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6G學術研討會近日召開:5G已來,6G并不遙遠
作者: 舒文瓊 來源: 通信世界 發布時間: 2019-09-29

     5G已經來了,6G還會遠嗎?答案是“否”。在5G商用大幕正式開啟之時,業界對于6G的預研也已經開始。近日,由北京郵電大學網絡與交換技術國家重點實驗室舉辦的,以“6G:人·自然·智慧”為主題的“6G移動通信技術展望學術研討會”在北京郵電大學召開,來自科技部、高校、科研院所及企業等的領導專家匯聚一堂,展望未來移動通信演進之路,探討6G的定義、應用場景和關鍵技術等。而這,只是近期我國6G動作的一部分。

     移動通信具有“使用一代、建設一代、研發一代”的特征,業界預期2030年6G即將投入商用,因此現在開始6G研究并非操之過急。正如北京郵電大學副校長王文博教授所言:“5G即將大規模商用,業界非常關心5G未來的發展,所以今天對于6G的展望和研討非常重要。”

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北京郵電大學副校長  王文博教授(北京郵電大學新聞中心 范圍 宮新 攝)

    如同任何一代移動通信技術剛剛起步時一樣,目前業界對于6G的關注主要聚焦在基本定義、候選技術、應用場景等方面。

從人機物連接,到人機物靈融合

     在我國移動通信技術的研發過程中,科技部一直發揮著積極的科技領導作用,從3G、4G到5G,科技部與工信部、發改委等部委聯合推進了技術研發工作,在6G研發方面,科技部也將積極籌備。廣泛動員產業界在發展環境、潛在需求、業務應用等方面進行研究創新,并積極推動國際合作,以促進新一代技術在世界范圍融合創新。

    作為國內通信行業的“黃埔軍校”,北郵在今年初就接到了科技部的6G研究需求,這一任務落在了張平教授牽頭的網絡與交換技術國家重點實驗室上。接到任務后,張平教授思考的第一個問題是:5G連接人機物,那么6G連接什么?

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北京郵電大學  張平教授(北京郵電大學新聞中心 范圍 宮新 攝)

    回顧移動通信發展史,1G到4G主要解決人與人的連接,5G開創了由人與人連接的消費互聯網向“人-機-物”連接的工業互聯網進軍的過程。展望未來,張平認為,人是萬物之靈,智慧是人區別于其他生物的根本,但是人的智慧是有限的,需要不斷學習,因此,當6G來臨后,“人-機-物”的連接將向智慧延伸,實現“人-自然-智慧”的互動和連接,即“人機物靈”融合。而這也是本次研討會主題確定為“6G:人·自然·智慧”的原因所在。

    英雄所見略同,研討會上,悉尼科技大學劉仁平教授也認為智能將在6G發揮重要作用;“6G的核心是將智能引入通信,通過智能提升容量”。中國移動研究院首席專家劉光毅提出,如果說4G實現了溝通泛在,5G實現了信息泛在,5G+將實現感官泛在,那么6G則將實現智能泛在。

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悉尼科技大學  劉仁平教授(北京郵電大學新聞中心 范圍 宮新 攝)

    在“連接智慧”這一宏觀方向之下,張平對于6G演進還給出了具體描述,讓其看上去更加具象和落地。張平表示,從1G到4G,業界關心的只有一個維度——通信速率,速率也因此成為了不同代際移動通信技術的幾乎唯一指標;到了5G時代,考量的指標拓展到了速率、時延和連接;未來6G時代,速率將增加到10Gbit/s-1Tbit/s,通信空間將擴展到陸地、海洋和空天,同時通信智慧將被引入,通信與智能更加密切,通信與人類未來的相互關系也將進入視野。“如果說1G-4G關注的是線,5G關注的面,那么6G關注的就是一個體。”張平表示。

5G并非無所不能,技術升級需求仍存

    目前,我們剛剛從4G時代跨過5G商用門檻。談到5G前景,業界常說,5G能實現廣覆蓋、高速率、低延遲、高可靠性,將在4G時代無法實現或者實現效果不佳的工業互聯網、自動駕駛、遠程醫療、虛擬現實等變成現實。人們也因此形成了一種認識:5G無所不能,將是所有網絡問題的“終結者”。因此,當6G研究提出后,人們會暗自疑問:5G已經無所不能了,5G之后還能做什么?

    研討會上,悉尼科技大學劉仁平教授和中國移動研究院首席專家劉光毅紛紛拋出這個問題,代表了業界對此問題的高關注度。畢竟,通信技術的發展有技術和需求兩個動力,如果找不到合適的應用,無法刺激用戶的需求,那么6G技術再完美也只能停留在實驗室狀態。

    對于這一問題,與會專家們給出了思考和回答。張平教授就舉了兩個5G無法實現、需要更高網絡能力的鮮活案例。一個是VR會議,如同《復仇者聯盟》《黑客帝國》中場景,VR會議系統能將不同地方的人用全息圖像的方式,“五味俱全”地進行傳輸并召開虛擬會議,相對而言,5G只能傳輸聲音和圖像;另一個是異地生日宴會,一個老人的子女在不同的地方,通過網絡系統舉行虛擬的生日宴會,同步唱響生日快樂歌。

  張平分析,傳輸人的全息視頻需要4.62Tbit/s的速率,而5G網絡速率為1Gbit/s,不能滿足全息視頻的需求。而要異地同步唱響生日快樂歌,以及部分苛刻的工業互聯網精密制造場景,則需要網絡時延降低到微妙級甚至納秒級,現有毫秒級時延的5G網絡也無法勝任。“面對日益更新的新業務及服務需求,無線通信革新的腳步不能停歇。”張平表示。

