國通信業(yè)的目標(biāo)。
如今,美國、中國、日本、韓國、芬蘭等國家都已踏上6G研發(fā)賽道,科學(xué)家們試圖為6G找到一條明確的發(fā)展之路。北京交通大學(xué)教授鐘章隊強調(diào),新一代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要頂層設(shè)計和概念定義,在研究探索階段,首先需要弄清6G是什么,從哪來到哪去。
王曉飛認(rèn)為,核心技術(shù)需要投入的經(jīng)費特別多,一定是組團的國家行為,一定是要上升到國家戰(zhàn)略。6G更是如此,它跳出了移動通信對城市、鄉(xiāng)村的業(yè)務(wù)覆蓋訴求,它所瞄準(zhǔn)的很多空間都具有很強的戰(zhàn)略意義。
此前,2018年12月,我國三大電信運營商、中國信通院、華為、中興等9家企業(yè)已聯(lián)手啟動了《后5G系統(tǒng)愿景與需求》項目。
下一步,科技部將會同有關(guān)部門組織總體專家組系統(tǒng)開展6G技術(shù)研發(fā)方案的制訂工作,開展6G技術(shù)預(yù)研,探索可能的技術(shù)方向。通過6G技術(shù)研發(fā)的系統(tǒng)布局,凝練和解決移動通信與信息安全領(lǐng)域面臨的一系列基礎(chǔ)理論、設(shè)計方法和核心技術(shù)問題,力爭在基礎(chǔ)研究、核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等諸多方面獲得突破。
而參與6G技術(shù)研發(fā)推進工作組技術(shù)子組具體研究工作的紫光展銳已率先宣布,啟動6G相關(guān)技術(shù)的預(yù)研和儲備,對太赫茲通信、軌道角動量、甚大規(guī)模天線系統(tǒng)、甚高通量編解碼、天地一體通信網(wǎng)等潛在6G關(guān)鍵技術(shù)進行探索,并制定了6G技術(shù)原型研發(fā)推進規(guī)劃。
華為的起步則更早,十年前就已投入6億美元啟動5G技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的研究。
“很多基礎(chǔ)核心的預(yù)研,有可能不會落地6G!蓖鯐燥w表示,不僅如此,從3G、4G、5G的演化看,隨著技術(shù)門檻不斷提高,很多曾經(jīng)的參與者都將被淘汰,現(xiàn)在全世界真正擁有5G核心技術(shù)的沒有幾家,到6G時或許更將鳳毛麟角。
但如果沒有提前研發(fā),下一代標(biāo)準(zhǔn)出來了,你可能連上一代產(chǎn)品都做不出來。