今年以來，6G（第六代移動通信技術）成為通信行業(yè)的高頻詞，多次被提及。就在不久前，工信部部長金壯龍在第31屆中國國際信息通信展覽會上表示，將前瞻布局下一代互聯(lián)網(wǎng)等前沿領域，全面推進6G研發(fā)。作為5G的下一代通信技術，6G有何先進之處？將給我們的生活帶來哪些改變呢？
什么是第六代移動通信技術
通信是人類歷史上最悠久的基本活動之一。為了打破時間和空間的限制，人類很早就嘗試了烽火狼煙、車馬郵驛、飛鴿傳信等多種通信方式。19世紀出現(xiàn)的電報、電話有線通信，大大提高了通信效率，但直到20世紀80年代第一代移動通信技術（1G）誕生后，才實現(xiàn)了有線到無線的飛躍。
目前全球主要經(jīng)濟體已紛紛啟動6G研發(fā)，業(yè)界預期將于2025年底前后啟動6G國際標準制定工作，力爭在2030年具備商用能力。我國移動通信從1G到5G歷經(jīng)30余年發(fā)展，如今在6G技術研發(fā)領域已經(jīng)在協(xié)同創(chuàng)新體系構建、6G場景與需求定義、關鍵技術研究等方面積累了一定優(yōu)勢，與西方發(fā)達國家總體保持同步。那么，究竟什么是6G呢？
有人說6G是太赫茲技術，它將帶來超高的傳輸速率；也有人說6G是衛(wèi)星通信，它將實現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡的全域覆蓋；還有人說6G就是5G+AI（人工智能），是人工智能在5G網(wǎng)絡中的一個應用體現(xiàn)。
這些理解其實都比較片面。相比于過去傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡僅能提供單一的通信能力，6G是通感算智深度融合、天地一體全域覆蓋的新一代移動信息網(wǎng)絡，將推動新型信息基礎設施建設，面向未來提供無所不達的網(wǎng)絡連接、無所不在的網(wǎng)絡算力、無所不及的網(wǎng)絡智能。
要實現(xiàn)這一目標，6G的網(wǎng)絡與5G相比在速率、時延、可靠性等諸多性能指標上有顛覆性的提升，例如，6G的速率較5G將大幅提升10倍以上，用戶體驗速率達到1Gbps，相當于用戶可隨時隨地獲得千兆寬帶服務（5G體驗速率為100Mbps，相當于百兆寬帶）。另一方面，6G可融合感知、計算、AI、大數(shù)據(jù)、安全等多種能力，這是5G網(wǎng)絡目前難以支持的。6G將基于無處不在的大數(shù)據(jù)，把AI的能力賦予各個領域的應用，通過智慧泛在實現(xiàn)萬物智聯(lián)。比如，機器人之間可以開展智能協(xié)同工作，人與虛擬助理之間可以自如交流。此外，利用6G網(wǎng)絡分布式多節(jié)點協(xié)同感知能力，還可提升園區(qū)工業(yè)機器人運動控制、智能物流管理、人員/設備位置管理等應用的定位精度。
6G打造的“數(shù)字孿生世界”什么樣
6G的愿景是“數(shù)字孿生，智慧泛在”，聽起來有些深奧，這到底能給老百姓的生活帶來哪些變化呢？
6G將提供全方位沉浸式的交互體驗。相比傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡僅能提供視覺和聽覺的遠程交互，6G將支持全息通信等業(yè)務的應用，實現(xiàn)視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺多感官乃至情感的遠程傳輸與交互，讓人們足不出戶就能擁有身臨其境的體驗。簡單來說，人與人的交互將徹底打破地理位置的限制，遠隔重洋的家人朋友或許可以來一個跨越大半個地球的“擁抱”；在家中便可漫步在虛擬的海灘上，感受到大海的壯闊與美麗，甚至“吹”到海風，“聞”到海水的味道。
6G還將實現(xiàn)“數(shù)字孿生人”?，F(xiàn)在走在技術前沿的“數(shù)智人”，是指能像真人一樣跟用戶交流、執(zhí)行工作任務的AI虛擬人，然而6G時代的“數(shù)字孿生人”比“數(shù)智人”更高級。“數(shù)字孿生人”是指通過在人體內(nèi)外部署大量傳感器進行實時全量化數(shù)據(jù)收集、分析、建模等，在虛擬世界中構造出一個完整映射的“數(shù)字人”，實現(xiàn)人的“數(shù)字孿生”?！皵?shù)字孿生人”最主要的一個應用場景就是遠程醫(yī)療，有望明顯緩解社會面臨的醫(yī)療資源緊缺問題。擁有人體全量化數(shù)據(jù)信息的數(shù)字人，在AI+大數(shù)據(jù)能力的加持下，可以預測人體健康狀況，為疾病預防和精準治療提供準確信息和行之有效的決策。
