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5G初见曙光6G接踵而来?关键技术仍在摸索

2019-03-20 15:31:57  来源:科技日报

5G尚未普及,美国号称开始研发6G。到底是“尝鲜”5G,还是等等6G?

2月21日,美国总统特朗普发推特“我希望5G乃至6G早日在美国落地”。日前,美国联邦通信委员会朝着特朗普的指示迈出了第一步,决定开放95千兆赫到3太?#20806;?#39057;段,供6G实验使用。

纽约大学教授泰德·拉帕波特发表声明:“联邦通信委员会已经启动了6G的竞赛。”难道我们还没有享受到5G部署的红利,网速更快的6G已经呼啸而来?6G到底是“小荷才露尖尖角”还是“妖娆全在欲开时”?科技日报记者就此采访了芬?#21450;?#21346;大学博士后、无线通信专家何继光。

关键技术仍在摸索

“5G布网还没完成,甚至国?#26102;?#20934;都没有完全制定好。6G还在起步阶段,刚刚开始研究,甚至没有清晰的概念定义,其关键技术仍在摸索之中。”何继光告诉记者,从开始研究到技术成熟需要时间。?#35775;?#22312;2013年?#25512;?#21160;了METIS项目(2020年信息社会与移动无线通信助推器),开展5G的研究,但直到2015年项目结束,关键技术都没有完全确定。“作为一名无线通信研?#31354;擼?#25105;相信6G总有一天会到来,但现在仍是完善5G、摸索6G的时段。”

“太?#20806;?#34987;很多人认为是6G的关键技术之一。事实?#24076;?#22826;?#20806;?#33021;否用于无线通信还在论证。”何继光介绍,之前太?#20806;?#20027;要用于雷达探测、医疗成像,在无线通信方面的应用也是近两年才开始研究。它的特点是频率高、通信速率高,理论上能够达到太字节每秒(TB/S),但实际上哪种应用需要如此高的网速尚无定论。而且太?#20806;?#26377;明显的缺点,那就是传输距离短,?#36164;?#38556;碍物干扰,现在能做到的通信距离只有10米左右,而只有解决通信距离问题,才能用于现有的移动通信蜂窝网络。此外,通信频率越高对?#24067;?#35774;备的要求越高,需要更好的性能和加工工艺。这些技术难题短时间内很难解决。

路线方案尚需验证

“目前,国际通信技术研发机构相继提出了多种实现6G的技术路线,但这些方案都处于概念阶段,能否落实还需验证。”何继光表示,奥卢大学无线通信中心是全球最先开始6G研发的机构,目前正在从无线连接、分布式计算、设备?#24067;?#26381;务应用四个领域着手研究。

无线连接是利用太?#20806;?#29978;至更高频率的无线电波通信;分布式计算则是通过人工智能、边缘计算等算法解决大量数据带来的时延问题;设备?#24067;?#20027;要面向太?#20806;?#36890;信,研发对应的天线、芯片等?#24067;?服务应用则是研究6G可能的应用领域,如自动驾驶等。“目前也只是有这四个方向,具体的细节还没有明确。”

记者了解到,韩国SK集团信息通信技术中心曾在2018年提出了“太?#20806;?去蜂窝化结构+高空无线?#25945;?如卫星等)”的6G技术方案,不仅应用太?#20806;?#36890;信技术,还要彻底变革现有的移动通信蜂窝架构,并建立空天地一体的通信网络。

何继光指出,SK集团提到的去蜂窝化结构是当前的研究热点之一,即基站未必按照蜂窝状布置,终端也未必只和一个基站通信,这确实能提高频谱效率,瑞典林雪平大学的研究团队最早提出了去蜂窝结构构想。但这?#36824;?#24819;能否满足6G时延、通信速率等指标,还需要验证。

除了SK集团,美国贝尔实验室也提出了“太?#20806;?网络切片”的技术路线。这些方案在技术细节上都需要长时间试验验证。

推广应用成本高昂

“无线通信进一步发展,大量投资必不可少。”何继光谈到,要提高通信速率有两个方案:一是基站更密集,部署量增加,虽然基站功?#22763;梢越?#20302;,但数量增加仍会带来成本上升;第二?#22336;?#26696;就是使用更高频率通信,?#28909;?#22826;?#20806;然?#32773;毫米波,但高频率对基站、天线等?#24067;?#35774;备的要求更高,现在进行太?#20806;?#36890;信?#24067;?#35797;验的成本已经超出一般研究机构的承受能力。另外,从基站天线数上来看,4G基站天线数只有8根,5G能够做到64根、128根甚至256根,6G的天线数可能会更多,基站的更换也会提高应用成本。

“不改变现有的通信频段,只依靠通过算法优化等措施很难实现设想的6G愿景,全部替换所有基站也不现实。”何继光认为,未来很有可能会采取非独立组网的方式,即在原有基站等设施的基础上部署6G设备,6G与5G甚至4G、4.5G网络共存,6G主要用于人口密集区域或者满足自动驾驶、远程医疗、智能工厂等垂直行业的高端应用。

其实,普通百姓?#32422;?#21313;个G,甚至每秒太字节?#20035;?#29575;没有太高需求,况且如果6G以毫米波或太?#20806;?#20026;通信频率,其移动终端的价格必然不菲。

“6G在未来几年可能在技术上有所突破,但距离应用部署为时尚远。”何继光预测,一方面从事6G研发的科研机构还比较少,技术发展仍需要时间;另一方面技术获得突破后的标准化也需要时间。

从技术的发展看,6G一定会到来。但有需求才有技术,5G的技术指标能够在很长时间内满足大部?#20540;?#34892;业应用,而且推广普及5G的投入也很高。除非社会发展对6G有非常紧迫的需要,否则不会在很短时间内用6G替换5G。

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