各國提前規(guī)劃6G技術(shù)路線圖

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

現(xiàn)在談論6G，無論是需求還是技術(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，全球亦如此，對6G的技術(shù)研究項目繁多，期望值甚高。因此，到底6G要實現(xiàn)什么功能，應用于什么場景，采用什么技術(shù)，結(jié)合5G的進展，6G技術(shù)目前既是創(chuàng)新源頭也是爭議焦點。

進擊的全球6G

從2020年開始，針對6G的研究就已經(jīng)啟動。因為從2G、3G、4G到5G，大約每十年移動通信技術(shù)更新一代。業(yè)界許多人相信這是一個規(guī)律，按此規(guī)律，到2030年6G將登臺商用。業(yè)內(nèi)專家認為移動通信的發(fā)展規(guī)律也可以用“商用一代、研究一代、儲備一代”來概括。因此，當2020年5G在全球開始商用，6G研發(fā)就提上了議事日程，而一些6G技術(shù)應該早于此，在數(shù)年前就開始有所儲備。

世界主要國家和地區(qū)均已啟動6G研究。歐盟提出相對清晰的規(guī)劃路線圖，在2020年第三季度完成了6G產(chǎn)學研框架項目；芬蘭發(fā)布了6G白皮書《面向6G泛在無線智能的驅(qū)動與主要研究挑戰(zhàn)》，對于6G愿景和技術(shù)應用進行了系統(tǒng)性展望；韓國政府提出“引領(lǐng)6G商業(yè)化”目標，計劃2028年第一個實現(xiàn)全球6G商用；日本發(fā)布B5G推進戰(zhàn)略目標，預計2025年完成6G基礎(chǔ)技術(shù)研究，2030年商用；美國也從2018年開始6G研究，前期研究包括對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)域開展研究實踐。

中國在“十四五”規(guī)劃綱要中明確提出，要前瞻布局6G網(wǎng)絡技術(shù)儲備，先后成立國家6G技術(shù)研發(fā)推進工作組和總體專家組、IMT-2030（6G）推進組，推進6G各項工作。

6G研究首先要確定的是需求和應用場景，這同時要參考現(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用場景是在傳語音的基礎(chǔ)上能夠傳輸圖片和視頻，傳輸速率要在1Mbps~10Mbps。4G的應用場景要實現(xiàn)對高清視頻的傳輸，傳輸速率要在10Mbps~100Mbps。5G的應用場景則分為三種，一種是實現(xiàn)對VR/AR類視頻的傳輸，傳輸速率在100Mbps~1Gbps；一種是實現(xiàn)工業(yè)場景的應用，網(wǎng)絡要有確定的低時延和高可靠保障；還有一種是萬物互聯(lián)的應用，可以支持每平方公里接入百萬級物聯(lián)網(wǎng)終端。

IMT-2030（6G）推進組在2021年發(fā)布的《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書》中對6G愿景做了這樣的描述：6G將在5G基礎(chǔ)上從服務于人、人與物，進一步拓展到支撐智能體的高效互聯(lián)，實現(xiàn)由萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)的躍遷，最終助力人類社會實現(xiàn)“萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生”美好愿景。

該《白皮書》進一步描述，未來6G業(yè)務將呈現(xiàn)沉浸化、智慧化、全域化等發(fā)展趨勢，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)務應用。通信感知、普惠智能、數(shù)字孿生等智慧化業(yè)務應用借助感知、智能等全新能力，在進一步提升6G通信系統(tǒng)性能的同時，還將助力完成物理世界的數(shù)字化，推動人類進入虛擬化的數(shù)字孿生世界。

6G愿景下的新技術(shù)

前幾代移動通信發(fā)展事實已經(jīng)證明，預測十年后的應用，是一件吃力不討好的事情。“我們提的愿景，有些是能實現(xiàn)的，更多的是需要我們“夠一夠”才能實現(xiàn)的，還有一些是6G實現(xiàn)不了、以后可能會實現(xiàn)的。”中國工程院院士張平在談6G愿景與關(guān)鍵技術(shù)時，為愿景的“不保真”做了伏筆。

