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6G研發(fā)關(guān)鍵期亟待突破四大難題

2022-04-07 08:36 | 來源:經(jīng)濟(jì)參考報 | 作者:朱程 | [產(chǎn)業(yè)] 字號變大| 字號變小


隨著6G帶來的大帶寬能力,目前大熱的“元宇宙”概念或加快走向現(xiàn)實(shí)。“未來,融合視覺、聽覺、觸覺等全息化的交互模式將給我們帶來更加沉浸式的應(yīng)用體驗(yàn),甚至可能誕生出我...

        未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是全球主要國家角力的重點(diǎn)領(lǐng)域。我國在5G研發(fā)、應(yīng)用、建設(shè)等領(lǐng)域走在全球前列,6G時代能否繼續(xù)保持領(lǐng)先備受關(guān)注。近日,記者采訪多位業(yè)內(nèi)人士了解到,未來3至5年將是6G技術(shù)研發(fā)的關(guān)鍵時期,迫切需要從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重建、關(guān)鍵應(yīng)用挖潛、降低功耗、提升安全性上加快突破。

更快更廣更智能

        隨著5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模化商用,全球針對6G研發(fā)的戰(zhàn)略布局已全面展開,目前6G移動通信處于孕育的初期,6G具備怎樣的能力?相比5G又會帶來哪些變革?各方眾說紛紜。但記者在采訪中發(fā)現(xiàn),業(yè)界對6G的愿景已有一些共識,集中體現(xiàn)在更大帶寬、更廣覆蓋和更加智能三個方面。

        網(wǎng)速提升幾乎是每一代移動通信網(wǎng)絡(luò)升級的“標(biāo)配”。多位業(yè)內(nèi)人士表示,6G時代,以毫米波、太赫茲為代表的新技術(shù)將支撐帶寬進(jìn)一步升級,6G的下載速度或可達(dá)每秒1TB,比5G快100倍,這將會進(jìn)一步支撐遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程駕駛等技術(shù)應(yīng)用。

        覆蓋面更廣也是6G的重要特征。“現(xiàn)在地球表面移動通信的面積覆蓋率只有6%左右,6G網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)用衛(wèi)星構(gòu)建的天基網(wǎng)絡(luò),與傳統(tǒng)地面的移動通信網(wǎng)絡(luò)一起,構(gòu)建一張空天地海一體化覆蓋的網(wǎng)絡(luò)。”中國工程院院士鄔賀銓說。

        不單單是覆蓋面積更大,6G還將推動“萬物互聯(lián)”邁上新臺階。

        “6G時代,接入機(jī)器的數(shù)目會越來越多,預(yù)計相當(dāng)于世界總?cè)丝诘?0倍。”三星電子高級總監(jiān)孫程君說。多位業(yè)內(nèi)人士表示,隨著6G帶來的大帶寬能力,目前大熱的“元宇宙”概念或加快走向現(xiàn)實(shí)。“未來,融合視覺、聽覺、觸覺等全息化的交互模式將給我們帶來更加沉浸式的應(yīng)用體驗(yàn),甚至可能誕生出我們自己的數(shù)字孿生人,它會對我們的身體狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。”中國移動通信研究院綠色通信研究中心主任崔春風(fēng)說。

        更快、更廣的網(wǎng)絡(luò)意味著海量數(shù)據(jù)儲存、運(yùn)行,需要更加智慧的大腦來協(xié)同。“人工智能將會把分布式的智能體連接起來,實(shí)現(xiàn)參數(shù)交互。與此同時,人工智能也會提升網(wǎng)絡(luò)自動化水平,根據(jù)不同應(yīng)用場景進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的分配,從而極大減少運(yùn)營開銷。”華為無線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)專家王俊說。更加智能的網(wǎng)絡(luò)還體現(xiàn)在對信息的處理上。多位業(yè)內(nèi)人士表示,以往信息傳輸是基于人的視覺、聽覺等進(jìn)行編碼、解碼的,未來或?qū)⒊霈F(xiàn)以機(jī)器作為觀看對象或者收聽對象的新算法,這將使得計算與網(wǎng)絡(luò)深度融合,網(wǎng)絡(luò)自身具有可感可知能力,實(shí)現(xiàn)智慧泛在。

        中國工程院院士、北京郵電大學(xué)教授張平認(rèn)為,6G時代下的數(shù)字孿生和智慧泛在,將推動虛實(shí)結(jié)合、智慧涌現(xiàn),4G改變生活,5G改變社會,6G則將改變世界。

難題有待破解

        6G的愿景美好,但實(shí)現(xiàn)之路困難重重。記者整理多位業(yè)內(nèi)人士觀點(diǎn)后發(fā)現(xiàn),除了毫米波、太赫茲、空口、MIMO(多入多出)等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)外,6G技術(shù)必須邁過四大門檻。

        其一是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重構(gòu)。從2G到5G,都采取了由多個基站構(gòu)建起的蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),這很難適應(yīng)6G時代空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)傳輸需要。與此同時,由于6G網(wǎng)絡(luò)的高傳輸速率和低延時特征,使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)TCP/IP協(xié)議所存在的信息“丟包”問題凸顯,亟待通過網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重構(gòu)予以解決。

