深度關注 | 6G將帶來什么

　　下一代移動通信技術——6G，正漸行漸近。

　　日前，在國務院新聞辦公室舉行的發(fā)布會上，工信部新聞發(fā)言人表示，要大力推動6G技術研究，加快6G創(chuàng)新發(fā)展。就在不久前，工信部發(fā)布了新版《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》，率先在全球將6425-7125MHz頻段劃分用于5G/6G系統(tǒng)，布局6G研發(fā)。

　　6G將給普通人的生活帶來哪些變化？我國6G研發(fā)在國際上處于怎樣的位置？記者采訪了北京郵電大學信息與通信工程學院院長彭木根。

　　6G將為數(shù)字化發(fā)展帶來無限想象

　　記者：5G產業(yè)鏈建設尚在推進，為什么要研發(fā)6G？

　　彭木根：早在2016年，習近平總書記就指出：“互聯(lián)網核心技術是我們最大的‘命門’，核心技術受制于人是我們最大的隱患。”當前，信息技術迭代迅速，日益成為重塑世界競爭格局的重要力量。發(fā)展機遇稍縱即逝，實現(xiàn)核心技術自主創(chuàng)新是建設網絡強國道路上的重要基石。習近平總書記深刻指出：“核心技術是國之重器。要下定決心、保持恒心、找準重心，加速推動信息領域核心技術突破。”

　　移動通信是創(chuàng)新最活躍、滲透最廣泛、帶動最顯著的高技術領域，對材料、芯片、器件、儀表等領域帶動作用十分明顯。我國移動通信從無到有、由弱到強，不斷突破關鍵核心技術，實現(xiàn)1G空白、2G跟隨、3G突破、4G同步、5G領跑的重大跨越。目前，我國已建成全球規(guī)模最大、性能最先進的5G網絡，截至今年6月底，我國5G基站累計達到293.7萬個，成為全球首個基于獨立組網模式規(guī)模建設5G網絡的國家。5G創(chuàng)新應用不斷涌現(xiàn)，涵蓋交通、醫(yī)療、教育、文旅等諸多領域。

　　移動通信具有顯著的代際特征，“使用一代，建設一代，研發(fā)一代”是通信產業(yè)發(fā)展的普遍規(guī)律。5G商用時代的到來，意味著6G基礎理論和關鍵技術研究開始啟動。移動通信每一代都會進行向下兼容和向上創(chuàng)新，6G不僅是5G的延伸，更是顛覆性的演進，引入了通信感知計算融合、智慧內生、安全內生、空天地海一體化等新理論和技術，為數(shù)字化發(fā)展帶來無限想象。我國在5G網絡、技術、應用等方面走在全球前列，6G時代更不能掉隊。

　　記者：6G將如何對普通人的生活產生影響？

　　彭木根：業(yè)內有一句話：3G改變習慣，4G改變生活，5G改變社會，6G改變世界。這句話說明了大家對6G的極高期望，也表明了6G的先進和強大。

　　從技術層面來看，6G比5G最直觀的提升在于更高的傳輸速率、更低的通信時延。有報告顯示，6G的傳輸速度至少會比5G快100倍，峰值網速最高可達100Gbps；網絡延遲也可能從“毫秒”級降到“微秒”級。這意味著到了6G時代，人們可能只需1秒就可以下載上百部高清電影。如果用交通工具來類比，2G是牛車，3G是自行車，4G是汽車，5G是高鐵，6G則是飛機。此外，6G提供的0.1毫秒的超低延遲和厘米級的定位精度，將讓無人駕駛、沉浸式通信、各種專用機器人進入普通人的工作生活中。6G手機直連衛(wèi)星的技術，還能夠讓人們在邊遠地區(qū)、海洋、極地，甚至空中和太空也能夠使用移動電話。

　　6G在傳輸速率、時延、可靠性、連接數(shù)、安全等性能方面有顯著提升

　　記者：6G與5G相比有哪些區(qū)別？

　　彭木根：相較于5G，6G理論上將在傳輸速率、時延、可靠性、連接數(shù)、安全等性能方面有顯著提升。隨著車聯(lián)網、混合現(xiàn)實、元宇宙、工業(yè)互聯(lián)網等新興應用落地，6G的三大特征越來越顯著，也越來越聚焦和清晰：

　　一是由面向人與人的通信演進為人—機—物的智慧互聯(lián)。原先在5G中提及的高清視頻傳輸、工業(yè)互聯(lián)網、車聯(lián)網等應用，在6G中將進一步完善，全息通信、智慧車聯(lián)網、智慧工業(yè)互聯(lián)網等技術將逐漸成熟并進入商用，全面推進垂直行業(yè)的信息化和智能化發(fā)展。以自動駕駛領域為例，目前智能汽車的感知能力主要依靠本地多種傳感器，包括攝像頭、毫米波雷達、GPS、激光雷達等。雖然綜合精度達到厘米級甚至毫米級，但仍然無法滿足自動駕駛需求。而通過6G網絡，能解決自動駕駛傳感器感知范圍受限、感知精度不足、信息傳輸有延遲等問題，提升車輛應對突發(fā)事件的響應能力。

