各國(guó)提前規(guī)劃6G技術(shù)路線圖

“我還沒(méi)有用上5G，你們又開(kāi)始談?wù)?G？”在以6G為主題的內(nèi)容下面，這樣的網(wǎng)友回復(fù)并不少見(jiàn)。一方面，從2020年5G在中國(guó)開(kāi)始大規(guī)模建設(shè)開(kāi)始，到現(xiàn)在5G簽約用戶超過(guò)7億，但如果讓消費(fèi)者說(shuō)5G和4G的業(yè)務(wù)體驗(yàn)有什么大的不同，大部分消費(fèi)者的感受除了網(wǎng)速快一些，其他差別甚微；另一方面，作為5G應(yīng)用的突破重點(diǎn)，垂直行業(yè)的5G應(yīng)用在一些領(lǐng)域中初見(jiàn)成效，有了些規(guī)模，但遠(yuǎn)沒(méi)有到爆發(fā)階段。

現(xiàn)在談?wù)?G，無(wú)論是需求還是技術(shù)方向都有些像霧里看花。但6G的研究熱情一直高漲，不僅在中國(guó)，全球亦如此，對(duì)6G的技術(shù)研究項(xiàng)目繁多，期望值甚高。因此，到底6G要實(shí)現(xiàn)什么功能，應(yīng)用于什么場(chǎng)景，采用什么技術(shù)，結(jié)合5G的進(jìn)展，6G技術(shù)目前既是創(chuàng)新源頭也是爭(zhēng)議焦點(diǎn)。

進(jìn)擊的全球6G

從2020年開(kāi)始，針對(duì)6G的研究就已經(jīng)啟動(dòng)。因?yàn)閺?G、3G、4G到5G，大約每十年移動(dòng)通信技術(shù)更新一代。業(yè)界許多人相信這是一個(gè)規(guī)律，按此規(guī)律，到2030年6G將登臺(tái)商用。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為移動(dòng)通信的發(fā)展規(guī)律也可以用“商用一代、研究一代、儲(chǔ)備一代”來(lái)概括。因此，當(dāng)2020年5G在全球開(kāi)始商用，6G研發(fā)就提上了議事日程，而一些6G技術(shù)應(yīng)該早于此，在數(shù)年前就開(kāi)始有所儲(chǔ)備。

世界主要國(guó)家和地區(qū)均已啟動(dòng)6G研究。歐盟提出相對(duì)清晰的規(guī)劃路線圖，在2020年第三季度完成了6G產(chǎn)學(xué)研框架項(xiàng)目；芬蘭發(fā)布了6G白皮書(shū)《面向6G泛在無(wú)線智能的驅(qū)動(dòng)與主要研究挑戰(zhàn)》，對(duì)于6G愿景和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)性展望；韓國(guó)政府提出“引領(lǐng)6G商業(yè)化”目標(biāo)，計(jì)劃2028年第一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球6G商用；日本發(fā)布B5G推進(jìn)戰(zhàn)略目標(biāo)，預(yù)計(jì)2025年完成6G基礎(chǔ)技術(shù)研究，2030年商用；美國(guó)也從2018年開(kāi)始6G研究，前期研究包括對(duì)6G芯片的研究，并在空天海地一體化通信特別是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域開(kāi)展研究實(shí)踐。

中國(guó)在“十四五”規(guī)劃綱要中明確提出，要前瞻布局6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)儲(chǔ)備，先后成立國(guó)家6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專(zhuān)家組、IMT-2030（6G）推進(jìn)組，推進(jìn)6G各項(xiàng)工作。

6G研究首先要確定的是需求和應(yīng)用場(chǎng)景，這同時(shí)要參考現(xiàn)有技術(shù)是否能夠?qū)崿F(xiàn)需求。如3G在研究之初確定的應(yīng)用場(chǎng)景是在傳語(yǔ)音的基礎(chǔ)上能夠傳輸圖片和視頻，傳輸速率要在1Mbps~10Mbps。4G的應(yīng)用場(chǎng)景要實(shí)現(xiàn)對(duì)高清視頻的傳輸，傳輸速率要在10Mbps~100Mbps。5G的應(yīng)用場(chǎng)景則分為三種，一種是實(shí)現(xiàn)對(duì)VR/AR類(lèi)視頻的傳輸，傳輸速率在100Mbps~1Gbps；一種是實(shí)現(xiàn)工業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)要有確定的低時(shí)延和高可靠保障；還有一種是萬(wàn)物互聯(lián)的應(yīng)用，可以支持每平方公里接入百萬(wàn)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)終端。