        中國聯(lián)通研究院副院長、首席科學(xué)家唐雄燕認(rèn)為,推動信息通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的摩爾定律遇到瓶頸,香農(nóng)極限也已逼近,基礎(chǔ)科學(xué)和材料還未出現(xiàn)革命性突破,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)創(chuàng)新成為解決技術(shù)挑戰(zhàn)、推動信息通信產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。“5G時代網(wǎng)絡(luò)的主要創(chuàng)新體現(xiàn)在核心網(wǎng)服務(wù)化架構(gòu)、無線接入網(wǎng)集中單元/分布式單元分離架構(gòu)等創(chuàng)新。目前來看,在無線傳輸技術(shù)未有革命性突破的情況下,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)依然會是6G創(chuàng)新的關(guān)鍵。”

        其二是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景的挖掘。從2G到4G,誕生了網(wǎng)絡(luò)直播等應(yīng)用。我國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)走在全球前列,但目前5G尚未催生出諸如微信、抖音這樣的現(xiàn)象級應(yīng)用,多位業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,這與5G的技術(shù)特點(diǎn)存在關(guān)聯(lián)。“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被視為5G應(yīng)用的重點(diǎn),但‘To B(面向企業(yè))’的應(yīng)用需要大上行速率、低時延和高可靠性,5G并沒有對此進(jìn)行重點(diǎn)研究。”鄔賀銓認(rèn)為,“To B”應(yīng)用應(yīng)作為6G研究的重點(diǎn),運(yùn)營商應(yīng)該從專用頻率上對“To B”應(yīng)用和“To C(面向消費(fèi)者)”應(yīng)用予以區(qū)分。

        多位業(yè)內(nèi)人士表示,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況將決定運(yùn)營商的效益,最終影響到整個網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展。“毫米波、太赫茲技術(shù)在帶來大帶寬的同時,也存在單個基站覆蓋范圍較小和傳播損耗問題。需要綜合考慮性能、成本等因素提升商用價值。”中興通訊無線研究院射頻系統(tǒng)高級工程師彭琳說。

        其三是“雙碳”目標(biāo)下的低功耗難題。數(shù)據(jù)顯示,2020年我國通信網(wǎng)絡(luò)碳排放占全社會3.5%,彼時5G建設(shè)剛剛起步。鄔賀銓等專家表示,5G基站的功耗比4G基站高一倍。而6G的頻段更高,蜂窩更密,能耗比5G更大,減碳將是6G研究的難點(diǎn)。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為,在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下,6G技術(shù)的節(jié)能降碳存在天花板,亟待明確標(biāo)準(zhǔn),同時在基礎(chǔ)架構(gòu)上予以突破。

        其四是信息安全問題。隨著虛擬世界與真實(shí)世界的深度融合,網(wǎng)絡(luò)安全問題產(chǎn)生的影響備受關(guān)注。6G網(wǎng)絡(luò)承載著海量數(shù)據(jù)的傳輸、處理,一旦被盜用、篡改,會產(chǎn)生較大影響。中信科移動通信技術(shù)股份有限公司副總經(jīng)理孫韶輝認(rèn)為,6G網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)將同目前截然不同,它需要采取“彈性部署”的形式以應(yīng)對不同應(yīng)用場景的需要。崔春風(fēng)認(rèn)為,相較于過去“外掛式”的網(wǎng)絡(luò)安全體系,6G網(wǎng)絡(luò)的智慧泛在特性需要網(wǎng)絡(luò)具備內(nèi)生安全能力,這有待于人工智能等技術(shù)的助力。

不宜操之過急

        記者在采訪中發(fā)現(xiàn),業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為6G技術(shù)將在2030年前后具備商業(yè)化運(yùn)營的能力。但多位業(yè)內(nèi)人士也認(rèn)為,6G技術(shù)的研發(fā)、建設(shè)不宜操之過急,需要穩(wěn)扎穩(wěn)打,逐步推進(jìn)。

        中國電信股份有限公司研究院專家楊峰義認(rèn)為,當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)存在嚴(yán)重的技術(shù)過剩,重要原因是應(yīng)用跟不上。“我們過早把未來愿景搬到今天來實(shí)現(xiàn),導(dǎo)致與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)。”

        鄔賀銓認(rèn)為,5G網(wǎng)絡(luò)中的多項(xiàng)基礎(chǔ)性技術(shù),源自十多年前的理論基礎(chǔ),而6G急缺類似的基礎(chǔ)性創(chuàng)新。

        多位采訪對象表示,5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是6G研究的前提,當(dāng)前各方在推動6G研發(fā)的同時應(yīng)注重從5G應(yīng)用中挖掘市場,利用5G進(jìn)行新技術(shù)檢驗(yàn)。北京交通大學(xué)教授艾渤認(rèn)為,5G時代已經(jīng)有毫米波、邊緣計算、邊緣節(jié)點(diǎn)等技術(shù),可為6G時代針對高鐵等高速移動場景的未來網(wǎng)絡(luò)布設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)。

        值得一提的是,除了技術(shù)上的創(chuàng)新,運(yùn)營管理上的創(chuàng)新也不容忽視。多位業(yè)內(nèi)人士表示,6G時代,傳統(tǒng)以基站為中心的覆蓋模式或轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂脩魹橹行牡母采w模式,這將對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理帶來新挑戰(zhàn)。“衛(wèi)星軌道頻率資源是有限的,不可能每個運(yùn)營商都自建天基互聯(lián)網(wǎng),這就涉及資源的調(diào)度需要跨運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)。”鄔賀銓認(rèn)為,以架構(gòu)簡單、運(yùn)維方便、云網(wǎng)協(xié)同、智能開放、安全可靠和低成本為目標(biāo)的智簡網(wǎng)絡(luò),將是未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新的重要方向。

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