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【深度科普】2030年即將商用的6G到底有多6?
2023-05-15 中國電信博物館微信公眾號
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現如今,5G在人們的工作生活中得到了廣泛應用,它以“高帶寬、低延遲”的特點,滲入到人工智能(簡稱AI)、自動駕駛、虛擬現實等多個領域,也為萬物互聯奠定了基礎。隨著信息科技飛速發展,5G與AI技術的深度融合將為未來提供更多可能。

從移動通信行業發展的曆程來看,每隔10年左右移動通信技術就會更新迭代一次。在曾經的4G時代,人們對5G有著很多懵懂的認知和美好的想象,隨著5G規模商用後,人們也享受到它所帶來的更多便利和更新體驗。如此推測,6G作為下一代移動通信標準,勢必將在現有5G基礎上進行又一次的革命性演進。那麽在當下5G時代的浪潮之上,又該如何看待6G的到來?它又將給我們帶來怎樣的變革與衝擊呢?

在回答這些問題之前,我們先來探究一個名詞,什麽是6G?

一、6G是什麽

所謂“G”,即英文generation,就是“代”的意思。從1G、2G、3G、4G再到現在的5G,意味著每一代移動通信技術的升級,信息傳輸的速度更快、通信質量更高、安全保密性更強、應用的場景也更廣泛……6G,即第六代移動通信標準(也被稱為第六代移動通信技術),正是在5G上更高的突破。

最早公開提出6G概念的是英國電信集團(BT)首席網絡架構師 Neil McRae,他認為6G是“5G+衛星網絡”,即通過衛星讓5G信號不需要基站就能實現全球覆蓋,從而實現更加廉價且快捷的互聯網連接,進而讓全球的網絡真正成為一個整體。

根據預測, 6G傳輸能力相比5G將會提升50-100倍,理論上最高速度可達1TB每秒;網絡延遲可低於1毫秒,甚至低於0.1毫秒;網絡容量將是現在5G係統的10000倍,這將使得人們能夠更加快速、穩定地進行數據傳輸和通信。

5G和6G的性能對比圖

圖片來源:中國電信北京研究院6G研究中心專家 黃璿 《6G的由來和發展》

除了傳統的移動通信方式,6G還將引入許多新技術,例如超高頻波段、量子通信、智能材料等,它們有可能在6G中得到更加廣泛的應用。北京交通大學教授艾渤認為,6G網絡是通感融合網絡——它既是通信網絡,也是感知網絡,擁有更深度、更廣泛的感知能力,包括觸覺、味覺,甚至意念等。

目前,6G仍處於探索階段,相關技術和標準正在研究和開發中。據悉,華為在2020年已經開始了6G的研發工作,計劃在2028年左右推出試驗手機樣機。

6G的特點

與5G相比,6G除了速度更快,它還可以實現比5G網絡低10倍的網絡延遲、高10倍的網絡連接密度和高於5G兩倍的頻譜效率。6G網絡預計將會從毫米波頻段擴展到太赫茲波頻段。所謂太赫茲波,指的是頻率在0.1太赫茲到10太赫茲範圍的電磁波,波長大概在0.03毫米到3毫米,介於微波與紅外之間,比5G的毫米波波長更短。按照太赫茲波頻段的頻率和波長範圍來計算,今後6G的峰值速度預計達到1000Gbps,並有望進行水下信號覆蓋。

太赫茲頻段圖

圖片來源:中國電信北京研究院6G研究中心專家黃璿 《6G的由來和發展》

目前,全球尚有80%以上的陸地區域和95%以上的海洋區域沒有地麵網絡覆蓋。基於此背景,未來的6G網絡將以地麵蜂窩網絡為基礎,與衛星、高空平台、無人機等多種空間網絡相互融合,實現全球廣域覆蓋的天地海一體化三維立體網絡。屆時,人們將實現天地海一體化通信,地球上有望再無移動通信覆蓋盲點。