IMT-2030（6G）推進(jìn)組在2021年發(fā)布的《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書(shū)》中對(duì)6G愿景做了這樣的描述：6G將在5G基礎(chǔ)上從服務(wù)于人、人與物，進(jìn)一步拓展到支撐智能體的高效互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)由萬(wàn)物互聯(lián)到萬(wàn)物智聯(lián)的躍遷，最終助力人類(lèi)社會(huì)實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物智聯(lián)、數(shù)字孿生”美好愿景。

該《白皮書(shū)》進(jìn)一步描述，未來(lái)6G業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)沉浸化、智慧化、全域化等發(fā)展趨勢(shì)，形成沉浸式云XR、全息通信、感官互聯(lián)、智慧交互、通信感知、普惠智能、數(shù)字孿生、全域覆蓋等八大業(yè)務(wù)應(yīng)用。通信感知、普惠智能、數(shù)字孿生等智慧化業(yè)務(wù)應(yīng)用借助感知、智能等全新能力，在進(jìn)一步提升6G通信系統(tǒng)性能的同時(shí)，還將助力完成物理世界的數(shù)字化，推動(dòng)人類(lèi)進(jìn)入虛擬化的數(shù)字孿生世界。

6G愿景下的新技術(shù)

前幾代移動(dòng)通信發(fā)展事實(shí)已經(jīng)證明，預(yù)測(cè)十年后的應(yīng)用，是一件吃力不討好的事情。“我們提的愿景，有些是能實(shí)現(xiàn)的，更多的是需要我們“夠一夠”才能實(shí)現(xiàn)的，還有一些是6G實(shí)現(xiàn)不了、以后可能會(huì)實(shí)現(xiàn)的。”中國(guó)工程院院士張平在談6G愿景與關(guān)鍵技術(shù)時(shí)，為愿景的“不保真”做了伏筆。

在這樣的愿景設(shè)計(jì)下，哪些技術(shù)會(huì)成為關(guān)鍵？

張平認(rèn)為，6G可以達(dá)到“靈”的境界，可以提供虛擬的物理空間、行為空間和精神空間。與5G時(shí)的通信、計(jì)算、控制相比，6G增加了第四個(gè)維度——意識(shí)。意識(shí)會(huì)貫穿6G，表現(xiàn)在認(rèn)知能力、內(nèi)省能力和決策能力都更智能。提升意識(shí)需要算力的支持，6G的算力將比現(xiàn)在有百倍的提升。

與5G相同的是，6G技術(shù)目前主要涉及6G空口、6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)兩大方面。

張平說(shuō)，從6G空口技術(shù)看，目前技術(shù)方向既有對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的增強(qiáng)，也有創(chuàng)新技術(shù)。創(chuàng)新技術(shù)有基于AI的通信、新的通信感知功能、語(yǔ)義通信技術(shù)等，傳統(tǒng)技術(shù)增強(qiáng)會(huì)體現(xiàn)在頻譜、天線、多址、調(diào)制和編碼等多個(gè)方面。太赫茲無(wú)線通信、可見(jiàn)光通信技術(shù)、動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)、全自由度雙工、超大規(guī)模天線技術(shù)、智能超表面技術(shù)、無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO、NOMA技術(shù)（非正交）、新一代波形技術(shù)（對(duì)高速移動(dòng)場(chǎng)景和高吞吐量場(chǎng)景采用不同的新波形）、新一代信道編碼技術(shù)都在研究視野中。這些技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)也不小，需要“夠一夠”才能實(shí)現(xiàn)。例如太赫茲通信，頻譜越來(lái)越寬導(dǎo)致對(duì)器件的要求越來(lái)越高，太赫茲超大規(guī)模的MIMO和超小的等離子體天線單元都是支持太赫茲技術(shù)的器件。如果6G采用太赫茲，這兩個(gè)將成為關(guān)鍵器件。

