5G未完又来6G? 全球“6G接力赛”大盘点在这里!
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2020-03-09 23:21
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本文为「海派第一线」系列第8期。
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今年3月17日，全球6G无线峰会将在芬兰举行。该峰会从去年开始，聚集全球各国的专家、学者，探讨6G的概念与世界各产业发展对6G的需求。作为全球著名通信厂商诺基亚总部所在国，芬兰已将其北部最大的城市奥卢作为其6G的研发中心，希望利用诺基亚的行业优势与研究人员的学术优势在6G领域取得领先地位。那么，究竟6G与5G有什么区别，要解决的核心问题是什么？各国在这个新兴领域又有哪些重要动作？
芬兰首届6G无线峰会，图片来自网络
万物互联，6G将使人们“摆脱”智能手机
峰会上，研究者们发布了《6G无线普世智能的关键驱动因素与研究挑战》(Key Drivers and Research Challenges For 6G Ubiquitous Wireless Intelligence)，探讨了6G希望解决的、5G所不能解决的挑战。
首先是速度和频谱。5G使用的是毫米波，比4G使用的波长短很多，较短的波长意味着5G可以比4G更快地传输大量数据，而6G的更高频率除了提供明显更好的吞吐量外，还将实现比5G更快的采样速率，因此，可以认为，6G将带来比5G更快捷的速度。
与5G运行的常用GB级别的速度相比，6G有望支持每秒1TB(Tbps)的速度。这种级别的容量(Capacity)和延迟(Latency)将是前所未有的，并将扩展5G应用的性能与范围，以支持无线识别、感测和成像领域中越来越多的创新应用。
此外，5G时代，移动边缘计算（MEC）被认为是5G网络的补充。但是到了6G时代，MEC将内置于所有6G网络中。也就是说，到部署6G网络时，边缘和核心计算将更加无缝地集成为组合的通信/计算基础架构框架的一部分。随着6G技术的投入运营，许多优势将会凸显出来，例如6G将大大推动人工智能新系统的发展，同时创造很多人工智能领域的新应用。
在应用方面，研究员们认为，6G将使人们完全摆脱智能手机的使用。现在我们的大多数数据都是使用智能手机来读取与消化的。而在未来，一切都将可以被连接，并且每一个物体都将由数据驱动，拥有极强的数据处理能力和标准的增强现实接口，在需要时会弹出，实现万物互联。因此，智能手机的概念将逐渐消失，取而代之的将是新一代的人机交互界面。
在5G时代，5G技术的重点是创造一个全面的感知系统（Perceptual Sensory System），让人们更快速、有效的获取信息，使用智能工具。而在6G技术的支持下，一个整合的、有感知与反馈能力的神经系统(Perceptual Nervous System)将被构建。这个系统将整合更强大的人工智能的能力以及无线智能感知体系，将从而让整个人机交互系统提供智能反馈的效率、精准性更高。
例如，在5G网络的普及下，汽车与交通行业正在经历新的变革。几种标准应运而生：例如专用短程通信(Dedicated Short-Range Communications)和车联网(Vehicle to X) 等等。但是大量的数据需要在车辆高速行驶时的极短往返时间进行通信共享以实时更新路况和危险信息，并更新高精地图。在6G网络的带宽和速度下，V2X技术可以得到更有效地连接与发挥。
在智能医疗方面，5G为人们带来了丰富多彩的物联网健康监控方案，可以监控如温度、心率、葡萄糖水平等。但自动反馈系统的功能需要具备超高的安全性与可靠性，以及完备的通讯体系。相比于5G，6G将带来更完备的通信基础设施，助力智慧医疗领域实现进一步突破。
6G时代物体的交互构想，图片来自网络
在6G时代，我们与运营商的关系也会改变。我们可能不会再向6G的运营商购买手机，而是购买一个基站服务，使得每个房屋或办公楼实质上成为自己的通信运营商，以处理大量设备和数据进行连接。
那么，各国在布局6G方面都有哪些动作了呢？
芬兰：正制定行业发展目标，开放国际合作
除了每年定期会举办的6G无线峰会外，芬兰的奥卢大学也开启了一项名为“6G Flagship”的6G研究计划。6G Flagship目前包括了来自澳大利亚，中国，欧洲和美国的大学的专家，共同致力于6G通信技术的标准化，使得这些通信技术可以提供“即时、无限的无线连接”，与4G到5G过渡的情况一样，该小组正在计划通过开发“超高频”的无线带宽技术扩展带宽到5G容量的1000倍， 突破5G的覆盖范围。
目前，6G Flagship的主要研究方向包括无线连接(WirelessConnectivity)、设备与电路技术(Devices and Circuit Technology)、分布式计算(Distributed Computing)和服务与应用(Service & Applications)四大板块。
6G Flagship也提出了三个主要的目标，要求在进一步完善5G技术的落地的同时开始发展6G技术：1. 支持行业进一步完善5G技术，并寻找新的商业模式，从最先进的技术中获得最大的收益。2. 加速社会数字化。通过与现有生态系统合作并促进新形式，增强5G垂直领域专业知识的建设以及进一步发展这些生态系统方面的影响。3. 开发实现6G所需的基本技术，通过基础研究使开发出的行业原型得到科学的验证。
6G Flagship 官网
韩国：产学结合，电信巨头纷纷设立研发中心
