2020年11月，全球首顆6G實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，中國(guó)“電子科技大學(xué)號(hào)”成功發(fā)射。6G，聽起來(lái)好像那么遠(yuǎn)卻又那么近——如果說(shuō)5G帶給我們的是足夠顛覆生活的黑科技，那么，6G呈現(xiàn)給我們的，將是一個(gè)嶄新的世界。

關(guān)于對(duì)6G技術(shù)的探索，你可能知道在今年1月，一項(xiàng)為期兩年半的研究項(xiàng)目（Hexa-X）已在歐盟啟動(dòng)。這是一個(gè)由愛立信和諾基亞推動(dòng)的6G研究項(xiàng)目，愛立信在其中任“技術(shù)擔(dān)當(dāng)”，諾基亞任“總指揮”。項(xiàng)目啟動(dòng)以來(lái)，從未來(lái)用例，到技術(shù)實(shí)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)成員們無(wú)一不在加強(qiáng)對(duì)6G的探索，今天，就讓我們來(lái)一睹該項(xiàng)目的最新進(jìn)展以及對(duì)6G技術(shù)的最新定義。

6G用例知多少？

目前，Hexa-X項(xiàng)目已確定了大量潛在的6G用例，并根據(jù)所面對(duì)的挑戰(zhàn)和需要被實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，將它們大致劃分了五個(gè)不同的用例組：

Hexa-X項(xiàng)目確定的6G用例組

1. 可持續(xù)發(fā)展

設(shè)想的6G新功能，將充分實(shí)現(xiàn)在全球范圍內(nèi)采集數(shù)據(jù)并啟動(dòng)響應(yīng)的可能性，為全社會(huì)各行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)前所未有的機(jī)會(huì)。例如，使用分布于全球的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境指標(biāo)、為全球人口提供電子健康服務(wù)等；

2. 本地信任區(qū)域

某些用例會(huì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)吞吐量、可靠性或安全性等方面性能要求極高，例如精準(zhǔn)醫(yī)療、傳感器基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、智慧城市物聯(lián)網(wǎng)微型網(wǎng)絡(luò)等，而使用廣域網(wǎng)絡(luò)無(wú)法提供這一性能。為了提高效益，不部署專門的定制網(wǎng)絡(luò)，可以部署一個(gè)由子網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)絡(luò)，其中數(shù)據(jù)和連接保持本地等級(jí)，而配置和管理在宏觀等級(jí)進(jìn)行。

3. 從機(jī)器人到協(xié)作機(jī)器人

隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)的出現(xiàn)和自主系統(tǒng)的普及，機(jī)器人將進(jìn)一步植根于我們的社會(huì)和行業(yè)。隨著功能的發(fā)展，它們負(fù)責(zé)的任務(wù)也越來(lái)越復(fù)雜，協(xié)作機(jī)器人與人類或其他自主系統(tǒng)緊密合作，共同解決問(wèn)題。

4. 大規(guī)模孿生

通過(guò)捕捉和模擬物理世界來(lái)創(chuàng)建人類、物理對(duì)象和流程的數(shù)字孿生將實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)前所未有的洞察和控制。包括數(shù)字孿生概念在工業(yè)流程中的延伸，也包括向社會(huì)其他領(lǐng)域的擴(kuò)展，例如將數(shù)字孿生應(yīng)用于可持續(xù)的食品生產(chǎn)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物和牲畜的生長(zhǎng)情況，預(yù)測(cè)并解決問(wèn)題，從而提高產(chǎn)量減少浪費(fèi)。此外，還可以將數(shù)字孿生應(yīng)用于智慧城市的建設(shè)。

5. 遠(yuǎn)程呈現(xiàn)

到21世紀(jì)30年代，身臨其境般地與物理世界進(jìn)行遠(yuǎn)程互動(dòng)，將變得司空見慣。這包括虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和融合現(xiàn)實(shí)，用戶可以使用多感官交互實(shí)時(shí)與其他人或物體的“數(shù)字化身”進(jìn)行互動(dòng)，用觸覺(jué)甚至嗅覺(jué)體驗(yàn)擴(kuò)展視聽體驗(yàn)，創(chuàng)造一個(gè)完全融合的虛擬現(xiàn)實(shí)世界。

除此之外，還有一些潛在的用例不勝枚舉。其中一些現(xiàn)有用例將在2030年變得更加先進(jìn)和突出，而另一些用例甚至要在6G系統(tǒng)部署之后才會(huì)逐漸出現(xiàn)。

除了連接，6G還能帶來(lái)什么？

6G系統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo)將需要擴(kuò)展到傳統(tǒng)的KPI之外，因?yàn)閮H僅將6G設(shè)計(jì)成“5G的X倍”是不夠的。在Hexa-X項(xiàng)目中，我們已經(jīng)確定了一套初步的6G基本指標(biāo)。評(píng)估指標(biāo)與用例和網(wǎng)絡(luò)性能的不同方面相關(guān)。

