诺基亚预计,按照典型的10年一代的周期,6G系统将在2030年实现商业化。在超越5G的情况下,人类智能将通过与网络和数字技术紧密耦合和无缝交织而得到增强。随着人工智能的进步,机器可以将数据转化为推理和决策,帮助人类在物理世界中更好地理解和行动

文︱立厷

图︱网络

2021世界移动通信大会(上海)(MWCS)释放了前瞻信号:经过2020年5G“加速度”后,2021年5G将持续拉动经济增长。

古人云:宜未雨而绸缪,毋临渴而掘井。5G如日中天之时,先知先觉的研究机构已在谋划未来5G向6G的过渡,探讨6G的产业挑战和机遇。

如果说5G是物联网(IoT)的爆发时代,6G则将是全球智能化时代,类似全息投影、沉浸式虚拟现实技术等都将得以呈现。

全球5G加速部署

过去的2020年,中国新建60万个5G基站,总数超过71．8万个;2021年,中国计划新建5G基站60万个,形成“以建促用,以用促建”的良性发展模式。这是工业和信息化部副部长刘烈宏在MWCS上的解读。

除三大电信运营商外,中国广电将加入5G网络建设阵营。中国广电董事长宋起柱表示,计划今年启动700MHz频段5G网络规模建设,预计2021年进入快速部署期。

2020年,中国5G手机销售了1．63亿部,5G终端连接数超过2亿;2021年,5G用户数将进入快速增长期,预计5G用户将超5亿。终端产业链将受益于网络的快速部署。

据统计,5G应用的80%在产业端,2021年5G的行业落地在有望提速。华为常务董事、运营商BG总裁丁耘表示,2021年将是5GToB(面向行业)规模的商用元年。例如,华为南方工厂130米长的手机生产线有大约500台设备接入5G网络,实现了实时数据交互。智能化产线减少了80%的操作工人数量,整体生产效率提升3倍以上。

全球移动设备供应商协会(GSA)的报告显示,截至2021年1月,全球61个国家与地区拥有实时5G商业网络。随着5G时代的到来,社会数字化变革正在加速。

展望2021年,预计全球5G智能手机出货量将达到4．5亿至5．5亿部,到2023年,全球5G连接数更将高达10亿,这比在4G时代实现10亿连接数的时间整整提前了两年,由此可见5G普及速度之迅猛。

6G研究开始启动

围绕6G的声音越来越大,世界各地已有很多倡议。研究公司IDTechEx称,全球有超过10亿美元的资金投入到6G研究中。2019年11月,中国科技部会同发改委等几部委召开6G技术研发工作启动会,已在对这种可能性进行实验。

芬兰、韩国和中国一样在研究将成为6G核心的太赫兹(THz)电子产品方面尤为活跃。支持芬兰及其合作伙伴的是超过3．5亿美元的欧盟新研究拨款。尽管6G几乎没有定论,甚至连频率都没有决定,但关于6G的宏伟目标和挑战,已经引发了科学界的热议。

已经在进行6G研究的芬兰奥卢大学的Ari Pouttu教授认为:“一个研究思路或创新有时需要10-15年才能达到成熟的水平,因此现在就开始思考很重要。例如太赫兹通信的挑战,包括解决这一问题的材料。”

6G路线图开始呈现

所有研究项目都是开发知识库、试验和原型的关键。IDTechEx最近的“2021-2041 6G通信市场、设备和材料”报告预测了6G路线图以及一些挑战和机遇。

2021-2041 6G路线图

报告指出,显而易见,5G服务远远超出了移动电话甚至个人电子产品的总体需求,6G的情况将更为如此。物与物的通信可能比人类的通信更为重要。6G基本规范至少应包含传感、定位、边缘计算、最高清晰度成像以及通信的需求。对人类来说,6G响应时间似乎是瞬间的,移动设备没有小区间(cell-to-cell)切换。

6G的一个关键参数将是进入太赫兹波段的飞跃——即275GHz到10THz的未分配太赫兹波段,也就是远红外波段。根据IDTechEx的说法,这是物理学的“狂野西部”牛仔的领地,那里几乎不存在任何组件,产生的信号也很微弱。这就是所谓的“太赫兹间隙”。

因此,最初的实验通常是在较容易的一端——100-300GHz进行。FCC(美国联邦通信委员会)已经提议在116到246GHz之间的一些频段正式设置这个“实验者的游戏区”。6G的推出可能和5G一样,从一个相对容易的频率(如275GHz)开始,然后迁移到具有挑战性的更高频率(1GHz),以获得最大的好处。此前的5G是从几GHz开始,目前正在向几十GHz过渡。

至于上限,最终的太赫兹频率不太可能高于1THz,因为在那之后,光束的大气衰减会上升到严重的水平,而且组件也变得非常具有挑战性。事实上,在大多数情况下,太赫兹频率将用于本地层面和卫星之间,其余的是自由空间光学(FSO),因为铺设光纤将过于昂贵或不切实际。应用也可能包括一些C波段GHz长距离链路。