信息通信

10年后6G将问世 速度有望比5G快100倍

作者:来源:科技日报发布时间:2019-11-25 17:38我要评论


5G还未全面铺开,6G已“跃跃欲试”。

前不久,华为内部员工社区平台“心声社区”刊登了该公司创始人任正非于本月上旬接受《经济学人》采访的纪要。在采访中,任正非称,华为的6G研究是领先世界的,但预计10年后6G才会投入使用。

那么,到底什么是6G?6G相关研究目前已进展到什么阶段?6G的关键核心技术有哪些?近日,在2019年全国通信理论与技术学术会议暨通信领域创新发展论坛上,多位业内专家表示,目前6G研究刚刚起步,在技术领域需要建立国际统一标准。

区别于5G,6G要构建出一张实现空、天、地、海一体化通信的网络。6G频段将从5G的毫米波频段拓展至太赫兹频段,数据传输速率有望比5G快100倍,时延达到亚毫秒级水平。在用户的个性化服务以及物联网、工业互联网、无人驾驶、智能工厂等领域,6G都将有较广阔的应用前景。

信号可覆盖通信“盲区”

“在6G时代,或许我们在飞机上也能上网,同时不会影响飞行安全。登山运动员在登山遇到危险时,可实时发送位置信息与求救信号,不会出现时延。在海上航行时,船上的工作人员也不用担心与陆地失联,6G可保证其实时通信。”这是南京航空航天大学电子信息工程学院常务副院长吴启晖为科技日报记者描绘的、用卫星、航空平台、舰船搭建起的一张连接空、天、地、海的通信网络。而支撑该网络的核心技术,就是6G。

6G网络将致力于打造一个集地面通信、卫星通信、海洋通信于一体的全连接通信世界,沙漠、无人区、海洋等如今移动通信的“盲区”有望实现信号覆盖。

“6G网络的速度将比5G快100倍,几乎能达每秒1TB,这意味着下载一部电影可在1秒内完成,无人驾驶、无人机的操控都将非常自如,用户甚至感觉不到任何时延。”吴启晖说,如今中低无线电频谱资源十分紧缺,而发展高速传输的6G网络需要充足的频谱资源作为支撑。这意味着,6G通信要向高频段频谱资源拓展,从5G时代的毫米波(波长为10毫米到1毫米的电磁波)频段拓展到太赫兹(波长为3000微米到30微米的电磁波)频段。

6G带来的通信变革,不仅体现在网速上,用户的交互体验也将得到大幅提升,单位时间内信息传输容量将更大,传输时延也会变得更短。

在中国电子学会通信分会主任委员、南京邮电大学物联网学院院长朱洪波看来,在1G到4G时代,通信技术还都是消费型应用,5G及以后将走向产业型应用,例如工业互联网、智能交通等。

“现在学界对6G的界定有不同的观点,5G主要是为工业4.0做前期基础建设,而6G的具体应用方向目前还处在探索阶段。”朱洪波说,有专家认为,将来6G将会被用于空间通信、智能交互、触觉互联网、情感和触觉交流、多感官混合现实、机器间协同、全自动交通等场景。

需更多基站完成信号“接力”

从1G时代到5G时代,基站就像一个“交通枢纽”,在用户和移动运营商之间,架设起一座座信息交换的“桥梁”。但在6G时代,“桥梁”建设或将面临巨大的挑战。

“未来,基站建设要面向天空、海洋,而空中传输的距离很远,水下传输的信号损耗又大,无人机和海上舰船的通信,又是动态的,这都需要协同部署攻关。”合肥工业大学副校长、教授李建东对科技日报记者说。

目前,我国已拥有600多万个4G基站,5G基站的数量预计将是前者的10倍,6G基站可能会建得更密。如今,地面基站大多架设在建筑物顶部,6G网络要实现地面基站与无人机、卫星的通信,那么基站就不仅要面向地面,也要面向空中进行信号传播。

“而地面、空中、海洋的信道模型都是不同的。”吴启晖说,地面基站是沿着地表进行信号传播的,由于有建筑物、山川河流的阻隔,传播过程中信号会被衰减得十分严重,有时也会出现杂波、噪声。而地空信道虽不会碰上困扰地面传播的各种阻隔物,但因信道的俯仰角较大,每个角度的传播特性也会存在差异。同时,在空中、地面、海洋传播信号时,6G网络会使用不同的频率,这些频率可能形成相互干扰,如何使之“通力合作”也是要解决的技术问题。

此外,因6G通信要向高频段频谱资源拓展,受高频影响,6G时代或需要更多基站,“接力”完成信号传递工作。

南京航空航天大学信息工程学院教授张小飞向科技日报记者具体解释道:“6G网络将使用高频段频谱资源——太赫兹频段,其频率可高达100GHz到10THz。而信号频率越高,波长越短,信号传输范围也就越小,这意味着基站的覆盖范围随之缩小。再加上信号的频率越高,就越容易被空气中的水分子吸收掉,遇到雨雪天气,6G信号更容易受干扰,所以6G信号的传播距离不会像5G信号那么远,这就需要更多的基站完成信号的‘接力’传递。”

芯片技术和算法有待完善

随着工业互联网、无人驾驶、远程医疗等应用场景的出现,以及用户数和智能设备数的增加,有限的带宽要承载越来越多的终端,提升带宽成了6G技术研发人员亟待解决的问题。在吴启晖看来,要想提升带宽,就要依靠芯片技术和射频电路技术的发展。

同时,还有专家指出,太赫兹芯片的散热问题也亟待解决。如今,芯片越做越小,而传输功率的增加会让芯片更容易“发烫”,所以微散热技术也亟待提升。

此外,传输的数据量大了,想要实现低时延、高可靠的传输,就要求6G网络系统必须更加智能化。吴启晖介绍道,目前,他的团队正在研究6G网络的智能信息处理算法,这包括智能云计算、边缘计算、终端智能应用,以及各个层面的智能算法如何协同。

“但没有一个智能算法能满足6G通信的所有需求。例如,我们在做图像识别时用‘深度学习’算法,但在动态性强的无线通信领域,这个算法就未必适用,相比之下,‘强化学习’算法可能更合适。”吴启晖说,和5G时代一样,6G时代同样需要构建“算法库”,智能调度各个系统,遇到什么场景,就用什么算法去解决相应的问题。

“例如,在收到火警信号后,6G网络系统要能迅速识别出这一场景,将这个信号传送出去,智能算法要根据应用场景的需求,给出信息传输决策。”吴启晖说。

从3G到4G再到5G,每一代通信技术的迭代都经历了约10年的发展周期。在采访中,不少专家对记者表示,离6G真正“飞入寻常百姓家”,至少也还需要10年左右的时间。

“目前,国内外的6G研究刚刚启动,但亟需建立与此相关的国际技术标准,包括6G的频谱、网络架构、多址接入、无线能量传输、智能化等方面的技术。”张小飞说。


责任编辑:张一迪
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