在地球的另一边，电信巨头三星也已在首尔南部设立了新的研发中心，名为Advanced Communication Center(高级通讯研究中心)。一位不愿意透露姓名的三星官员表示，目前的电信技术标准团队已经扩大，并已开始对6G网络进行研究。
三星官方表示将继续致力于下一代技术的研发，例如太赫兹范围的无线通信、使用RF材料的先进组件以及电信与计算的融合技术等等，并预计比4G LTE快100倍，比5G快5倍。
与此同时，韩国其他的电信巨头也着手了6G领域的布局：LG电子宣布了领导6G全球标准化并通过研究中心创造新商机的战略,并与韩国高级科学技术学院（KAIST）携手建立了LGE-KAIST 6G研究中心。该中心设在韩国大田市尤城区的KAIST研究所中。美国第二大移动运营商KT Corp也与首尔国立大学（SNU）签署了一项协议，以合作进行6G研究。
LG与KAIST签署合作协议，图片来自网络
中国：政府主导研发工作，华为中兴成立研究部门
中国科技部已在2019年11月发布了消息，宣布推动6G的技术研发工作，同时成立6G技术研发推进工作组和总体专家组，其中，推进工作组由相关政府部门组成，职责是推动6G技术研发工作实施。总体专家组由来自高校、科研院所和企业共37位专家组成，主要负责提出6G技术研究布局建议与技术论证，为重大决策提供咨询与建议。
中国的电信巨头华为也响应了国家的号召，宣布华为已经在加拿大启动了6G移动网络的研究，并已于加拿大多所大学的研究者展开了洽谈。任正非也在近日的一次公开会议中表达他对6G技术的看法：“6G主要是带宽更宽了，但是覆盖能力不够，它是毫米波，覆盖距离比较短。这有赖于传播技术中的理论突破、技术突破，6G才能走向实用，我们估计需要10年。” 针对尚未完善的6G技术，任正非也表示华为采取了5G与6G同时推进的战略。同时中兴通讯也已成立先进技术小组，目前共有100至200名研究人员正在努力致力于超越5G技术领域的研发。
华为加拿大研发中心，图片来自网络
美国：政府开放6G频谱，电信巨头与大学初步试水
在美国，虽然政府并未宣布官方的6G研发计划，但是美国政府对6G的研发非常重视。经过一致投票，FCC正在开放用于实验目的的“太赫兹波”频谱，范围约在95吉赫兹（GHz）至3太赫兹（THz），为公司测试和销售5G以上的技术的无线设备提供了合法途径。
FCC主席Ajit Pai,图片来自网络
一些公司与研究机构已经开始涉足了6G领域的初步研发。例如，在弗吉尼亚理工大学布拉德利分校，电气与计算机工程系副教授Walid Saad的团队已经发表了标题为“《6G无线系统的愿景：应用程序，趋势，技术和开放研究问题》的白皮书。Saad认为每一代通讯系统的发展需要十年的研究，而早期愿景对推动研究很重要。Saad正在与国际研究者合作，在其协议栈和设备之间集成人工智能概念, 使得6G系统智能化，可实现自我调节与维持功能。
各个电信巨头公司也在6G领域开始了首要布局，例如测试仪器制造商泰克(Tektronix)、IEMN(法国研究实验室)和日本电报电话公司（NTT)共同宣布开发100 Gbps的 “无线光纤” 解决方案。索尼，NTT和英特尔也宣布建立合作伙伴关系，共同致力于6G移动网络技术的开发，预计将在2030年左右推出。
速度与新应用：6G引领产业变化
总的来讲，6G将对行业产生很大的影响：首先，更高的频率将实现更快的采样率，因此可以对传感、成像和定位等领域带来精度与速度上的大大提升。另一方面，6G可以提供积累信息所必需的通信和数据收集手段，这不仅可以使政府的公共安全和很多行业，例如威胁与健康监测、特征和面部识别、执法和社会信用体系等领域的资产保护解决方案可以被进一步完善，而且还可以促进人工智能与高性能计算（HPC）等相关领域的进一步发展。
根据各个国家与研究机构的说法，6G有望在2030年实现商用。移动通讯技术的迭代时间在逐渐缩短，就像《人类简史》的作者尤瓦尔.赫拉利所描述的那样，人与物的界限将逐渐消失，世界将变成一个由数据驱动的互联体。那么6G能否为我们带来这样一个新的数据世界呢？我们拭目以待。
关于6G技术的发展你有什么好的想法吗？快来评论区讨论吧！
(本文作者：Frank Chen； 编辑：SV Insight)
参考链接：
1. https://www.cnbc.com/2019/11/07/china-starts-6g-development-having-just-turned-on-its-5g-mobile-network.html
2. https://research.samsung.com/next-generation-communications
3. https://venturebeat.com/2019/03/15/fcc-opens-95ghz-to-3thz-spectrum-for-6g-7g-or-whatever-is-next/
4. https://www.ynharari.com/topic/power-and-imagination/
5. https://wireless.engineering.nyu.edu/5g-and-6g-applications/
6. https://vtnews.vt.edu/articles/2019/06/eng-ece-saad-wireless-networks.html
7. https://www.microwavejournal.com/blogs/9-pat-hindle-mwj-editor/post/33081-g-research-gets-underway-this-year
8. https://new.qq.com/omn/20191107/20191107A03MB200.html
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