另外，6G將實現(xiàn)“孿生工業(yè)”和“孿生農(nóng)業(yè)”。孿生工業(yè)可以實現(xiàn)對產(chǎn)品全周期的監(jiān)控和預測，提升生產(chǎn)與制造能效。例如，一臺汽車從設計到原型樣車再到量產(chǎn)走下生產(chǎn)線，少則需要兩年時間，多則需要十年，但有了數(shù)字孿生技術就可以大大縮短這個周期，技術人員在電腦前就能看到生產(chǎn)現(xiàn)場的全貌，還能根據(jù)數(shù)字模型提前預見潛在問題并及時做出調(diào)整。同樣，6G在農(nóng)業(yè)中的應用也是如此，比如在小麥的種植過程中，可以提前推演小麥的生長情況，最大化提升土地的利用率，還可以通過預測氣象災害來降低農(nóng)田損失。
簡言之，未來的現(xiàn)實世界將會在虛擬空間映射形成一個數(shù)字世界，6G網(wǎng)絡能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實世界和數(shù)字世界的完美連接。數(shù)字世界能夠反映現(xiàn)實世界的真實狀態(tài)，并對現(xiàn)實世界的發(fā)展進行精準預測及維護，幫助人類提高生活質(zhì)量，以及提高社會生產(chǎn)和治理的效率。
5G尚在發(fā)展為何這么早研究6G
既然6G是更新一代的移動通信技術，那么它與現(xiàn)在正在發(fā)展的5G的關系是替代、補充還是共存呢？為何這么早就要開始研究6G？
縱觀通信發(fā)展歷史，任何新一代移動通信網(wǎng)絡的部署都不可能一蹴而就，必然要與上一代移動通信網(wǎng)絡共存并協(xié)同發(fā)展。從1G到5G，移動通信網(wǎng)絡基本保持了大約每十年更新一代的節(jié)奏。
1G的通信速率僅約2.4Kbps，當時我國1G產(chǎn)業(yè)空白，只能依賴于進口。1993年，我國第一個2G商用網(wǎng)絡在浙江嘉興開通，實現(xiàn)了從模擬到數(shù)字的飛躍，不再局限于語音通話，還支持發(fā)短信。21世紀初，隨著我國向國際電信聯(lián)盟（ITU）提交了第一個擁有自主知識產(chǎn)權的3G標準TD-SCDMA，國內(nèi)移動通信產(chǎn)業(yè)迎來了重大發(fā)展，移動用戶數(shù)首次超過固定電話用戶數(shù)，移動通信開始成為主流，通信速率提升到可以支持瀏覽圖片新聞的水平，促進了寬帶通信的萌芽。隨著智能手機的普及，移動通信很快進入下一代——擁有更高速率（可以支持多媒體業(yè)務）的4G，實現(xiàn)了從窄帶到寬帶的飛躍，使移動支付、短視頻、直播等移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務快速發(fā)展和普及。中國主導的TD-SCDMA也逐漸向TD-LTE演進，成為4G時代的兩大國際主流標準之一。隨后在全球移動通信產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展中，5G標準得到統(tǒng)一，TDD技術成為主流，我國終于實現(xiàn)了標準引領和產(chǎn)業(yè)引領。
5G開啟了一個萬物互聯(lián)的新時代，實現(xiàn)了人與人、人與物、物與物的全面互聯(lián)，以及信息的泛在可取，即隨時隨地的“連接”服務。從現(xiàn)階段的情況來看，5G的成功將對未來6G的發(fā)展起到至關重要的作用?；仡?G向4G的發(fā)展歷程就能發(fā)現(xiàn)，3G智能手機的出現(xiàn)，培育了移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的剛性需求，也為4G移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展奠定了基礎。同樣，5G-Advanced（指5G技術演進的下一階段，是5G和6G之間的過渡和銜接）的技術標準在持續(xù)演進和完善，將培育新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和商業(yè)模式，為6G實現(xiàn)“萬物智聯(lián)”奠定堅實基礎。以AI+IoT（物聯(lián)網(wǎng)）為技術基礎，便是“萬物智聯(lián)”時代的發(fā)展方向。
另外，6G的一些重要潛在技術也成為5G演進的新技術方向，包括通信感知一體化、空天地一體化等。這些技術如果能在5G演進階段得到一定的應用，也將為6G的發(fā)展奠定重要基礎。
因此，按照通信產(chǎn)業(yè)“商用一代、預研一代”的發(fā)展節(jié)奏，隨著5G大規(guī)模商用的推進，6G便成為了全球移動通信產(chǎn)業(yè)下一步發(fā)展的主航道。