在6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，中國(guó)工程院院士劉韻潔認(rèn)為需要重點(diǎn)考慮6G網(wǎng)絡(luò)的需求和目標(biāo)，未來(lái)的新業(yè)務(wù)需要網(wǎng)絡(luò)提供海量連接、高性能端到端傳輸時(shí)延、網(wǎng)內(nèi)計(jì)算緩存及靈活接入處理能力，需要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)做出變革。全息通信、AR/VR、元宇宙等業(yè)務(wù)的發(fā)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了一系列新的要求與挑戰(zhàn)，面向6G的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)將有巨大前景。確定性、可編程、云化、一體化安全也將成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)將從承載、管控、業(yè)務(wù)等方面，全方位提升網(wǎng)絡(luò)能力。

在6G空口與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之外，6G時(shí)期的天地空一體化網(wǎng)絡(luò)也是備受關(guān)注的應(yīng)用熱點(diǎn)和技術(shù)熱點(diǎn)。

6G愿景與實(shí)用性在“撕扯”

在研究這些新興的通信技術(shù)的同時(shí)，對(duì)技術(shù)的可用性、實(shí)用性的質(zhì)疑，也不絕于耳。中國(guó)電信研究院專(zhuān)家委副主任楊峰義的質(zhì)疑和建議代表了運(yùn)營(yíng)商的角度。楊峰義說(shuō)：“搞6G不可能脫離5G的現(xiàn)實(shí)，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中技術(shù)嚴(yán)重過(guò)剩。標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)了很多，但從結(jié)果看，一些是沒(méi)有用的，有些標(biāo)準(zhǔn)雖然有用，但使用價(jià)值很低，而這會(huì)導(dǎo)致我們的設(shè)備成本增加。”

“我們太容易把10年、20年、30年后的事情放到今天來(lái)看，我們認(rèn)為萬(wàn)物互聯(lián)已經(jīng)到時(shí)候了，但實(shí)際情況并沒(méi)有那么理想，過(guò)早的把未來(lái)的愿景搬到今天來(lái)實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致研究與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)。”楊峰義說(shuō)，“通信系統(tǒng)會(huì)越來(lái)越沉重，最后結(jié)果就是一層一層建下去，導(dǎo)致新業(yè)務(wù)做不好、業(yè)務(wù)重疊，客戶體驗(yàn)差。”

“我們對(duì)行業(yè)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)太淺了，在5G時(shí)我們說(shuō)垂直行業(yè)應(yīng)用是藍(lán)海，但現(xiàn)在看很多行業(yè)5G是匹配不上的，希望我們?cè)谧?G時(shí)要做一些變革。所謂的技術(shù)驅(qū)動(dòng)最后可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越重，而在大特性上又對(duì)運(yùn)營(yíng)商沒(méi)有吸引力，這樣就有問(wèn)題了。”楊峰義說(shuō)，“我們希望網(wǎng)絡(luò)不要簡(jiǎn)單地做加法。”

定義6G時(shí)，移動(dòng)性是基本保證。楊峰義表示，在挖掘高頻毫米波、太赫茲的同時(shí)，也注重真正發(fā)揮頻段的優(yōu)勢(shì)，要提供服務(wù)、提供價(jià)值，這才是我們要關(guān)注的，中國(guó)基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商的頻段是低、中、高頻都有，希望6G把三個(gè)頻段做整體考慮；網(wǎng)絡(luò)要輕量化，在特殊場(chǎng)景下輕量化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)即插即用；網(wǎng)絡(luò)要可編程和定制化，其中可編程比智能化更有意義。

中國(guó)工程院院士鄔賀銓則從更深層的需求角度提出一系列觀點(diǎn)，如6G不需要把在5G已經(jīng)接近光速的基礎(chǔ)上再提高10到100倍當(dāng)成主要目標(biāo)，大熱的元宇宙不是6G應(yīng)用的剛需，6G需要研究如何為工業(yè)應(yīng)用劃分專(zhuān)用的頻率，低頻段的挖潛應(yīng)該是6G研究的著力點(diǎn)，而6G研究的痛點(diǎn)則是如何實(shí)現(xiàn)低成本的智簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)。

“我們國(guó)家重視6G的研究理所當(dāng)然，但也要清醒認(rèn)識(shí)到，不能因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)就不深入對(duì)6G的需求做研究，不下決心做長(zhǎng)期的顛覆性原創(chuàng)技術(shù)研究，急于跟國(guó)外搶進(jìn)度，脫離市場(chǎng)需要，反而容易被動(dòng)。”鄔賀銓說(shuō)。（記者 劉晶）