　　二是真實物理世界與虛擬數(shù)字世界間的界限越來越模糊。以AR/VR（增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實）為例，人們目前感知虛擬世界，依賴著攝像頭、光電二極管和手柄等，顯示設備主要靠頭戴式顯示器或者全息眼鏡。然而，5G網絡時延無法低于1毫秒，現(xiàn)有傳輸速率也不足以支撐巨量數(shù)據(jù)的實時“上云”，這就導致用戶通過眼鏡看到的虛擬畫面容易出現(xiàn)卡頓、色彩失真等情況，體驗感遠達不到“深度沉浸”的狀態(tài)。6G的出現(xiàn)，不僅能將時延從毫秒級降到微秒級，還能實現(xiàn)實時交互、巨容量、全要素感知等，更容易讓用戶“身臨其境”。6G時代中，元宇宙、混合現(xiàn)實、腦機接口等應用，將深刻改變人們的生活和工作，也將重塑傳統(tǒng)制造業(yè)及其產業(yè)生態(tài)，推進數(shù)字經濟發(fā)展。

　　三是從陸地通信演進為空天地海一體化通信?；诘蛙壭l(wèi)星、無人機、浮空平臺的空地通信，成為6G的重要組成，從而邁入全域無縫寬帶無線通信時代。此前，盡管全球大量建設5G基站，但是離全球覆蓋的目標仍然很遠。這是由于5G地面基站對地理環(huán)境的要求較高，導致荒漠、深山、遠海等區(qū)域長期成為通信信號的建設“盲區(qū)”。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前，地面移動通信系統(tǒng)只覆蓋了約20%的陸地面積，僅占地球表面積約6%。與5G不同，6G的目標和特點是空天地海一體化覆蓋，未來廣域覆蓋可以走向空中，經由衛(wèi)星往下覆蓋。這將解決山區(qū)、海洋、草原、荒漠等偏遠地區(qū)的網絡覆蓋問題，實現(xiàn)全球高速網“無死角”。

　　與5G相比，6G在網絡體系架構、基礎理論、關鍵技術等方面有顯著差異。通過深度交叉融合，5G沒有很好完成的預期任務和性能目標，在6G時代都能夠很好地達到，從而實現(xiàn)萬物智聯(lián)、融合智簡的美好愿景。

　　我國在6G關鍵技術方面取得了重要進展

　　記者：我國的6G研發(fā)在國際上處于怎樣的位置？

　　彭木根：當前全球正處在6G技術的早期研究階段。2020年2月，國際電信聯(lián)盟在瑞士日內瓦召開會議，宣布啟動面向2030年及未來的6G研究工作，標志著6G正式納入國際標準化組織研究計劃。今年6月，國際電信聯(lián)盟完成《IMT面向2030及未來發(fā)展的框架和總體目標建議書》，提出了6G的典型場景及能力指標體系。

　　我國高度重視6G技術發(fā)展。《“十四五”規(guī)劃綱要》和《“十四五”數(shù)字經濟發(fā)展規(guī)劃》明確提出要前瞻布局6G網絡技術儲備，要求加大6G技術研發(fā)支持力度，積極參與推動6G國際標準化工作。2019年6月，工信部會同國家發(fā)展改革委、科技部指導產業(yè)界成立了IMT-2030（6G）推進組，積極推進6G愿景需求研究、關鍵技術研發(fā)、標準研制及國際合作交流等各項工作。今年6月，工信部部長金壯龍在第31屆中國國際信息通信展覽會上宣布，我國將全面推進6G技術研發(fā)。

　　目前，我國在6G超大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）、太赫茲通信、通感一體、內生AI通信、確定性網絡、星地一體化網絡等關鍵技術方面均取得了重要的進展。在6G專利持有方面，我國擁有約40.3%的份額，超過美國和其他國家，成為6G的中堅力量。雖然在低軌衛(wèi)星互聯(lián)網方面還有待加強，但我國在這一領域也呈現(xiàn)出積極的發(fā)展態(tài)勢。今年7月，我國成功發(fā)射衛(wèi)星互聯(lián)網技術試驗衛(wèi)星，表明我國已經開始嘗試低軌衛(wèi)星互聯(lián)網的網絡建設。

　　我國延續(xù)5G的標準、技術、產業(yè)優(yōu)勢，在6G理論和技術研究、標準化研究、硬件原型平臺研發(fā)等方面處于國際領先水平。

　　記者：6G帶來的市場空間巨大，具體體現(xiàn)在哪些方面？

　　彭木根：6G是數(shù)字經濟創(chuàng)新發(fā)展的核心技術，對新一輪技術創(chuàng)新和產業(yè)變革至關重要，甚至被視為移動產業(yè)的“萬億美元機遇”。這主要是由于6G具備的兩個主要特性：通感算融合、空天地海一體化。

