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5G走向生活 6G布局研发

2019年被称作5G应用元年,或许还会成为6G研发元年。3月24日至26日,各国200多位顶尖无线通信专家齐聚芬兰莱维(Levi),参加由芬兰奥卢大学主办的全球首个6G峰会。峰会主旨是“为6G到来铺平道路”。

各国为6G做了哪些准备?提出了哪些创新方案?科技日报记者就此采访了奥卢大学无线通信中心何世海、陈江城博士和何继光博士后。

峰会看点真不少

“日本在6G领域走在世界前列。”何世海参会后说,采用更高频段通信可能是6G的关键技术之一,广岛大学在全球最先实现了基于CMOS低成本工艺的300GHz频段的太赫兹通信。此外,日本在太赫兹等各项电子通信材料领域“独步天下”,几乎达到垄断地位,这是其发展6G的独特优势。

同样参会的陈江城介绍,虽然NTT DoCoMo(日本移动通信运营商)在峰会上没有宣布具体的技术路线。但看得出来,NTT DoCoMo对6G发展应该已经有明确的计划,并已经开始着手实施。其将6G看作5G的进化版,即进一步提高传输速率和信息容量、扩展网络覆盖面。他们已经关注到6G大数据处理的能耗问题,更看重低能耗、低成本的应用。

“这与美国InterDigital公司不谋而合。”陈江城告诉记者,该公司在峰会上展示了超低功耗、无电池传感器技术,并提出了一些超低功耗对制造工艺、材料的要求。

“德国伍珀塔尔大学则拿出了非常具体的太赫兹通信技术。”何世海补充说,研究人员基于锗化硅(SiGe)材料构建了完整的信号收发系统,能够实现1米距离的260GHz频段太赫兹通信。但他们经过计算认为,如果采用直径6.5厘米的透镜天线,通信距离能够达到100米。“虽然实际和计算一定会有差距,但这应该也是全球最先进的太赫兹通信系统之一。”

何世海介绍,爱立信、诺基亚、法国电信集团、韩国三星等移动通信巨头也都派出顶级专家参会,阐述各自的6G愿景。重点集中在宽频谱、高速率、超低时延、超远距离、超低功耗,和基于AI的应用方向,具有较高的一致性。

中国方案很抢眼

“来自中国电信、华为、中兴和清华大学的专家也参加了此次峰会,展示了中国的6G方案。”何世海介绍,清华大学教授牛志升针对6G网络需要更多基站的问题,提出可以将电动汽车和自动驾驶汽车作为移动云服务器或基站,建立能够快速部署的无线网络,既能服务汽车自动驾驶,又能沟通汽车内外。“这个想法很有创意,非常吸引人。”同时牛志升也谈到中国在5G和6G时代提出的规划,将逐步实现全覆盖、全频谱、全应用的目标。

“华为提出的6G畅想更为抢眼。”陈江城谈到,华为认为6G时代将超出5G时代“物联网”,实现“万物互联”(Internet of Everything,简称IoE),即整个人文社会和外部物理世界实现紧密连接,因此6G的数据不是一个一个的大数据,很可能是无数的小数据汇成大数据。华为提出,在通信维度方面,除了更高的速率、更宽的频谱,6G应该拓展到海陆空甚至水下空间。硬件方面,天线的角色也更为重要。随着通信频率提高,天线将会越来越小,甚至可能做到每颗芯片都有属于自己的天线,这对材料要求越来越高,对材料和加工精度都提出了更高的要求。软件方面,人工智能在6G通信中将扮演重要角色。

对此,何继光解释说,将人工智能算法用于无线通信领域,比如资源分配、信道编译码是一个新的热门方向。人工智能算法在机器视觉、语音识别、自然语言处理方面效果很好,但用于通信领域还值得继续研究。

“华为在6G通信上考虑得很细,已经想到了生活应用中。”何世海说,华为还提出了用6G时代通过大脑意念控制联网物品,以及利用WIFI、基站进行无线充电等概念。此外,华为甚至设想发射10000多颗小型低轨卫星,实现覆盖全球6G通信的设想,并且估算了成本——99亿美元。

何世海介绍,华为计划在2030年建成能够容纳1Tbps传输速率的无线通信网络。

6G研究正当时

何世海认为,5G已经开始在工业界推广,在学术界的讨论也就成为了过去时。就像英国萨里大学在峰会中发表的观点,6G的研究应该开始了。

“6G的发展,就是要改进5G的缺陷,也就是要有更高的速率、更低的时延。”何世海谈到,5G的传输速率理论上能够做到10Gbps,但这并不够。随着“万物互联”时代的到来,传感器数量将是天文数字,数据量将越来越大。特别是新的应用越来越多,对传输速率、频谱宽度的要求也越来越高。

陈江城举例说,比如现在的虚拟会议只能看到、听到对方,随着“触觉网络”等技术的发展,未来的虚拟会议将要求能够摸到对方甚至闻到气味,这需要的传感器数量、通信速率都得大大提高。智能驾驶、远程医疗、虚拟现实等应用对时延的要求也是越低越好,6G能提供更好的用户体验。就像萨里大学在会上提出的概念,如果要实现对一个人的高清晰度的全息投影,传输速率要达到4.62Tbps,这远远超出了5G的能力,6G能否做到都是未知数。

“当前国际上6G研究处于起步阶段,大多没有实际进展和可靠技术。特别是硬件方面没有解决,软件也就无从谈起。因此,硬件研发是发展6G的基础。”何世海认为。

何继光同意这一观点,并补充说,关于6G还没有清晰的概念。现在还只是头脑风暴、各抒己见的时候。有的方案会被慢慢地否决掉,要么是因为实现不了,要么是实现起来成本非常高,几年后我们就会有答案。

记者了解到,作为峰会的主办方,也是全球最早开始研究6G的科研机构,奥卢大学无线通信中心将即时通信与无限制连接、分布式计算和智能、极高频段材料和天线作为6G的主要研究方向。

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