4G与5G、物联网、云边计算、人工智能(AI)与机器学习(ML)[3-5]、大数据、区块链、卫星火箭、无人机、可穿戴技术、机器人技术、可植入技术、超硅计算与通信技术的快速发展与应用,为业务创新奠定了坚实的技术基础。应用与技术的双重创新驱动,决定5G应用将在未来10年快速成长,并创造出新的生活方式、数字经济和社会结构,例如跨阶层的数字生活、网红经济、数字贵族等。
6G,即第六代移动通信标准,也被称为第六代移动通信技术。主要促进的就是物联网的发展 [1-2] 。截至2019年11月,6G仍在开发阶段。6G的传输能力可能比5G提升100倍,网络延迟也可能从毫秒降到微秒级。2019年11月3日,科技部会同发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G技术研发工作启动会。
6G,即第六代移动通信标准,一个概念性无线网络移动通信技术,也被称为第六代移动通信技术。主要促进的就是互联网的发展。6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界。通过将卫星通信整合到6G移动通信,实现全球无缝覆盖,网络信号能够抵达任何一个偏远的乡村,让深处山区的病人能接受远程医疗,让孩子们能接受远程教育。
此外,在全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统和6G地面网络的联动支持下,地空全覆盖网络还能帮助人类预测天气、快速应对自然灾害等。这就是6G未来。6G通信技术不再是简单的网络容量和传输速率的突破,它更是为了缩小数字鸿沟,实现万物互联这个“终极目标”,这便是6G的意义。
6G的数据传输速率可能达到5G的50倍,时延缩短到5G的十分之一,在峰值速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、频谱效率、定位能力等方面远优于5G。
二十一世纪以来,互联网迎来爆发期,包括中国在内的全球网民数量日益暴增,截止目前为止互联网已经渗透到了人们生活的各个网络。短短十几年的时间,移动互联网技术从2G到4G,再到如今5G的全面普及。在越来越先进的互联网技术上,物联网时代也紧随其后。但5G并不是结束,在全球各地仍在积极推广普及5G的时候,许多国家已经开始了6G的研发工作。
6G争夺战已开始,老美抢得先机,日本斥巨资,华为也早已出手。
5G网络为万物互联提供了可能,将各智能化产品连接起来,而6G网络则是会将全球任何一个角落联系起来,让世界真正处于移动互联网中。我国工程院院士徐扬生曾表示,6G网络将以卫星作为主网铺展开来,不仅在速度上进一步提高,在范围上更是做到了无限扩大。而对于已经开启的6G研发时代,老美成功抢得了先机,甚至已经实现了领先水平。
5G网络的面世带来了移动网络的一次革新,但在如今5G网络还没有广泛普及的情况下,各国对6G的研发事实上已经开始了,而这一次美国拼了命,拉拢日本等科技强国共同进行该网络的研发,誓要在6G网络上超越中国再度领先,俄专家建议中国小心应对。
在产业界的共同努力下,我国5G发展取得领先优势,已累计建成5G基站超81.9万个,占全球比例约为70%;5G手机终端用户连接数达2.8亿,占全球比例超过80%;5G标准必要专利声明数量占比超过38%,去年上半年以来上升近5个百分点,位列全球首位。
为了在下一次网络革新当中超越中国,美国和日本投入大量资金用于研发6G技术,那么美国和日本的野心能够得逞吗?事实上中国同样在进行相关技术的研发,并且中国在武器上的基础比美国和日本更加坚实,因此只要中国不松懈,美国和日本就很难超越中国。
5G网络已经面世并在很多国家开始投入使用,相信很多人已经体验过5G网络带来的畅快网速,但从国家和行业的角度来看,5G网络带来的绝不仅仅是更快的网速,这种网络最大的特色就是低延迟高速率以及大连接,在广泛应用之后,5G网络将会带来生活上的巨大改变,例如其低延时特性可以用于自动驾驶汽车,汽车通过网络与平台相连,平台随时接受汽车接收到的信息,并对其进行处理之后将控制信号传输回汽车,以往的网络由于较高的延迟,事实上是难以进行这种操作的,但在5G网络全面覆盖的情况下,这种操作就具备了极高的可行性。
在覆盖范围方面,6G将实现地面、卫星和机载网络三方的无缝连接。在定位精度方面,6G也将突破传统GPS难以精确定位室内物品的困境,可对物联网设备进行高精度定位。此外,6G与人工智能的深度融合则能使传感、定位、资源配置、接口切换等工作皆更加智能化,从而提升机器工作效率。
当然,6G技术的高性能定位也给目前的技术带来许多需要攻克的难题,比如波段频率的增加会造成天线体积的变小,因此单位面积需要配置的天线数也将需要不断增加,这对集成电子和新材料等技术来说极具挑战性。
和5G相比,6G有什么不同?葛颀认为,结合5G与4G的区别,6G可能网络速率会再提升10倍,时延再降低10倍,接入数量再增加10倍。但他同时指出,更重要的区别是6G将成为信息化生产力平台,肩负着助力全社会绿色低碳可持续发展的任务。
互联网专家刘兴亮则预计,6G时代将出现全息互联网,人与人之间的交流可以打破时间和空间限制。他说:“6G其实更多地体现为全息互联网,这是什么意思呢?我们现在参加一个视频会议,或者直播活动,其实体验还是不够好。未来大家可能在不同的时间、不同的空间里,通过6G技术,给人的感觉会像身临其境,这会让更多的事情突破时空的限制。”
北京邮电大学兼职教授葛颀说,按照移动通信技术“应用一代,研发一代”的规律,在5G投入商用后开展6G研发是正常节奏。“目前来看,全球围绕6G开展的工作严格讲还在理论研究阶段,就是说,事实上还没有进入系统验证阶段。因为大家对什么是6G还有很多探讨,也期待着通过探讨能够在全球达成对6G愿景的共识,包括6G的核心功能、6G的指标。”
我们希望6G网络能带来一些新的能力,如亚米甚至厘米级的定位精度,超低的时延抖动,超高的安全性和全新的网络智能水平。为了满足这些指标,6G需要在频谱使用范围、使用效率、网络架构、功能、安全性和人工智能等方面做出新的改变,以满足6G的业务和应用需求。6G网络是指2030年将要商用的移动通信网络。1980—2020年移动通信网络“十年一代”的发展历程,见证了3G移动用户超越固定用户的“辉煌十年”,体验了4G移动互联改变生活的“美好十年”,开启了5G万物互联改变社会的“创新十年”。未来“创新十年”中,5G商用网络将在业务与网络技术方面不断演进,并最终向6G网络过渡;因此6G也是5G长期演进网络。
6G时代人与机器将和谐地互联、共存,全新的未来业务类型可能是智能体之间的智能互联。除了媒体数据、传感数据、控制数据等传统数据外,AI驱动的“智慧传输”将会是占据6G网络的全新数据类型,智能体间将能分享和传递AI信息,形成真正意义上的“智慧互联”时代。
6G时代可能将非个人设备用于个人通信,这将对生物认证和隐私带来诸多新的挑战。所以6G时代将需要采取全新的无线安全方案以使得相关通信系统能够应对由量子计算机发起的攻击。是不是非常期待呢?