推動全球統(tǒng)一標準避免產(chǎn)業(yè)分化
我國自2018年開始布局6G研發(fā)，加強基礎理論和關鍵技術攻關，推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，總體與全球發(fā)達國家保持同步。工信部成立IMT-2030（6G）推進組，統(tǒng)籌推進我國6G研發(fā)工作，并啟動6G單點技術試驗測試；科技部布局“國家重點研發(fā)計劃”6G課題，積極推進6G總體和關鍵技術研究。此外，在北京市政府層面，市科委、中關村管委會也支持了6G空口關鍵技術與智簡網(wǎng)絡架構研究、云化無線網(wǎng)絡開放平臺研發(fā)和關鍵技術聯(lián)合驗證等科研方向。
目前，各國都在加速研發(fā)6G移動通信技術，能否形成類似5G的全球統(tǒng)一國際標準，尚存在不確定性。標準分化將導致產(chǎn)業(yè)分化，產(chǎn)業(yè)分化則無法形成產(chǎn)業(yè)合力，進而導致網(wǎng)絡與終端設備研發(fā)成本增加、網(wǎng)絡運維成本增加、網(wǎng)絡服務質(zhì)量降低，最終會影響到廣大網(wǎng)絡使用者的利益。因此，為了避免后續(xù)潛在的6G標準和產(chǎn)業(yè)的分化，積極倡導全球統(tǒng)一國際標準，仍然是全球產(chǎn)業(yè)共同的努力方向。
新形勢下，綜合研判國際宏觀環(huán)境變化、產(chǎn)業(yè)基礎布局等因素，6G發(fā)展仍面臨原創(chuàng)技術供給不夠豐富、跨行業(yè)融合不夠深入、產(chǎn)業(yè)根基不夠牢固等挑戰(zhàn)。未來2-3年是6G關鍵技術突破的關鍵窗口期，我們?nèi)孕枰^續(xù)保持3G至5G時代在國際標準組織和產(chǎn)業(yè)中積淀的影響力，加大與ITU、3GPP、NGMN等移動信息領域國際標準組織和平臺的緊密合作，全力推動6G朝著全球統(tǒng)一國際標準和開放產(chǎn)業(yè)生態(tài)的方向發(fā)展，及早做好6G技術和產(chǎn)業(yè)的充分準備。
6G有哪些關鍵技術
6G關鍵技術大致可分為無線通信、無線組網(wǎng)和網(wǎng)絡架構三大技術領域，其中主要包含“超大規(guī)模MIMO、空口AI、新型無線傳輸、異構融合組網(wǎng)、通信感知一體化、新型無源物聯(lián)、新型網(wǎng)絡架構、內(nèi)生安全、空天地一體化、數(shù)字孿生網(wǎng)絡”十大技術方向。
為了方便大家理解，這里以異構融合組網(wǎng)、通信感知一體化兩個關鍵技術為例，來說說它們的作用和意義。
1.異構融合組網(wǎng)
電磁波是無線通信的信息傳播媒介，電磁波的頻率寬度直接決定了信息傳輸?shù)乃俾剩l率帶寬（簡稱帶寬）越大、頻率越多，信息傳輸速率就越大。6G系統(tǒng)中可能使用的頻率范圍涵蓋了低頻段、中頻段、高頻段，甚至包含太赫茲、可見光等更高的頻段，異構融合組網(wǎng)就是一種面向如何更有效使用更大帶寬、更多頻率的關鍵技術。
從6G網(wǎng)絡的整體部署來看，6G是考慮全頻段的深度融合網(wǎng)絡。也就是說，異構融合組網(wǎng)的網(wǎng)絡覆蓋由廣域向全域立體擴展，其中，中低頻段提供無縫網(wǎng)絡覆蓋，毫米波、太赫茲、可見光等高頻段則可按需開啟，提供更高的傳輸速率。
2.通信感知一體化
通信感知一體化，顧名思義是將通信和感知兩大功能協(xié)同的新型信息處理技術。早期感知功能主要在雷達領域應用，與通信并無太多交集。然而，隨著6G新需求的涌現(xiàn)和6G新技術的研究，通信、感知在技術和功能層面的相似性被深度挖掘，兩者“相互吸引”走向融合，使網(wǎng)絡實現(xiàn)從傳遞信息到感知世界的重大變化。
試想一下，置身6G網(wǎng)絡中，揮揮手便能“開”“關”家中的燈；戴上傳感設備即可身臨其境“看見”遠方；駕車出行，有全方位感知系統(tǒng)形影不離地保駕護航；會思考的智能體、無人機等提供精準的個性化定制服務；無需醫(yī)療設備，即可完成健康監(jiān)測……要做到這些，離不開高精度的定位、成像、動作識別、環(huán)境重構等能力，這就需要通過無線信號進行數(shù)據(jù)采集并進行高速實時數(shù)據(jù)分析，形成支持上述高感知分辨率和感知精度的指令。
通信感知一體化正是實現(xiàn)上述目標的關鍵技術，可以幫助人們“聽見”和“看見”更加豐富多彩的世界，為“萬物智聯(lián)”奠定堅實基礎。
（作者單位：中國移動研究院未來研究院? 來源：北京日報）
