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5G来了,6G还会远吗?

发布时间:19-10-02 阅读:308

片子《头号玩家》中,男主角宅在家中,就能漫游天下,戴着虚拟现实设备,就能和小伙伴一路联相助战,在游戏中得到身临其境的极致沉浸式体验……这样的场景发生在2045年,但现实中,这在2030年后就有可能实现,也便是在第六代移动通信(6G)期间。

6月6日,工信部向中国移动等4家企业发放了5G商用牌照,标志着中国5G商用元年开启。商用移动通信收集每10年更新一代,5G的商用同时也意味着下一代技巧研发的开始。

2018年7月,国际电信同盟成立了2030收集技巧的钻研组。今朝,美国、中国、日本、韩国、芬兰等国家,都已踏上6G研发赛道。今年2月,美国总统唐纳德·特朗普连发推特称:我想要5G,以致6G尽快进入美国。此后不到1个月,美国开始支配6G的钻研。

对各国而言,移动通信技巧早已不仅是便利人们沟通的桥梁,更是国家科技竞争力甚至国家实力的表现。6G是什么,离我们有多远?

6G,“6”在哪儿?

对通俗用户来说,网速是衡量每一代收集机能的KPI。4G期间,每秒数据的传输量为几十兆比特,到了5G,数据传输速度将前进10倍以上,最高可达1Gbit/s(千兆比特每秒),而当6G开启,网速将迎来新的飞跃。电子科技大年夜学教授、通信抗滋扰国家级重点实验室主任李少谦在吸收《中国新闻周刊》采访时称,从技巧指标设定来说,每一代收集的速度都要比上一代提升一个数量级,“(假如)再高,就逾越了技巧,是达不到的”,是以,一样平常场景下,6G的网速大年夜致会是5G网速的10倍。

大年夜带宽、高速度能做什么?除了满意超高清收集电视、虚拟现实游戏等常见需求,全息技巧成为业界看好的偏向。国际电信同盟也将其列入了《2030年及之后新型收集技巧瞻望》的白皮书中。

所谓全息技巧,便是指不但能看到图像,听到声音,还能实现触觉、味觉等五官全方位感知的技巧。举个例子,经由过程全息影像,足不出户,就可以置身切切里之外的热带雨林,不仅能看到瀑布,听到水流声,还能感想熏染到当地的温度、湿度,闻到泥土的芬芳。再如,全息远程会议,可以触摸到对方,全息手术,远端医生犹如在现场。

这一技巧对传感器数量、数据传输速度有着较高要求。国际电信同盟2030收集技巧钻研组主席、华为美国总部未来收集首席科学家Richard Li在一份申报中提到,假如要实现对一小我高清晰度全息投影,传输速度要达到4.62Tbit/s(太比特每秒),相称于5G网速的成百上千倍,这对6G网速也是个寻衅。

6G更大年夜的神通还将在于建立物和物的联接。事实上,关于5G,业内就提出了高速度大年夜带宽、超靠得住低时延通信、海量机械联接三大年夜利用处景。5G的理论延时要从4G的50毫秒降至1毫秒。海量机械联接则是指每平方公里接入的传感器数量达到100万个。

北京邮电大年夜学信息与通信工程学院教授、收集与互换技巧国家重点实验室主任张平阐发说,以前,从1G进级到4G,只强调高速度这一个维度,5G首次提出了三个目标,但就今朝而言,只有第一类场景杀青了国际统一的技巧标准,5G商用满意的依然也只是这一场景。“超靠得住低时延通信到现在为止国际上都没有标准化,要等到明年3月才定”,而实际支配后,运行效果若何也尚不得而知。海量机械联接标准化的优先级则更低。当下,海内采纳的是依然4G期间速度较低的窄带物联网等作为技巧实现手段。这意味着,6G在这三个维度上都有着进一步的改进空间。

“‘4G改变生活,5G改变社会’这句话着实并不科学”,李少谦觉得,5G也有些被神化。在他看来,5G期间只是开启了万物互联的大年夜门,跟着未来需求的增长和技巧的迭代,要真正实现万物互联的路还有很长,这恰是6G期间要做的工作。比如,要构建完备的车联网,首先要办理广覆盖的问题,“某个地方忽然没旌旗灯号了,车就会撞到一路”。