在這樣的愿景設(shè)計下，哪些技術(shù)會成為關(guān)鍵？

張平認為，6G可以達到“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時的通信、計算、控制相比，6G增加了第四個維度——意識。意識會貫穿6G，表現(xiàn)在認知能力、內(nèi)省能力和決策能力都更智能。提升意識需要算力的支持，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)絡架構(gòu)兩大方面。

張平說，從6G空口技術(shù)看，目前技術(shù)方向既有對傳統(tǒng)技術(shù)的增強，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、語義通信技術(shù)等，傳統(tǒng)技術(shù)增強會體現(xiàn)在頻譜、天線、多址、調(diào)制和編碼等多個方面。太赫茲無線通信、可見光通信技術(shù)、動態(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)、無蜂窩大規(guī)模MIMO、NOMA技術(shù)（非正交）、新一代波形技術(shù)（對高速移動場景和高吞吐量場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”才能實現(xiàn)。例如太赫茲通信，頻譜越來越寬導致對器件的要求越來越高，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，這兩個將成為關(guān)鍵器件。

在6G網(wǎng)絡架構(gòu)上，中國工程院院士劉韻潔認為需要重點考慮6G網(wǎng)絡的需求和目標，未來的新業(yè)務需要網(wǎng)絡提供海量連接、高性能端到端傳輸時延、網(wǎng)內(nèi)計算緩存及靈活接入處理能力，需要網(wǎng)絡架構(gòu)做出變革。全息通信、AR/VR、元宇宙等業(yè)務的發(fā)展，對網(wǎng)絡提出了一系列新的要求與挑戰(zhàn)，面向6G的未來網(wǎng)絡將有巨大前景。確定性、可編程、云化、一體化安全也將成為未來網(wǎng)絡的重要發(fā)展趨勢，未來將從承載、管控、業(yè)務等方面，全方位提升網(wǎng)絡能力。

在6G空口與網(wǎng)絡架構(gòu)之外，6G時期的天地空一體化網(wǎng)絡也是備受關(guān)注的應用熱點和技術(shù)熱點。

6G愿景與實用性在“撕扯”

在研究這些新興的通信技術(shù)的同時，對技術(shù)的可用性、實用性的質(zhì)疑，也不絕于耳。中國電信研究院專家委副主任楊峰義的質(zhì)疑和建議代表了運營商的角度。楊峰義說：“搞6G不可能脫離5G的現(xiàn)實，在網(wǎng)絡系統(tǒng)中技術(shù)嚴重過剩。標準寫了很多，但從結(jié)果看，一些是沒有用的，有些標準雖然有用，但使用價值很低，而這會導致我們的設(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看，我們認為萬物互聯(lián)已經(jīng)到時候了，但實際情況并沒有那么理想，過早的把未來的愿景搬到今天來實現(xiàn)，導致研究與現(xiàn)實脫節(jié)。”楊峰義說，“通信系統(tǒng)會越來越沉重，最后結(jié)果就是一層一層建下去，導致新業(yè)務做不好、業(yè)務重疊，客戶體驗差。”

“我們對行業(yè)應用的認識太淺了，在5G時我們說垂直行業(yè)應用是藍海，但現(xiàn)在看很多行業(yè)5G是匹配不上的，希望我們在做6G時要做一些變革。所謂的技術(shù)驅(qū)動最后可能導致網(wǎng)絡越來越重，而在大特性上又對運營商沒有吸引力，這樣就有問題了。”楊峰義說，“我們希望網(wǎng)絡不要簡單地做加法。”

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

中國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，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倍當成主要目標，大熱的元宇宙不是6G應用的剛需，6G需要研究如何為工業(yè)應用劃分專用的頻率，低頻段的挖潛應該是6G研究的著力點，而6G研究的痛點則是如何實現(xiàn)低成本的智簡網(wǎng)絡。

“我們國家重視6G的研究理所當然，但也要清醒認識到，不能因為競爭就不深入對6G的需求做研究，不下決心做長期的顛覆性原創(chuàng)技術(shù)研究，急于跟國外搶進度，脫離市場需要，反而容易被動。”鄔賀銓說。（記者 劉晶）