6G目前處在這樣一個(gè)階段：來自學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的思想領(lǐng)袖們提出各種可能性、大膽的造夢、暢想10年或20年后世界將是什么樣。聽著諸如觸覺互聯(lián)網(wǎng)（Tactile Internet）這樣充滿未來風(fēng)格的應(yīng)用案例，我們很容易陷入定義下一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)的興奮之中，極力追求突破人類認(rèn)知范圍的新技術(shù)。但是在許多方面，我們的行業(yè)仍在等待兌現(xiàn)5G的承諾，并且更廣泛的部署和下一階段的5G增強(qiáng)工作仍在有條不紊地進(jìn)行，我們不禁要問：為什么已經(jīng)要談?wù)?G？

通信行業(yè)“G”的演進(jìn)

從1973年第一次實(shí)現(xiàn)手機(jī)通話開始，后來我們稱之為“1G”，我們的行業(yè)觀察到蜂窩技術(shù)以大約10年為一周期的演變規(guī)律。4G的時(shí)間表在2000年至2010年間展開。3GPP自2015年開始致力于5G標(biāo)準(zhǔn)化，但在那時(shí)學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)早已順利展開，紐約大學(xué)無線研究中心（NYU Wireless）和歐盟5G科研項(xiàng)目組（METIS）在2012年就已成立。第一階段標(biāo)準(zhǔn)化已在2018年的Release 15中完成，2019年進(jìn)行了現(xiàn)場測試，2020年開始擴(kuò)大部署。如今這一模式看上去很穩(wěn)定，正在進(jìn)行中的早期6G研究將支持2025年的標(biāo)準(zhǔn)化啟動(dòng)和2030年甚至更早的部署時(shí)間表。盡管消費(fèi)者購買第一批6G產(chǎn)品的場景似乎遙不可及，但處于這些周期最前沿的學(xué)術(shù)和行業(yè)研究人員已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)并建立對標(biāo)準(zhǔn)化至關(guān)重要的關(guān)鍵技術(shù)的理解。

6G能提供什么？

國際電信聯(lián)盟曾經(jīng)在IMT-2020標(biāo)準(zhǔn)中制定了5G的目標(biāo)，如今在網(wǎng)絡(luò)2030焦點(diǎn)小組（the Network 2030 Focus Group）的組織下開始制定6G愿景。他們將性能向量（包括吞吐量、可靠性、覆蓋率、延遲、能效、成本和大規(guī)模連接）歸納為三種5G使用場景：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器類型通信（mMTC），以及超可靠低延遲通信（URLLC），以支持跨越多種行業(yè)的眾多應(yīng)用程序。預(yù)計(jì)6G將在這些向量上進(jìn)行擴(kuò)展，在引入新的應(yīng)用案例和業(yè)務(wù)模型的同時(shí)，推動(dòng)現(xiàn)有應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。其中包括用于完全沉浸式3D體驗(yàn)的全息交互通信，和通過聽覺、視覺和觸覺反饋實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程操作的觸覺互聯(lián)網(wǎng)。這些應(yīng)用示例說明傳感對6G的重要性：它是與物理環(huán)境進(jìn)行所有交互和仿真的基礎(chǔ)，其潛力已擴(kuò)展到數(shù)字醫(yī)療、自動(dòng)駕駛等廣泛的領(lǐng)域。

實(shí)現(xiàn)6G的可行技術(shù)

當(dāng)我們著眼于6G的可能性和前景時(shí)，四項(xiàng)候選技術(shù)在商業(yè)機(jī)會(huì)和生命力方面脫穎而出：

① 聯(lián)合通信和傳感

6G體驗(yàn)需要更多的數(shù)據(jù)以及更多的環(huán)境感知和意識，聯(lián)合通信和感知就是探索如何把他們結(jié)合起來。例如，自動(dòng)駕駛車輛有極其復(fù)雜的傳感系統(tǒng)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法把來自攝像頭、激光雷達(dá)和雷達(dá)傳感器的一系列數(shù)據(jù)融合在一起。這些車輛中先進(jìn)的通信系統(tǒng)使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)來傳輸資訊和娛樂信息、環(huán)境和性能數(shù)據(jù)以及車輛對一切物體的通信。從事傳感工作的研究人員正在尋求新的通信技術(shù)以幫助改善其結(jié)果，例如正交頻分復(fù)用（OFDM）波形或多輸入多輸出（MIMO）相控陣；而從事通信工作的人則看到了在雷達(dá)分配的廣大頻譜中獲得更多數(shù)據(jù)帶寬的機(jī)會(huì)。這兩個(gè)傳統(tǒng)上獨(dú)立的功能未來合并的程度將取決于監(jiān)管和技術(shù)因素，但這種結(jié)合正是定義6G的潛在因素。

