一眨眼便可下載下傳數十部高清電影，每部手機都可與“星星”對話
作者／ IT時報記者 毛宇 郝俊慧
編輯／ 郝俊慧 孫妍
通信技術正以前所未有的速度進化。從4G到5G的躍遷，再從5G到6G的新期待，不僅僅是數字的遞增，更是通信對全球經濟深刻變革的影響。
在6月26日開幕的上海世界移動通信大會上，6G技術成為行業期待的焦點，中國電信、華為、中興通訊等行業領軍者，相繼展示了其在6G技術研發領域的最新進展。
8天前，同樣在上海舉行的3GPP RAN第104次會議上，5G R18标準正式當機。作為5G-A的第一個标準，R18開啟5G下半場的同時，也讓6G标準制定程序日益清晰。
MWCS2024開幕式演講中，工信部總工程師趙志國表示，希望産業界深入開展6G關鍵技術的研發，為6G标準制定、産業發展奠定堅實的基礎。
目前，業内的普遍共識是，2030年将是6G标準确立甚至商用的關鍵節點，通信産業鍊中大多數企業正以此為目标時間制定演進規劃。
6G時延
比你眨眼快1000倍
“6G意味着什麼？”當《IT時報》記者在各家通訊企業展台上問出同一個問題時，“時延更低、速度更快”是相對統一的答案。
相較5G，6G的速率将實作質的飛躍，其核心優勢在于更高的傳輸速率、更低的延遲、更大的容量和更廣泛的覆寫範圍。
理論上，利用太赫茲頻段，6G可以使資料傳輸速率提升至5G的100倍以上，達到驚人的每秒數十GB乃至TB級别，同時時延降低至亞毫秒級。這意味着，實時的高清視訊傳輸、遠端手術、全息通信等有機會成為現實，一秒可以下載下傳數十部高清電影，為使用者提供前所未有的沉浸式體驗。
在貝爾實驗室（中國），《IT時報》記者看到了一次基于太赫茲的低延遲時間實驗。5G的标準時延是毫秒級，也即在實驗室中可實作1毫秒的時延（實際使用時通常在10毫秒左右），而6G的目标時延是0.1毫秒以下。“假設我們眨一下眼睛是0.1秒，那6G的傳輸時延是這個時間的千分之一。”貝爾實驗室（中國）負責人蔡立羽如是解釋。
貝爾實驗室模拟了一個類似雷射打靶的工控系統，一個高速旋轉的飛盤上有一個小孔，飛盤前後50厘米處各有一個雷射發射器和接收器。當飛盤轉到某個目标位置時，會觸發一個指令，而這個指令會從轉盤傳到基站再到終端，并控制雷射發射器發射光束，如果光束發射數字和接收數字同步上升，說明整個信号傳輸閉環是成功的，如果接收數字停滞不前，說明接收失敗，可靠性不夠。
記者看到，當飛盤以每秒600轉的速度高速旋轉時，兩邊的數字同步上升，且完全一緻，這說明在太赫茲頻段下，信号的發射和接收非常穩定，且時延顯示在75～90微秒之間，低于0.1毫秒。
事實上，低于1毫秒的延遲，是很多應用能否普及的關鍵門檻。人類的觸覺交流感覺通常為毫秒級，當你看到某個事物并做出反應的時間在1毫秒左右。是以，如果VR裝置無法讓人實作與現實世界同樣的速度，便很容易讓人産生眩暈感。而具身智能機器人的反應速度同樣也要達到人的水準，才能避免摔倒或掉落東西。
更低延遲時間、更高帶寬的6G應用将遠超人們的想象，一旦它深度融入各行各業，将為人類社會帶來前所未有的便利和效率。在工業制造領域，6G将促進智能工廠的普及，實作裝置間的即時通信，提高生産效率并減少能耗；在醫療健康領域，遠端診療和精準醫療将變得更加可行，患者可以享受到更高品質的醫療服務。教育、娛樂、交通等行業也将因6G而發生深刻變化，個性化學習、虛拟現實體驗、自動駕駛等将成為日常生活的一部分。
“6G網絡具有超高的智能化和感覺能力，通過人、物、數字世界高度融合，并以此實作全新的數字社會和生活方式。”蔡立羽表示。