6G的應用場景

5G到6G的典型場景演進

圖片來源:中國電信北京研究院6G研究中心專家 黃璿 《6G的由來和發展》

1、超級無線寬帶

超級無線寬帶是增強型移動寬帶(enhanced Mobile Broadband,eMBB )的演進和擴展,它不僅會極大提升以人為中心的沉浸式通信體驗,也可以在全球任意地點實現無縫覆蓋。超級無線寬帶場景將廣泛應用於生活、工作、教育、娛樂等多個領域,提升人們的生活質量和社會效率。

具體而言,雲化XR、全息通信、感官互聯、智慧交互等沉浸化業務應用將帶來更加身臨其境的極致體驗,滿足多重感官、情感和意識層麵的交互需求。

同時,超級移動寬帶提供更高的頻譜效率,在移動高清視頻直播,飛機、輪船或高鐵等高移動性場景下可保證高質量的用戶體驗。

2超大規模連接

超大規模連接的對象將包括智慧城市、智慧生活、智慧交通、智慧農業和智能製造中部署的各類設備。典型應用有遠程抄表、環境監測、智能燈杆互連等。

隨著感知、通信和人工智能技術的不斷發展,物理世界中的實體或過程將在數字世界中得到數字化鏡像複製,從而實現數字孿生世界。

6G時代,數字孿生世界將可以基於海量傳感器、高清視頻監控、無線感知等手段采集數據並進行高精度模擬,能夠實現對數字城市的監測、診斷、預測,從而輔助對物理城市的精細化管控,助力構建新型智慧城市。

3極其可靠通信

通過發揮 6G 的低時延優勢,通信網絡的安全性與穩定性將會大幅提高,以滿足超低時延、超高可靠的控製需求。

典型應用包括智能化工業領域的機器人協作、無人機群和各種人機實時交互操作,智能交通係統中的全功能自動駕駛,精準醫療中的個性化“數字人”及遠程醫療手術,以及智慧能源、智能家居領域的應用等。

4普惠智能服務

普惠智能服務通過網絡,為需要進行高效分布式AI學習或推理的智能化服務提供集成化的通信和AI計算能力。它不僅將服務於特定應用,還將服務於未來整個通信係統,以提高網絡整體的性能和效率。

典型應用包括數字孿生數據訓練和推理過程中的圖像識別、生成和預測,執行複雜任務的機器人協作,以及智能交互中人類和機器之間知識傳遞和技能模式學習。

5通信感知融合

感知和通信的集成將提供高精度定位、環境重構、成像、識別等超越傳統通信的能力,極大促進超高分辨率和精度的應用需求,如超高精度定位、高分辨率實時無線地圖構建、基於設備甚至無設備的被動目標定位、環境重建和監控、手勢和動作識別、產品缺陷監控、訪客識別等。

此外,通信感知融合也將有助於提高通信的性能和效率,例如,通過考慮用戶移動軌跡和環境變化來優化無線資源利用率。通信感知融合可以廣泛應用於很多領域,為車聯網、智能工廠等提供更好的服務。

展望未來

從移動互聯到萬物互聯,再到萬物智聯,隨著科學家們對6G的不斷探索並取得突破,關於6G的美好而神奇的藍圖已逐漸在我們眼前鋪開。但是,想要實現如此宏偉的構想也並非易事,除了要繼續深入研究突破技術上的難題外,更需要全球聚焦願景、達成產業共識,維護全球統一標準。

但毫無疑問的是,4G改變生活、5G改變社會,而6G將改變世界!6G這項革命性的技術,未來將在各個領域帶來巨大的變革和創新,成為可以連接真實物理世界與虛擬數字世界的紐帶,持續提升人們的生活品質,促進社會生產方式的轉型升級,最終將助力人類社會實現“萬物智聯、數字孿生”的美好願景。讓我們共同期待吧!

 

文章部分內容來源:

1) 《6G總體願景與潛在關鍵技術》白皮書

2) 人民中科研究院:《萬物智聯 數字孿生:6G塑造可持續未來》

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