6G是什么？

最早公開提出6G概念的是英國(guó)電信集團(tuán)（BT）首席網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師 Neil McRae，他認(rèn)為：6G就是“5G+衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)”，通過衛(wèi)星讓5G信號(hào)不需要基站就能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，從而實(shí)現(xiàn)更加廉價(jià)且快捷的互聯(lián)網(wǎng)連接，讓全球的網(wǎng)絡(luò)真正成為一個(gè)整體。

基于Neil McRae的全球網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想，學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界從不同角度對(duì)6G進(jìn)行了展望，他們共同的指向是，6G的通信指標(biāo)將比5G高10-100倍，6G網(wǎng)絡(luò)不僅具備高速率、大帶寬、低延時(shí)，還將在傳感、成像和定位方面爆發(fā)出巨大的能量。

北京大學(xué)胡國(guó)慶博士分析：與5G相比，6G將包含移動(dòng)蜂窩、衛(wèi)星通信、無人機(jī)通信、可見光通信等多種網(wǎng)絡(luò)接入方式，構(gòu)建空天海地一體化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全球無縫連接。不僅在傳輸速率、端到端時(shí)延、可靠性、連接數(shù)密度等方面比5G會(huì)有大幅度提升，6G還將與人工智能技術(shù)深度融合，構(gòu)建智能化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物理世界和虛擬世界的鏈接，實(shí)現(xiàn)人-機(jī)-物-虛擬空間互聯(lián)互通，為元宇宙打下堅(jiān)實(shí)根基。

我國(guó)IMT-2030（6G）推進(jìn)組發(fā)布的《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)》白皮書講到：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)由萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)的躍遷，最終助力人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)“萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生”的美好愿景。

5G→6G

5G作為新一輪科技革命最具代表性的技術(shù)之一，與過去的四代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)在于它的三大應(yīng)用場(chǎng)景：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、超可靠低時(shí)延和海量機(jī)器類通信。

而華為無線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)專家王俊認(rèn)為，“6G將在5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景基礎(chǔ)上，加上人工智能、感知兩大應(yīng)用場(chǎng)景，并且包括超高速、超可靠、超大規(guī)模以及連接AI和通信感知在內(nèi)的五大典型場(chǎng)景?！?/p>

可以預(yù)見，未來的6G網(wǎng)絡(luò)并不僅僅是5G三大特性的增強(qiáng)版，還會(huì)“進(jìn)一步發(fā)展出超越通信的能力”。

從移動(dòng)通信發(fā)展歷史來看，從1G到5G都是以地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為主體，而6G將向多網(wǎng)融合的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全域立體覆蓋，最具革命性的進(jìn)步將是天基網(wǎng)絡(luò)如何與蜂窩移動(dòng)通信這樣的地基網(wǎng)絡(luò)融合，構(gòu)建空天地一體化的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)無縫接入、無所不達(dá)。 

6G VS 5G

▲ 圖源：網(wǎng)絡(luò)

5G作為4G的延伸，也具有明顯的高速率，低時(shí)延、大容量等特征，例如：傳輸速度可達(dá)20Gbps；時(shí)延低至1ms；5G室內(nèi)定位精度3.5GHz頻段下在5m左右，毫米波定位精度可以達(dá)到3m……但6G與之相較，優(yōu)勢(shì)更為突出。

• 傳輸速度提升到100Gbps-1Tbps；

• 定位精度達(dá)到室內(nèi)10cm，室外1m；

• 能源效率提升10倍；

• 故障率降低到百萬分之一；

• 容量提升1000-10000倍；

• 接入設(shè)備密度達(dá)到100個(gè)每立方米；

• 電池壽命達(dá)到20年；

• 網(wǎng)絡(luò)延時(shí)降低到0.1ms。

▲ 圖源：網(wǎng)絡(luò)

6G有望在哪些場(chǎng)景應(yīng)用？

作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，它的相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景將如何改變我們的生活？

1.沉浸式云XR

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和混合現(xiàn)實(shí)（MR）等技術(shù)的統(tǒng)稱。XR技術(shù)在不斷開發(fā)和探索中，其潛力巨大，但應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中來有一個(gè)障礙就是硬件。理想化的XR技術(shù)要求更為先進(jìn)的硬件，移動(dòng)設(shè)備的體積要小巧輕便，同時(shí)算力也要很強(qiáng)大。云化XR系統(tǒng)可以降低XR終端設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷和能耗。擺脫了線纜的束縛，XR終端設(shè)備將變得更輕便、更智能。不過云XR要求端到端時(shí)延不高于10ms，用戶體驗(yàn)速率達(dá)Gbps量級(jí)。相較于5G，6G的傳輸速度和時(shí)延等關(guān)鍵指標(biāo)都將有大幅提升。網(wǎng)絡(luò)的提升將推動(dòng)XR技術(shù)進(jìn)入全面沉浸化時(shí)代。

2.全息通信

當(dāng)前人類社會(huì)已實(shí)現(xiàn)語音、圖像、視頻等2D通信，未來人類必將追求3D通信，也就是全息通信。隨著無線網(wǎng)絡(luò)能力、高分辨率渲染及終端顯示設(shè)備的不斷發(fā)展，未來的全息信息傳遞將通過自然逼真的視覺還原，實(shí)現(xiàn)人、物及其周邊環(huán)境的三維動(dòng)態(tài)交互，極大滿足人類對(duì)于人與人、人與物、人與環(huán)境之間的溝通需求。

3.感官互聯(lián)

面向2030年及未來，更多感官信息的有效傳輸將成為通信手段的一部分，感官互聯(lián)可能會(huì)成為未來主流的通信方式，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療健康、技能學(xué)習(xí)、娛樂生活、道路交通、辦公生產(chǎn)和情感交互等領(lǐng)域。