　　通感算融合，意味著6G將走向“大通信”，和人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、邊緣計算、霧計算、感知、探測、成像等深度融合，催生龐大的數(shù)字化轉型市場，顯著提升我國各行業(yè)的數(shù)字化、信息化、智能化水平，高效支撐虛擬現(xiàn)實。6G通感算融合將改變人類與物理世界及數(shù)字世界的交互方式，推進智能制造、無人駕駛、元宇宙、工業(yè)互聯(lián)網、物聯(lián)網、智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧交通等領域加速落地，成為促進國家經濟建設、社會發(fā)展、科學進步的重要推動力量，市場空間巨大。

　　空天地海一體化，能夠實現(xiàn)全球無縫覆蓋，包括地面、空中、海洋和太空等各種環(huán)境，手機直連低軌衛(wèi)星將讓用戶不受地理位置限制，享受寬帶無線應用，這使得信息通信產業(yè)由陸地走向空中，甚至太空?？仗斓睾Ｒ惑w化將把傳統(tǒng)的信息通信產業(yè)和航空航天航海緊密聯(lián)系在一起，科技產業(yè)的馬太效應進一步增強，其產業(yè)鏈將不僅僅包括設備商、軟件開發(fā)商、運營商等，還將包括航空航天產業(yè)等，屬于更廣泛的信息科技生態(tài)范疇，從而催生龐大的數(shù)字化轉型市場。

　　正因為6G屬于“大通信”和廣泛的信息科技生態(tài)范疇，對數(shù)字化轉型和智能制造至關重要，多個國家都在積極研究和探索6G技術的發(fā)展，以便在未來的科技競爭中搶占制高點。

　　6G技術仍存多重挑戰(zhàn)，相關基礎理論亟待突破

　　記者：6G技術仍待進一步突破，主要面臨哪些挑戰(zhàn)？

　　彭木根：6G目前處于理論和技術研究階段，標準化工作尚未啟動，存在基礎理論、關鍵技術、標準應用等一系列挑戰(zhàn)。

　　在基礎理論挑戰(zhàn)方面，6G通感算融合和空天地海一體化的理論基礎還不成熟。移動通信發(fā)展到現(xiàn)在，一直是在香農信息論的指引下不斷提升容量。現(xiàn)在，香農信息論已經逼近理論極限，而6G不僅僅追求容量，還要追求低成本、低時延、低能耗、高可靠性等，相關的基礎理論研究還存在空白。

　　在關鍵技術挑戰(zhàn)方面，當前6G相關的核心技術相對薄弱，包括毫米波、太赫茲、可見光和紫外光等更高頻段的通感一體化傳輸技術和組網技術亟待突破。此外，還需要突破無線算力技術、空天地海一體化的無線信號處理與智簡組網技術等。

　　在標準應用挑戰(zhàn)方面，我們還必須提前謀劃好6G核心基礎性專利，打造好國內6G標準化工作，提升我國6G在國際標準制定方面的影響力和領導力。

　　記者：我國的6G研發(fā)亟須做好哪些工作？

　　彭木根：作為一名移動通信科技工作者和教育工作者，我經歷了3G突破、4G同步、5G領跑的跨越式發(fā)展，期待我國在6G實現(xiàn)全面引領。這需要我們做好基礎理論研究，掌握鏈路級和系統(tǒng)級關鍵技術，突破硬件試驗和測試瓶頸，做好標準工作和典型場景的應用等。為此，我認為還需要做好如下工作：

　　第一，做好6G理論、技術和應用的整體規(guī)劃和組織安排，有序推進6G在垂直行業(yè)，特別是應急和國防領域的應用，破解制約這些行業(yè)的“卡脖子”問題。

　　第二，學術界應加快6G基礎理論和關鍵技術的突破，以問題和目標為導向，將論文寫在祖國大地上，研究真問題，解決制約6G發(fā)展的關鍵問題，為6G產業(yè)發(fā)展提供堅實的理論基礎。

　　第三，產業(yè)界應加快6G標準研究和產品研發(fā)，著眼“大通信”，實現(xiàn)完整產業(yè)鏈的突破，在標準化工作和產品研發(fā)方面實現(xiàn)國際引領。

　　第四，打破垂直行業(yè)的壁壘和專業(yè)人才培養(yǎng)的壁壘，著力培養(yǎng)通信、計算、感知交叉融合的復合型人才，更好支撐通信和垂直行業(yè)深入精準的交叉融合，為我國數(shù)字經濟戰(zhàn)略插上騰飛的翅膀。（本報記者 李云舒）