5G尚未普及 6G呼嘯而來？ 關(guān)鍵技術(shù)仍在摸索

5G尚未普及，美國號稱開始研發(fā)6G。到底是“嘗鮮”5G，還是等等6G?

2月21日，美國總統(tǒng)特朗普發(fā)推特“我希望5G乃至6G早日在美國落地”。日前，美國聯(lián)邦通信委員會朝著特朗普的指示邁出了第一步，決定開放95千兆赫到3太赫茲頻段，供6G實(shí)驗(yàn)使用。

紐約大學(xué)教授泰德·拉帕波特發(fā)表聲明：“聯(lián)邦通信委員會已經(jīng)啟動了6G的競賽。”難道我們還沒有享受到5G部署的紅利，網(wǎng)速更快的6G已經(jīng)呼嘯而來?6G到底是“小荷才露尖尖角”還是“妖嬈全在欲開時(shí)”?科技日報(bào)記者就此采訪了芬蘭奧盧大學(xué)博士后、無線通信專家何繼光。

關(guān)鍵技術(shù)仍在摸索

“5G布網(wǎng)還沒完成，甚至國際標(biāo)準(zhǔn)都沒有完全制定好。6G還在起步階段，剛剛開始研究，甚至沒有清晰的概念定義，其關(guān)鍵技術(shù)仍在摸索之中。”何繼光告訴記者，從開始研究到技術(shù)成熟需要時(shí)間。歐盟在2013年就啟動了METIS項(xiàng)目(2020年信息社會與移動無線通信助推器)，開展5G的研究，但直到2015年項(xiàng)目結(jié)束，關(guān)鍵技術(shù)都沒有完全確定。“作為一名無線通信研究者，我相信6G總有一天會到來，但現(xiàn)在仍是完善5G、摸索6G的時(shí)段。”

“太赫茲被很多人認(rèn)為是6G的關(guān)鍵技術(shù)之一。事實(shí)上，太赫茲能否用于無線通信還在論證。”何繼光介紹，之前太赫茲主要用于雷達(dá)探測、醫(yī)療成像，在無線通信方面的應(yīng)用也是近兩年才開始研究。它的特點(diǎn)是頻率高、通信速率高，理論上能夠達(dá)到太字節(jié)每秒(TB/S)，但實(shí)際上哪種應(yīng)用需要如此高的網(wǎng)速尚無定論。而且太赫茲有明顯的缺點(diǎn)，那就是傳輸距離短，易受障礙物干擾，現(xiàn)在能做到的通信距離只有10米左右，而只有解決通信距離問題，才能用于現(xiàn)有的移動通信蜂窩網(wǎng)絡(luò)。此外，通信頻率越高對硬件設(shè)備的要求越高，需要更好的性能和加工工藝。這些技術(shù)難題短時(shí)間內(nèi)很難解決。

路線方案尚需驗(yàn)證

“目前，國際通信技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)相繼提出了多種實(shí)現(xiàn)6G的技術(shù)路線，但這些方案都處于概念階段，能否落實(shí)還需驗(yàn)證。”何繼光表示，奧盧大學(xué)無線通信中心是全球最先開始6G研發(fā)的機(jī)構(gòu)，目前正在從無線連接、分布式計(jì)算、設(shè)備硬件、服務(wù)應(yīng)用四個(gè)領(lǐng)域著手研究。

無線連接是利用太赫茲甚至更高頻率的無線電波通信;分布式計(jì)算則是通過人工智能、邊緣計(jì)算等算法解決大量數(shù)據(jù)帶來的時(shí)延問題;設(shè)備硬件主要面向太赫茲通信，研發(fā)對應(yīng)的天線、芯片等硬件;服務(wù)應(yīng)用則是研究6G可能的應(yīng)用領(lǐng)域，如自動駕駛等。“目前也只是有這四個(gè)方向，具體的細(xì)節(jié)還沒有明確。”

記者了解到，韓國SK集團(tuán)信息通信技術(shù)中心曾在2018年提出了“太赫茲+去蜂窩化結(jié)構(gòu)+高空無線平臺(如衛(wèi)星等)”的6G技術(shù)方案，不僅應(yīng)用太赫茲通信技術(shù)，還要徹底變革現(xiàn)有的移動通信蜂窩架構(gòu)，并建立空天地一體的通信網(wǎng)絡(luò)。

何繼光指出，SK集團(tuán)提到的去蜂窩化結(jié)構(gòu)是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一，即基站未必按照蜂窩狀布置，終端也未必只和一個(gè)基站通信，這確實(shí)能提高頻譜效率，瑞典林雪平大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)最早提出了去蜂窩結(jié)構(gòu)構(gòu)想。但這一構(gòu)想能否滿足6G時(shí)延、通信速率等指標(biāo)，還需要驗(yàn)證。

除了SK集團(tuán)，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室也提出了“太赫茲+網(wǎng)絡(luò)切片”的技術(shù)路線。這些方案在技術(shù)細(xì)節(jié)上都需要長時(shí)間試驗(yàn)驗(yàn)證。

推廣應(yīng)用成本高昂

“無線通信進(jìn)一步發(fā)展，大量投資必不可少。”何繼光談到，要提高通信速率有兩個(gè)方案：一是基站更密集，部署量增加，雖然基站功率可以降低，但數(shù)量增加仍會帶來成本上升;第二種方案就是使用更高頻率通信，比如太赫茲或者毫米波，但高頻率對基站、天線等硬件設(shè)備的要求更高，現(xiàn)在進(jìn)行太赫茲通信硬件試驗(yàn)的成本已經(jīng)超出一般研究機(jī)構(gòu)的承受能力。另外，從基站天線數(shù)上來看，4G基站天線數(shù)只有8根，5G能夠做到64根、128根甚至256根，6G的天線數(shù)可能會更多，基站的更換也會提高應(yīng)用成本。

“不改變現(xiàn)有的通信頻段，只依靠通過算法優(yōu)化等措施很難實(shí)現(xiàn)設(shè)想的6G愿景，全部替換所有基站也不現(xiàn)實(shí)。”何繼光認(rèn)為，未來很有可能會采取非獨(dú)立組網(wǎng)的方式，即在原有基站等設(shè)施的基礎(chǔ)上部署6G設(shè)備，6G與5G甚至4G、4.5G網(wǎng)絡(luò)共存，6G主要用于人口密集區(qū)域或者滿足自動駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能工廠等垂直行業(yè)的高端應(yīng)用。

其實(shí)，普通百姓對幾十個(gè)G，甚至每秒太字節(jié)的速率沒有太高需求，況且如果6G以毫米波或太赫茲為通信頻率，其移動終端的價(jià)格必然不菲。

“6G在未來幾年可能在技術(shù)上有所突破，但距離應(yīng)用部署為時(shí)尚遠(yuǎn)。”何繼光預(yù)測，一方面從事6G研發(fā)的科研機(jī)構(gòu)還比較少，技術(shù)發(fā)展仍需要時(shí)間;另一方面技術(shù)獲得突破后的標(biāo)準(zhǔn)化也需要時(shí)間。

從技術(shù)的發(fā)展看，6G一定會到來。但有需求才有技術(shù)，5G的技術(shù)指標(biāo)能夠在很長時(shí)間內(nèi)滿足大部分的行業(yè)應(yīng)用，而且推廣普及5G的投入也很高。除非社會發(fā)展對6G有非常緊迫的需要，否則不會在很短時(shí)間內(nèi)用6G替換5G。