张平称,因为技巧等限定,现在的5G技巧只是相对自力地针对三大年夜利用处景中的某一类,未来6G要同时覆盖两类以致三类场景的需求。比如说,全部城市的智能交通系统,既要处置惩罚车与车、车与人、车与交通举措措施等实时的大年夜量数据,必要大年夜带宽,又要包管低延时,避免发闹变乱。

在不少业内人士眼中,AI和6G在未来的成长中将相辅相成,融为一体。清华大年夜学电子工程系教授牛志升称,“6G期间将充溢AI”。他阐发说,无论是赞助用户识别场景,照样优化收集资本设置设置设备摆设摆设,AI都将发挥紧张的感化。OPPO钻研院标准钻研中间5G资深钻研员沈嘉说,跟着AI技巧与利用处景的遍及,以智能体交互为代表的新型营业场景将会在6G期间呈现。比如说,一个围棋高手要将常识和技能传给门徒,可能必要几十年,但寄托6G,机械人和机械人之间能够快速互相进修,几秒钟就能将聪明倾囊相授。

李少谦说,实际上,到今朝为止,关于6G,仍没有明确的定义,到2023年前,天下范围内都将处于提出愿景、阐发需求、钻研潜在可用技巧的阶段,之后,学界、业界将进行评论争论,杀青共识,拟订标准。

6G,有多远?

为杀青6G的美好愿景,天下各国已竞相结构。

从5G研提议,中国已处于天下移动通信行业的第一阵营,去年3月,工信部部长苗圩在吸收媒体采访时称,中国已开始动手在钻研6G的成长。去年4月,芬兰科学院将芬兰奥卢大年夜学主导的“6G支持的无线智能社会和生态系统”列为国家钻研资助计划的旗舰项目,该项目在未来8年将得到跨越2.5亿欧元的资助。今年1月和6月,韩国两大年夜电子巨子LG和三星分手被报道成立了6G研发中间。今年3月,据《日本经济新闻》称,早稻田大年夜学、电子制造商NEC和德国斯图加特大年夜学等将联手开拓后5G期间移动通信技巧。

在去年9月举行的天下移动通信大年夜会美洲展上,作为美国联邦通信委员会(FCC)首位谈及6G技巧的专员,杰西卡·罗森沃瑟提到了太赫兹波、区块链等技巧。今年3月,在特朗普连发推文后不久,FCC发布开放频率范围为95GHz(千兆赫兹)至3THz(太赫兹)、以“太赫兹波”为主的实验频段,给研发者供给10年的应用刻日。

太赫兹波频率为100GHz到10THz,波长介于毫米波和红外线之间,属于高频率电磁波,被视为6G潜在可用的关键技巧之一,用李少谦的话讲,这是一块在移动通信领域从未开垦过的新大年夜陆。在1G到5G的成长征程中,有限的低频段资本被优先开拓,移动通信的所用频段赓续走高,而依据电磁波特点,频率越高,可用的带宽越大年夜,这也恰是太赫兹波被业界看好的缘故原由。

但犹如硬币两面,太赫兹波也有着致命缺陷,电磁波频率越高,也意味着波长越短,这样一来,太赫兹波绕过障碍物的能力就很差。太赫兹波无法穿透水泥墙,而且轻易被水分子接受,雨雾气象,树叶、修建物、行人等遮挡也对其有影响,这意味着太赫兹波旌旗灯号衰减强度大年夜,无法远间隔传播,覆盖范围有限。

事实上,类似问题在5G期间已有所表现。我国的5G收集中,现在采纳的是6GHz以下的频段,未来还将应用毫米波段,频率都高于4G期间所用电磁波,而毫米波和太赫兹波有着类似的短板。这将造成因电磁波传播间隔短,基站扶植数量大年夜且密集的景况。

现有的一些实验钻研中,太赫兹波的传播间隔多为几十米至上百米。李少谦团队在2012年承担了国家科技部第一个太赫兹通信系统项目,最初他预计,太赫兹波的传播间隔只有5米,但实验测得,在没有任何遮挡的环境下,其传输间隔能达到1公里以上。奥卢大年夜学无线通信中间博士后何继光称,假如太赫兹波无法穿墙,则要斟酌从室外到室内的传输问题。

