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全球6G竞速进入关键窗口期 我国面临哪些创新挑战?

【字体: 2022年03月28日 10:23 来源:人民邮电报 作者:赵媛

5G已经来了,6G还会远吗?随着5G网络规模化商用,全球针对6G研发的战略布局已全面展开。从年初北美Next G联盟推出6G路线图,到日前日本Beyond 5G推进联盟计划向ITU提交6G技术要求草案,6G热度持续升温。在近日举行的全球6G技术大会上,与会专家透露,2030年实现6G商用已基本成为业界共识。那么2030年的世界将走向何方?6G将给我们带来哪些新变革?6G关键技术指标是哪些?在全球尚未全面商用5G的情况下开始讨论6G的意义何在?6G发展将面临哪些挑战……站在5G时代展望未来,业界大咖展开脑力激荡、观点碰撞。

6G不是5G加1G

每一代新的移动通信技术出现时,人们都会提出相同的问题——新技术将为我们带来何种价值,将怎样改变我们的生产生活?

“我们坚信实体世界、数字世界和虚拟世界的融合。联网终端的类型日渐增多,比如智能手机、平板电脑、XR、PC,甚至家庭宽带和物联网终端。那些联网终端能够让数据数字化,比如智能工厂的数字孪生,或者处理智慧城市和物流追踪的新方式,都将拥有数字化数据的能力。这种能力也正在与空间计算的演进相结合。AR和VR正在改变人机界面,也就是我们与技术交互的方式。因此,无论是智慧学校,还是我们在医院、工厂、培训和学习中使用技术的方式,都能够结合AR和VR,融合实体世界、数字世界和虚拟世界。”高通全球副总裁庄思民在发言中给出了对6G世界的想象。

“6G将提供全服务的能力,包括超高性能、服务感知、智能交互、敏捷自动化能力,以及全球覆盖等,从而构建起一个连接智能万物的网络,6G将促进高效智能社区、安全可信社会建设。”中兴通讯无线技术高级专家孙波表示。

可以说,6G是在5G的基础上,将从服务于人、人与物,进一步拓展到支撑智能体的高效互联,将实现由万物互联到万物智联的跃迁,成为连接真实物理世界与虚拟数字世界的纽带,将持续提升人们的生活品质,促进社会生产方式的转型升级。通过全频谱、全覆盖、全应用、强安全的6G技术,未来6G业务将呈现沉浸化、智慧化、全域化等新发展趋势,形成沉浸式云XR、全息通信、感官互联、智慧交互、通信感知、普惠智能、数字孪生、全域覆盖等业务应用,最终将助力人类社会实现“万物智联、数字孪生”的美好愿景。

但是,从5G到6G并不仅仅是加了“1G”那么简单。

东南大学教授、紫金山实验室副主任兼首席科学家尤肖虎介绍,6G时代,5G的三大应用场景的关键指标能力将有量级提升,同时还会产生如通感算控融合、天地一体化、联邦AI等新的应用场景。

中国工程院院士、北京邮电大学教授张平说:“未来的技术创新有两种路线,一种是传统技术的增强;另一种是创新型技术,如AI辅助的信号处理、量子科技赋能的6G技术以及通感一体化、智能反射面等。”

“6G将在5G的三大应用场景基础上,加上人工智能、感知两大应用场景,并且包括超高速、超可靠、超大规模以及连接AI和通信感知在内的五大典型场景。”华为无线技术实验室技术专家王俊认为。

中国工程院院士、紫金山实验室主任兼首席科学家刘韵洁总结道,全息通信、AR/VR、元宇宙等业务的发展,对网络提出了一系列新的要求与挑战,面向6G的未来网络将有巨大前景。确定性、可编程、云化、一体化安全也将成为未来网络的重要发展趋势。

可以预见,未来的6G网络并不仅仅是5G三大特性的增强版,还会“进一步发展出超越通信的能力”。

从移动通信发展历史来看,从1G到5G都是以地面移动通信网络为主体,而6G将向多网融合的方向发展,实现全域立体覆盖,最具革命性的进步将是天基网络如何与蜂窝移动通信这样的地基网络融合,构建空天地一体化的网络,以实现无缝接入、无所不达。

移动通信从1G到6G发展有一条明确的逻辑关系和技术路线。从1G到4G是“线”性的,追求的是单纯通信速率提升,5G除了通信速率的提高,还增加了两个维度,在大规模机器通信和可靠性、时延方面提出了要求,成为一个“面”。“未来我们可能从‘面’变成‘体’,这个‘体’不是简单的扩张,而是智能智慧的产物。因此我们不仅要拓展通信空间,还要完善通信智慧,研究技能和未来技术的相互关系。”张平认为。