極致功能進(jìn)展

由于目前的用例將繼續(xù)保持重要性，因此與數(shù)據(jù)率、連接密度、流量容量或定位精度相關(guān)的性能期望將繼續(xù)上升。

端到端性能進(jìn)化

隨著用例的繼續(xù)開發(fā)，只對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行次優(yōu)化可能已經(jīng)不夠了，例如，只關(guān)注空中接口的性能。而需要采取一種整體的方法，例如考慮與能源效率、服務(wù)可用性、確定性或覆蓋面相關(guān)的端到端性能，來(lái)確?？煽康男阅?。

新功能領(lǐng)域

當(dāng)6G不再局限于連接后，預(yù)計(jì)會(huì)引進(jìn)新的功能，例如已普及的集成計(jì)算和AI、通信和傳感的融合等，同時(shí)還將嵌入能量采集設(shè)備。這可以提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能以及傳統(tǒng)關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)的性能，并引入新的特定領(lǐng)域關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)。

關(guān)鍵指標(biāo)領(lǐng)域

6G將成為整個(gè)社會(huì)的重要組成部分之一，因此在設(shè)計(jì)和部署系統(tǒng)時(shí)，不能僅僅考慮技術(shù)性能指標(biāo)。為此，我們用關(guān)鍵價(jià)值指標(biāo)來(lái)作為關(guān)鍵性能指標(biāo)的補(bǔ)充，包括包容性和接受度、可信度以及可持續(xù)性等方面。

6G的無(wú)線性能

目前，利用亞太赫茲頻率（100-300GHz）進(jìn)行移動(dòng)通信仍處于起步階段?？紤]到物理定律帶來(lái)的挑戰(zhàn)（換言之就是這些頻率的產(chǎn)生、傳播和接收），設(shè)計(jì)商用亞太赫茲通信系統(tǒng)將需要采取一種革命性的整體方法。

Hexa-X將對(duì)波形和調(diào)制、無(wú)線電信道特征、波束成形和硬件的可行性開展系統(tǒng)性的聯(lián)合研究，旨在將亞太赫茲無(wú)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)加入到6G系統(tǒng)中。尤其是Hexa-X將研究超越5G NR的波形和調(diào)制，這可能需要在3GPP標(biāo)準(zhǔn)中采用100GHz以上的6G空中接口設(shè)計(jì)。

除了無(wú)線通信，Hexa-X還將研究利用毫米波和亞太赫茲頻段開發(fā)低成本、高能效和高性能的定位解決方案，其定位精度將高于1厘米，同時(shí)還將實(shí)現(xiàn)無(wú)法察覺(jué)的延遲和強(qiáng)大的隱私保護(hù)。這是為了通過(guò)設(shè)計(jì)使定位和傳感成為6G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵特征。

最值得注意的是，在擴(kuò)展到亞太赫茲頻率后，由于相關(guān)的傳播特性以及更大的帶寬，必須在應(yīng)用方面做出改變。因此，Hexa-X項(xiàng)目已經(jīng)確定了適用于亞太赫茲頻率的三類不同用例：

短距離

室內(nèi)設(shè)備對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施，以及設(shè)備間的通信都將受益于更大的吞吐量，同時(shí)確保視距連接。

長(zhǎng)距離

對(duì)于固定無(wú)線鏈路，將通過(guò)前所未有的帶寬確保無(wú)線回程的足夠容量，而連接衛(wèi)星或高空平臺(tái)（HAP）等非地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)無(wú)線鏈路可以提供出色的戶外覆蓋性能。

感應(yīng)

通過(guò)重新利用接收到的信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)將能夠推斷出關(guān)于設(shè)備位置的信息以及作為雷達(dá)接收器運(yùn)行的現(xiàn)有無(wú)線系統(tǒng)接口的周圍環(huán)境。由于傳感分辨率與信號(hào)帶寬成正比，因此亞太赫茲頻率的可用帶寬可以提供比低頻率好得多的性能。此外，鑒于不同材料的內(nèi)在頻率相關(guān)反射，亞太赫茲信號(hào)還可用于在線光譜分析。

在Hexa-X中實(shí)現(xiàn)Tbps/THz無(wú)線系統(tǒng)通信的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

從初步的結(jié)果來(lái)看，6G的研究工作正在加速進(jìn)行中。更多的研究成果報(bào)告將在今年晚些時(shí)候發(fā)布，將涵蓋本地化和傳感、AI驅(qū)動(dòng)的通信和計(jì)算協(xié)同設(shè)計(jì)以及初始6G架構(gòu)組件和實(shí)現(xiàn)技術(shù)等方面。根據(jù)這些初步的報(bào)告，Hexa-X項(xiàng)目的工作方向?qū)⑥D(zhuǎn)向?qū)?shí)現(xiàn)技術(shù)的探索性研究，來(lái)彌補(bǔ)這些研究差距，為未來(lái)的6G系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)于作者

Patrick Rugeland于2014年加入愛立信，多年來(lái)一直從事5G研發(fā)。他的工作包括LTE Advanced和NR的概念開發(fā)、系統(tǒng)性能評(píng)估和3GPP標(biāo)準(zhǔn)化工作。他曾是歐盟5G研究項(xiàng)目mmMAGIC的成員，目前在這些領(lǐng)域擁有50多項(xiàng)專利。

Patrick于2013年獲得瑞典皇家理工學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)博士學(xué)位。

原文標(biāo)題：6G離我們有多遠(yuǎn)？

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