在北京邮电大年夜学教授牛凯看来,未来,太赫兹波更大年夜的适用范围可能是室内的近间隔、高速度传输,速度能达到每秒1太比特,而室外的远间隔传输甚至广覆盖,仍需寄托低频段,“3G退网后,可以用这些频率,也可以在6GHz以下的频段中做一些筹划”。同时,为了达到高速度,还可以仰仗MIMO技巧(多输入多输出技巧),“这实际上就相称于在空间维度上增添了信息传输通道”。他阐发说,未来的收集覆盖必然是多频段组合。OPPO钻研院标准钻研中间总监、5G首席科学家唐海称,往后基站是否越建越密,主要还取决于能否有高质量的低几回再三段可以腾出应用。

李少谦觉得,太赫兹波通信未来可以用于体育赛事从摄像机到电视地面制作中间的超高清旌旗灯号点对点传输,局域大年夜容量传输,是6G可能利用的技巧,而未来太赫兹波是否终极会用于6G,是否经由过程建基站的要领采纳,仍需进一步的探究。

另一种可能性是,在6G期间,终端和终端之间的通信不再颠末基站这个“中介”。沈嘉觉得,尤其在短间隔、高频段的通信中,这样的机制可能会成为现实。“当我们用高频段的点对点通信把很多通信流量从基站上移到我们的手机上,那么传统中低频段的资本也能获得更好应用,就相称于原本高速公路上都挤满了车,假如两小我是邻居,就没需要绕道上高速公路”。美国弗吉尼亚理工大年夜学电子与谋略机系教授瓦利德·萨阿德则在其论文中提到,未来的6G期间,无论是墙壁、路面,照样全部修建,都可以采纳一种智能材料,外面装置天线,充当基站,实现数据近间隔的收发。

基站密了,电磁波频率高了,辐射是否会增添?这是在5G到来前,就已在人们心中泛起的疑问。

对此,李少谦解释说,是否频率越高,电磁波对人的辐射就越大年夜,还短缺足够的证据支撑,“但有一个是肯定的,功率大年夜不可”,衡量电磁波对人体辐射的主要指标是功率。移动通信用的功率实际上并不大年夜,此外,因为5G基站的覆盖范围更小,其发射功率也可以进一步低落。

包管广覆盖的另一种要领是卫星通讯。5月23日,美国太空探索技巧公司(SpaceX)就发射了其卫星互联网项目“星链”的首批60颗近地卫星。从2019年到2024年,SpaceX共将搭建由约1.2万颗卫星组成的“星链”收集,从太空向地面供给高速互联网接入办事,这也被不少自媒体解读为美国的6G计谋。而亚马逊、软银注资的卫星始创公司OneWeb等也都有着构建太空互联网的宏图。

李少谦阐发说,举世范围内,移动通信今朝覆盖的陆地范围只有30%,荒芜、戈壁、贫苦地区、海洋等未来都要经由过程卫星来实现全域覆盖,但因为卫星的局限,通信速度会对照低,是以,只能和地面移动通信互为弥补,起不到替代的感化。牛志升称,因为近地卫星与地球自传不合步,意味着完成一次通信历程,要有不合的卫星“接力”,而轨道受限的问题也必要斟酌。

李少谦说, 6G期间的移动通信将会是寰宇一体化交融的态势。同时,在几代移动通信技巧迭代的历程中,功能重叠的技巧会被取代掉落,3G、4G供给的是都宽带办事,3G会殒命,“2G频率低,覆盖最好,供给了通信的最根基办事”,会保留,是以,会存在收集“多代同堂”的环境。而从今朝看,5G期间还面临着基站扶植资源高、运营功耗大年夜的问题。稀有据显示,5G基站的电费相称于4G基站的两到三倍,这也将是6G要面对的寻衅。李少谦觉得,可以经由过程简化布局、加大年夜元器件集成度、将不需要设备去掉落等要领,把功耗降下来,但“又想马儿跑又想马儿不吃草”,找这个平衡点很难。



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