無蜂窩架構
人人都可能是基站
同在一個小區，為何你家手機可以刷高清視訊，我家連打電話都隻能站在陽台上“喂喂喂”？即便移動通信發展至第五代，基于蜂窩網絡建構的整張網絡也無法徹底解決基站邊緣使用者的信号問題。
更短時延、更快速度、更高可靠性……移動通信技術更新換代的背後，是更多的基站數量。在6月26日開幕的2024上海世界移動通信大會（2024MWCS）主論壇上，工信部總工程師趙志國公布，截至2024年5月底，全國累計建成5G基站總數已達383.7萬站，占全球5G基站總數的60%。和4G時代相比，為了達到同樣的覆寫範圍，5G的基站至少是4G基站數量的3～4倍。那麼，6G呢？會需要更多的基站嗎？
據《IT時報》記者現場了解，中國電信與上海紫金山實驗室正緻力于建構一種無蜂窩（cell-free）架構，以分布式大規模MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技術和多接入點協作為核心，旨在打破5G時代在網絡功耗和上行傳輸能力上的限制。
在中國電信6G的展台上，參觀者能夠近距離接觸分布式大規模MIMO技術的運作精髓。與以往依賴集中式基站的模式不同，無蜂窩架構采取了更為分散的天線單元布局，這些天線單元通過前傳網絡與中央處理器緊密相連，共同為終端使用者提供服務。中央處理器則扮演着核心角色，通過複雜的信号處理算法，協調每個天線單元的工作，最大限度地利用空間分集效應，有效減少幹擾，進而顯著提高網絡容量和服務品質。
通過裝置加持，6G在無蜂窩架構下，無線資源的動态配置設定成為可能。這一創新架構所帶來的性能飛躍在展台展示的數字中得到了生動展現：頻譜效率從5.55 bit/s/Hz躍升至18 bit/s/Hz。電信從業人員解釋，“原先5G使用的是一個大基站，而無蜂窩網絡則是将這個基站進行拆分，通過多裝置進行聯合信号處理，使信号源離使用者更近，多個使用者裝置得以在同一時頻資源内共享網絡，顯著提高了頻譜使用率，實作無縫覆寫和均衡的性能提升。”
在新華三集團的展台裡，《IT時報》記者見到了無蜂窩網絡的基帶BBU(Building Baseband Unit室内基帶處理單元)和RRU(RemoteRadio Unit遠端射頻子產品)裝置，它們在3G、4G、5G時代已經證明了自己的價值，未來也将成為6G技術的重要支撐。
通信專家劉鵬在年初接受媒體采訪時指出，BBU+RRU架構不僅改變了移動通信的網絡架構，還為TDD制式MIMO多天線系統奠定了硬體基礎，為邊緣計算MEC（Multi-access Edge Computing）及其業務提供了無線雲架構，并将在6G後蜂窩時代以及全息通信、元宇宙、數字孿生等新興業務中發揮關鍵作用。
“你可以了解為将來人人都可能是一個小型‘基站’。”在貝爾實驗室，類似的概念叫“網中子網”，蔡立羽解釋，由于6G頻率更高，如果按照傳統的通信演進技術，基站的功耗和密度将達到驚人的程度，其實并不現實，是以，貝爾實驗室提出将網絡“下沉”，通過多裝置之間的協同傳輸，大大增加整個系統的可靠性，以去中心化的方式連接配接多個UE（使用者裝置），是以AP和UE之間距離短、能耗低、速度快、功率低，“比如你的手機、手表、耳機等各類傳感裝置，都可能是一個小型内網中的接入節點，本身就是一個基站，彼此之間可以高速互聯，比現在的藍牙速度更快而且更安全。”他很看好6G未來在具身智能機器人方面的應用前景，通過無線網絡高速傳送機器人身上的各類傳感器資訊，進而降低機器人的算力和功耗。