4.數(shù)字孿生

數(shù)字孿生通過對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的人和物進(jìn)行全面信息采集與感知，利用數(shù)字信息在虛擬世界構(gòu)建對(duì)應(yīng)的映射，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)作進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算模擬，并通過數(shù)字計(jì)算對(duì)未來進(jìn)行有效預(yù)測(cè)與干預(yù)。6G技術(shù)對(duì)于數(shù)字孿生而言，主要是為數(shù)字孿生的交互層提供超大容量、超低時(shí)延的數(shù)據(jù)與反饋信息的傳輸，促使數(shù)字孿生技術(shù)得到更好的應(yīng)用。

5.自動(dòng)駕駛

要對(duì)行駛中的汽車進(jìn)行準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)控制，數(shù)據(jù)交互的速度要求極快，時(shí)延要求極低，可靠性要求極高。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(dá)、GPS、激光雷達(dá)等，雖然綜合精度達(dá)到厘米級(jí)甚至毫米級(jí)，但仍然無法滿足自動(dòng)駕駛需求，因?yàn)楦兄秶芟藓透兄炔蛔?，?yīng)對(duì)突發(fā)事件的響應(yīng)能力不足。未來通過6G網(wǎng)絡(luò)，可以解決目前自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的瓶頸問題。

6.精準(zhǔn)定位

在未來萬物智聯(lián)時(shí)代，大量垂直行業(yè)都需要高精度的室內(nèi)、室外定位服務(wù)，如自動(dòng)駕駛、軌跡回訪、AR等應(yīng)用。但傳統(tǒng)的衛(wèi)星定位等方法，難以滿足精細(xì)化智能服務(wù)業(yè)務(wù)的需求。6G網(wǎng)絡(luò)新的定位技術(shù)將為實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的精準(zhǔn)定位提供有力支撐。6G技術(shù)與不斷發(fā)展的感應(yīng)、成像等技術(shù)集成，將催生海量新應(yīng)用。

7.智慧生產(chǎn)

數(shù)字孿生、納米技術(shù)、人工智能、移動(dòng)邊緣計(jì)算等的快速發(fā)展，推動(dòng)各行各業(yè)從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智慧化升級(jí)，同時(shí)也催生出很多新的智慧生產(chǎn)應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)這些新應(yīng)用，需要全覆蓋網(wǎng)絡(luò)，1G到5G主要解決的是陸地通信問題，而6G就可以解決海洋、沙漠、原始森林這些地方的通信問題。

8、全域覆蓋

隨著業(yè)務(wù)的逐漸融合和部署場(chǎng)景的不斷擴(kuò)展，地面蜂窩網(wǎng)與包括高軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、中低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、高空平臺(tái)、無人機(jī)在內(nèi)的空間網(wǎng)絡(luò)相互融合，將構(gòu)建起全球廣域覆蓋的空天地一體化三維立體網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供無盲區(qū)的寬帶移動(dòng)通信服務(wù)。

 全域覆蓋將實(shí)現(xiàn)全時(shí)全地域的寬帶接入能力，為偏遠(yuǎn)地區(qū)、飛機(jī)、無人機(jī)、汽車、輪船等提供寬帶接入服務(wù)；為全球沒有地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)提供廣域物聯(lián)網(wǎng)接入，保障應(yīng)急通信、農(nóng)作物監(jiān)控、珍稀動(dòng)物無人區(qū)監(jiān)控、海上浮標(biāo)信息收集、遠(yuǎn)洋集裝箱信息收集等服務(wù)；提供精度為厘米級(jí)的高精度定位，實(shí)現(xiàn)高精度導(dǎo)航、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等服務(wù)；此外，通過高精度地球表面成像，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援、交通調(diào)度等服務(wù)。

5G于6G而言有何意義？

5G的成功對(duì)未來6G的發(fā)展至關(guān)重要?；仡?G向4G的發(fā)展歷程不難發(fā)現(xiàn)，3G智能手機(jī)的出現(xiàn)，培育了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的剛性需求，也為4G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。同樣，雖然當(dāng)前5G商用模式并未取得突破性成功，但5G應(yīng)用已呈千帆競(jìng)發(fā)之勢(shì)，深度融合應(yīng)用的探索正步入“深水區(qū)”，5G-Advanced技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還在持續(xù)演進(jìn)和完善，未來5G垂直行業(yè)的探索和發(fā)展，將培育新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和商業(yè)模式，也將為6G實(shí)現(xiàn)“萬物智聯(lián)”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

從5G時(shí)代開始，移動(dòng)通信應(yīng)用和創(chuàng)新的主要對(duì)象就從個(gè)人轉(zhuǎn)向了行業(yè)。但是在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，5G卻有著天生的“缺陷”。

“5G并沒有針對(duì)To B的應(yīng)用做重點(diǎn)研究，將5G To C的系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)備直接搬到5G To B，這樣既不科學(xué)也不合理?！敝袊?guó)工程院院士、未來移動(dòng)通信論壇理事長(zhǎng)鄔賀銓認(rèn)為，面向行業(yè)的應(yīng)用將是6G研究的重點(diǎn)，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該成為6G的研究重點(diǎn)，需要更重視低時(shí)延和確定性的要求，To B要作為6G研究的重點(diǎn)，在架構(gòu)和管理上提出創(chuàng)新方案”。

結(jié)語

目前，全球6G技術(shù)研究仍處于探索起步階段，技術(shù)路線尚不明確，但可以知道的是6G時(shí)代的來臨，有望讓萬物智聯(lián)成為可能，以安全為中心的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)也將有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)無縫融合。