中国工程院院士、未来移动通信论坛理事长邬贺铨用几个“点”概括了业界对6G的现阶段想象:6G研究需要以创新为基点;对于6G网络而言,超带宽不再是亮点;6G研究应该以低频段挖潜为着力点;时下大热的元宇宙不足以成为6G的支点;空天地海通信一体化将成为6G的一大卖点;6G可带热空天地海通信一体化的研究,但其中星地融合是难点;6G网络还要克服低成本的智简网络这一痛点;找准AI在6G应用的落脚点;找到超宽带与减碳之间的平衡点。

5G方兴未艾,热议6G意义何在?

但是,在5G应用方兴未艾之际启动6G研究的紧迫性和必要性何在?

5G的成功对未来6G的发展至关重要。回顾3G向4G的发展历程不难发现,3G智能手机的出现,培育了移动互联网发展的刚性需求,也为4G移动互联网的蓬勃发展奠定了基础。同样,虽然当前5G商用模式并未取得突破性成功,但5G应用已呈千帆竞发之势,深度融合应用的探索正步入“深水区”,5G-Advanced技术标准还在持续演进和完善,未来5G垂直行业的探索和发展,将培育新的产业生态和商业模式,也将为6G实现“万物智联”奠定坚实基础。

邬贺铨说:“5G网络与应用的成功是6G研究的前提,需要从5G应用挖掘市场,一些6G技术也可以提前用5G来检验。”

从5G时代开始,移动通信应用和创新的主要对象就从个人转向了行业。但是在行业应用领域,5G却有着天生的“缺陷”。

“5G并没有针对To B的应用做重点研究,将5G To C的系统架构和设备直接搬到5G To B,这样既不科学也不合理。”邬贺铨认为,面向行业的应用将是6G研究的重点,“工业互联网应该成为6G的研究重点,需要更重视低时延和确定性的要求,To B要作为6G研究的重点,在架构和管理上提出创新方案”。

此外,6G的一些重要潜在技术也成为5G演进的新技术方向,如通感一体、空天一体、智能超表面等。如果能够在5G演进阶段得到一定的应用,将为6G奠定重要的基础。“而且任何新的一代网络部署都不可能一蹴而就,必然要与上一代共存、协同发展。因此6G与5G 一定有共存关系,从目前看6G应该优先在一些重要场景部署。”中国移动研究院院长黄宇红表示。

未来3到5年是6G发展关键窗口期

如今,6G仍处于愿景需求研究及概念形成阶段,6G技术方向及方案仍在探索中。“未来3到5年将成为6G潜在关键技术发展的窗口期,是抢占通信领域技术制高点和培育产业基础的关键。”中国移动研究院首席科学家易芝玲说。

当前,随着5G网络规模化商用,全球针对6G研发的战略布局已全面展开,世界主要国家和地区均已启动6G研究,采用加大资金投入、布局科研项目等措施,加速6G创新技术研发。

欧盟提出相对清晰的规划路线图,在2020年第三季度完成了6G产学研框架项目;芬兰发布了6G白皮书《面向6G泛在无线智能的驱动与主要研究挑战》,对于6G愿景和技术应用进行了系统性展望;韩国政府提出“引领6G商业化”目标,计划2028年实现全球第一个6G商用;日本发布B5G推进战略目标,计划2025年完成6G基础技术研究,2030年实现商用;美国也从2018年启动6G研究,前期研究包括6G芯片、空天海地一体化通信特别是卫星互联网通信等。

“目前6G移动通信处于孕育初期,愿景需求尚未确定,关键技术未达成产业界共识,相关研究正处在百家争鸣的阶段。”科技部副部长相里斌认为。

“面向未来,6G仍然面临理论创新尚需突破、关键技术点多面广、技术标准存在分化风险、产业基础需要筑牢、生态构建更加复杂的挑战。”黄宇红如是说。

6G已成为国家战略竞争的高地,因此,技术标准面临分化的风险。邬贺铨提醒称,要清醒地认识到,不能因为竞争,不深入对6G的需求研究,不下决心做长期的颠覆性原创技术的研究,急于与国外抢进度,脱离市场需要,反而战略上会被动。

“我们要有不受外界左右的定力。”邬贺铨表示。

总而言之,“6G技术学术研究走向产业愿景需要一个过程”。但是正如相里斌所说:“我们今天关于6G新概念、新技术、新构想的讨论都将关系到明天移动通信的面貌,进而改变人类社会的面貌。”


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