     悉尼科技大學劉仁平教授提出,雖然5G相比4G有了質的提升,但是在農村和偏遠地區,以及航空和海洋運輸等場景,5G網絡并不能提供有效覆蓋,現在常用的衛星通信方式帶寬有限,僅有1G移動通信的水平,且昂貴的費用只適合特殊場景使用。“6G時代的空天地海一體化網絡有望實現全球低價無縫高速通信覆蓋。”劉仁平表示。

    通信應用新需求層出不窮,通信技術演進永無止境,因此通信人必須創新無止境,永遠在路上。

奇思妙想,看6G繽紛應用

      要想通過技術創新引領市場發展,刺激用戶需求,作為通信標準研發者,就需要在技術研發階段走在用戶前面,前瞻性地預測到各種可能的需求和應用,在這一階段,任何天馬行空、奇思妙想都不為過。

    在研討會上,劉光毅暢想了未來6G的各種應用場景。劉光毅表示,未來世界將逐步走向數字孿生,現實物理世界映射到虛擬數字世界,數字世界與物理世界交互結合,前者對后者進行有效干預。

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中國移動研究院首席專家  劉光毅(北京郵電大學新聞中心 范圍 宮新 攝)

    劉光毅列出了以下6G時代的新應用場景:孿生體域網、超能交通、通感互聯網、全息通信、智慧生產、機器間的協同、虛擬助理、情感和觸覺應用、多感官混合現實、空間通信。

    其中,孿生體域網能夠通過6G和信息通信技術模擬出虛擬人體,能夠全天候跟蹤,對病變提前預測,也能夠對虛擬人體進行模擬手術和用藥,預判效果,從而提升人的生命質量。

    超能交通是指未來的交通方式將出現革命性的變化,從主要集中在地面的通信發展到地空一體化,通過智慧交通大腦可實現不同交通工具的智慧互聯,以及多維度的護航確保交通安全可信。

     通感互聯網是指6G時代,觸覺互聯網將演進為通感互聯網,信息將攜帶觸覺、味覺、嗅覺等更多感官感受,實現人機物間的體驗交互。“比如機器可以直接將動作傳感到人的肌肉,指導怎樣更好地鍛煉身體。”劉光毅舉例。

    全息通信是一種新的呈現形式,6G時代,全息影像將從視覺應用擴展到可操控應用,并通過移動通信網絡實現多人遠程實時交互,應用場景包括協同辦公、遠程教育、交互式會議、社交等。

     虛擬助理雖然是機器助理,但是在未來將會比自己更了解自己。

    智慧生產將通過全覆蓋網絡,引入納米技術、數字孿生、大數據、AI、云計算和邊緣計算等,實現太空農業、水下種植、自驅生產、智能生產、協同生產、智控產銷、健康監測、生命周期監測等

     “6G時代,業務需求將會多樣化、網絡覆蓋立體化,交互形式和內容將會多樣化,業務趨于開放化和定制化,通信計算將與AI和安全更深度融合,從目前打補丁的方式演變為原生的技術的方式。”劉光毅展望。

包括太赫茲等候選技術已提出

    移動通信代際之間的升級歸根結底是由一系列典型技術構成的,比如5G時代的大規模MIMO、網絡切片、SDN/NFV,那么到了6G時代又可能有哪些關鍵技術?

    張平教授在演講中表示,目前6G的候選技術主要包括太赫茲通信技術、可見光技術、極化編碼傳輸、多層廣義MIMO技術、空天地海一體化通信、意圖驅動網絡、網絡自進化、基于知識圖譜的服務組合和演化等。

   研討會上,悉尼科技大學劉仁平教授、北京大學焦秉立教授、電子科技大學陳智教授、東南大學金石教授、上海理工大學宋波教授、北京郵電大學牛凱教授、北京郵電大學喬秀全教授、北京郵電大學張建華教授、復旦大學趙一衡博士,分別就上述技術問題發表了主題演講。

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(北京郵電大學新聞中心 范圍 宮新 攝)

    其中,太赫茲是當前最熱門的話題之一。展望6G將實現1Tbit/s的速率,隨著頻譜資源的日益稀缺,為提高頻譜效率,尋求更寬的頻譜資源,太赫茲進入人們視野。陳智教授表示,太赫茲是電子頻譜研究的頻譜空隙,它處于微波電子學與紅外光子學的交叉、過渡區域,頻率從0.1THz到10THz,頻譜資源極其豐富,是被公認為有重要學術價值和巨大應用前景的頻率窗口。

      6G將使用太赫茲頻段在業界已達成共識。美國、日本、歐盟已經正式布局6G通信技術,初步定位進一步增強型移動寬帶,峰值數據速率要大于100Gbit/s,計劃采用高于0.275THz以上的太赫茲頻段。美國FCC、NSF及ComSenTer項目擬研究140GHz、220GHz、340GHz頻段,使用超大規模MIMO技術提供更大空間復用增益的方法。2019年的世界無線電通信大會(WRC2019)將立項,開始研究0.275-0.475THz的太赫茲頻段用于移動及固定服務的可能性。

     我國也已經開始了太赫茲的布局,科技部2018重點研發計劃“寬帶通信和新型網絡”已立項“太赫茲無線通信技術與系統”,重點研發計劃繼續支持太赫茲通信技術研究。此外,“太赫茲核心器件及手法芯片”已列入國家自然科學基金委2019年專項移動網絡基礎科學問題及管件技術項目指南。

     在本次研討會上,來自芬蘭VTT的陳濤教授介紹了芬蘭在6G方面的進展。此外,有專家介紹,美國在6G方面也已布局。

    5G商用大幕已啟,6G研發時不我待。“夯實基礎,把握節奏,抓住機遇,以6G的國際標準引領帶動我國傳統產業的跳躍式發展,是移動通信演進發展的‘王道’。”張平教授總結。

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