随着6G網絡标準的逐漸完善，下一代通信網絡有望迎來颠覆性架構，為全球使用者帶來前所未有的通信體驗。
星地一體
每部手機都能直連衛星
“未來6G可以實作空、天、地、海一體化的全域立體覆寫，打破地理限制，無論是深海還是偏遠地區。經濟、社會、環境的可持續發展以及技術的發展，不僅極大地豐富了通信的應用場景，也為應急通信、環境監測、全球定位系統等領域提供了新的解決方案。”電信展台的從業人員如是介紹。
盡管标準還未制定，但在任何一家廠商的設想中，星地一體都是6G的必備，最終實作地面網絡、不同軌道高度上的衛星（高中低軌衛星）以及不同空域飛行器等融合而成全新的移動資訊網絡。
“我們的6G創新路徑是5G體制相容，6G系統融合。”中國信科展台的從業人員告訴《IT時報》記者，目前他們正在研究星地融合的統一系統，通過星載大規模相控陣天線，增強跳波束信号，将星地頻率資源和幹擾系統，進行星地融合系統組網系統。
簡單了解，就是将6G天線載荷放至衛星上，通過星載基站向地面終端發射信号，最終滿足終端無感覺服務，也就是手機直接連接配接衛星，而且不同于已有的電話和短信服務，未來星地融合系統能夠讓手機在地面6G基站和衛星6G基站之間無感切換，享受同樣高速的上網服務。
未來，星地一體的融合組網将不是衛星、飛行器與地面網絡的簡單互聯，而是空基、天基、地基網絡的深度融合，建構包含統一終端、統一空口協定群組網協定的服務化網絡架構，可以在任何地點、任何時間、以任何方式提供資訊服務。屆時，手機、汽車等終端直連衛星不再僅僅是應急服務，而是普遍性的上網服務。
6G或在6年後到來
在各大通訊企業的展台上，6G技術以多種形态亮相，展現了其未來潛力。但不少行業人士也表示，“6G時代并不會很快到來，仍需一個較長的等待周期。”這主要源于6G技術尚未形成統一标準，其标準制定涉及複雜的國際協作與協調機制，需要全球範圍内的共同努力。
華為董事、ICT産品與解決方案總裁楊超斌在MWCS2024參會期間表示，6G在2030年以前沒有商用可能，未來六到八年還是5G-A的時代。中信科也透露了他們的6G預研總體規劃：2025年到2026年，主要進行6G性能要求及評估方法的研究和6G技術方案實驗；2027年～2029年，會持續進行6G技術送出與評估、6G系統組網實驗；預計到2030年，6G标準正式當機。
不過，目前各國在6G技術上存在一定的技術壁壘和競争，上半年的巴塞羅那2024世界移動通信大會上，美國和英、澳、加、法、日、韓等十國組建了“6G同盟”，并發表了一份聲明，就6G研發達成一緻合作，共同努力實作開放、自由、全球化、可靠、安全的網絡連接配接。但其中并沒有中國企業的身影。
“盡管面臨挑戰，中國在6G技術研究方面也已跻身全球第一梯隊。”一位行業人士告訴《IT時報》記者。6G技術的探索與實踐，标志着人類社會在未來會進入一個全新的通信時代。它不僅将重塑人與人、人與物之間的連接配接方式，更将深刻影響全球經濟和社會結構，而這要求加強國際合作，共同推進6G技術研發與标準化程序。
“我覺得未來6G标準依然隻有一個。”一位通信專家認為，6G系統的組網複雜系統遠超前幾代，幾乎囊括了人類目前所有可使用的無線系統，需要集合全人類的智慧，如果“花開兩枝”，任何一方都會面臨巨大困難。
排版／ 季嘉穎
圖檔／ IT時報 費鋒
來源／《IT時報》公衆号vittimes
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