② 亞太赫茲

對更大數(shù)據(jù)帶寬的持續(xù)需求正促使研究人員探索亞太赫茲頻段內(nèi)未被充分利用的頻譜。90 GHz和300 GHz之間的頻段提供的頻譜是當(dāng)前用于蜂窩通信的頻譜的許多倍。3GPP已經(jīng)把100 GHz以上的21.2 GHz預(yù)留出來考慮用于6G。較高頻率下的路徑損耗（推進(jìn)到亞太赫茲頻段的最大障礙之一），可以通過將頻帶的衰減特性與適當(dāng)?shù)膽?yīng)用相匹配，獲得緩解潛力。例如，將高衰減波段用于高安全性的應(yīng)用，限制信號傳播的距離。此外，頻率與天線尺寸之間的反比關(guān)系提供了一種克服路徑損耗的方法：隨著頻率的增加，天線的幾何形狀和間距隨之減小，在相同的空間內(nèi)可容納更多的元件，從而獲得更多的增益。盡管目前5G毫米波部署有所延遲，擴(kuò)展到亞太赫茲頻段似乎為時(shí)過早，但領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究人員已經(jīng)在緊鑼密鼓地探討將其作為顯著提高網(wǎng)絡(luò)容量的途徑。

③ MIMO的演進(jìn)

MIMO在許多不同的用例和頻帶上深具潛力，將繼續(xù)基于流行的多天線技術(shù)發(fā)展。波束成形是克服亞太赫茲路徑損耗的關(guān)鍵，而多用戶MIMO大大提高了最廣泛使用的8 GHz以下頻段的頻譜效率。分布式MIMO將大型天線陣列分解成多個(gè)較小的、地理上分開的無線電頭，對于8 GHz以下的頻率尤其有趣，因?yàn)榇藭r(shí)天線的尺寸變得非常大。MIMO的擴(kuò)展包括為更多用戶提供更多的系統(tǒng)天線，以及更精確的定向波束控制，旨在增加小區(qū)容量并提供增強(qiáng)的定位服務(wù)。

④ 人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)

發(fā)揮重要作用的第四項(xiàng)技術(shù)是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)（AI / ML）。隨著復(fù)雜程度的增加以及我們試圖從可用頻譜中擠出每一點(diǎn)帶寬，使用傳統(tǒng)的信號處理方法來優(yōu)化通信系統(tǒng)變得越來越困難。機(jī)器學(xué)習(xí)提供了一種解決這種復(fù)雜性的方法。AI/ML驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)或自適應(yīng)尋求動(dòng)態(tài)優(yōu)化鏈路性能，可以通過自動(dòng)頻譜分配、波束管理和射頻非理想消除等功能進(jìn)行改進(jìn)。在應(yīng)用層上部署AI/ML可以優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量（QoS），考慮應(yīng)用程序特定的需求以及環(huán)境，諸如延遲或能效等因素。用于AI/ML無線通信研究和訓(xùn)練的大型開放數(shù)據(jù)集的可用性將在6G開發(fā)中發(fā)揮重要作用。

尋找殺手級應(yīng)用

盡管這些6G候選技術(shù)都提供了多種可能性，它們的生死存亡不可避免地取決于商業(yè)應(yīng)用。開發(fā)和部署這些技術(shù)的成本很高，數(shù)十億美元的投資要求巨大的、可預(yù)測的回報(bào)，并引發(fā)一個(gè)古老的問題：“殺手級應(yīng)用是什么？”

在近期的全球活動(dòng)中，我們大量依靠在線連接和虛擬體驗(yàn)-我們中的許多人對可靠的高速網(wǎng)絡(luò)有了全新的認(rèn)識。除了包括流行的技術(shù)熱詞（沉浸式XR等技術(shù)）和關(guān)鍵性能指標(biāo)（如1 Tb / s數(shù)據(jù)速率），6G的討論還包括社會(huì)和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，以及“人人互聯(lián)互通”。隨著我們努力超越增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶來繼續(xù)構(gòu)建5G，6G的定義開始聚結(jié)，這些商業(yè)和社會(huì)問題的答案可能與技術(shù)問題一樣重要。

編輯：hfy