6G時代的空天地海

項立剛

打通人的神經系統，用芯片來進行存儲，用芯片來實現人腦信息溝通，是人類發展的重要一步。這個領域要實現真正意義上的突破，是一個漫長的過程，但一定是6G努力的方向。

全球科研人員已經啟動了與6G相關的早期工作。2019年3月24日至26日，全球第一屆“6G無線峰會”在芬蘭召開。隨后據韓國媒體報道，韓國主要移動運營商SK電信公司在6月12日和13日先后與芬蘭諾基亞公司和瑞典愛立信公司簽署了諒解備忘錄，聯手提升商用5G網絡的性能，并開發6G相關技術，以便在下一代移動通信技術領域搶占先機并探索新的商業模式。

中國華為公司消費者業務CEO余承東近日在接受采訪時表示，6G正在研發中，估計還需要10年時間。

6G的愿景

現在研究6G的人，并不知道什么是6G，因為6G標準的最后確定，是需要國際電信聯盟討論認定的?，F在的研究者只是對需求、技術、能力做出分析，形成可能性。那么，在5G已經解決了高速度、泛在網、低功耗、低時延、萬物互聯、安全問題的基礎上，人類對于移動通信還有哪些需求呢？

過去，水下網絡覆蓋根本沒有被考慮，6G時代可進行規劃并取得突破，讓水下通信成為整個網絡覆蓋體系的一部分。比如，在近海、江河、湖泊中，水體品質、水下生物、水下養殖產品、水體溫度變化、水中營養物含量、污染物含量、水下堤壩位移度等諸多領域都需要監測。水下監測如果有網絡覆蓋，將在很大程度上提升監控和管理能力。

6G還可以在采集海洋數據，監測環境污染、氣候變化、海底異常、地震或火山活動，探查海底目標，水下遠距離圖像傳輸，甚至軍事領域，發揮至關重要的作用。

6G的重要一步，就是通過衛星、地面站、小基站、水下基站等技術和方式，把天空、地面、地下、水中聯成一個整體，讓網絡真正地泛在。這些能力對通信業來說，目前還有不小的挑戰。這些網絡要想聯成一個整體，形成新的商業模式，還有許多需要改進和完善的地方。

大范圍蜂窩網絡

6G網絡需要更大的帶寬。5G的峰值速度是20Gbps，而6G的峰值速度會達到100Gbps;5G的單信道帶寬為100MHz，通過多個1GHz的帶寬進行組合，最后可以實現100Gbps的速度，而6G的單信道帶寬會達到1GHz。要實現1GHz的單信道帶寬，較低頻段的頻譜顯然不足以支撐，這就必須把更多的頻譜拿出來用作移動通信。

移動通信發展到今天，最大的瓶頸是需要頻譜。頻譜是有限的，雖然理論上我們有大量的頻譜可以使用，但是高品質的頻譜并不多。要實現大數據量的信息傳播，就需要使用高波段的頻譜。衛星使用Ka波段的頻譜，帶寬是寬了，但是抗干擾是一個大問題。

有沒有可能超越頻譜進行移動通信？量子通信就是一個可能性，即通過量子糾纏技術進行信息的傳遞。目前人類還沒有實現真正的量子信息傳遞，它的能力主要還是加密，但如果使用量子糾纏進行信息傳播，就能讓人類在移動通信領域跳過頻譜的限制，實現突破。

讓信息傳輸更直接，讓信息存儲更穩定，是人類未來必須要面對的一個選題。打通人的神經系統，用芯片來進行存儲，用芯片來實現人腦信息溝通，是人類發展的重要一步。這個領域要實現真正意義上的突破，是一個漫長的過程，但一定是6G努力的方向。

水陸空一體化

目前，移動通信網絡和衛星網絡是兩個獨立的網絡，各自運營，不能相互融合補充。6G時代，可能出現天地一體化的趨勢，一個網絡不僅可以通過地面基站進行陸地覆蓋，還可以通過低軌道衛星和高軌道衛星進行共同組網，在地面上通過眾多的直放站、小基站進行深度覆蓋。這種網絡的融合可以兼顧面與點，衛星保證了地球的任何一個角落都可能有網絡存在。

同時，在人口密集地區，或當前網絡不夠密集的地區，甚至地面以下，如地鐵、隧道、停車場、礦山等信號較差的特殊場所，也能進行深度覆蓋。

5G已經開始采用毫米波，可以預計，6G時代，太赫茲將進入人們的視野。太赫茲波的波長在3～1000μm，頻率為0.1～10THz，是介于微波與紅外線之間的電磁波。太赫茲波介于無線電波和光學波之間，這在一定程度上賦予了它和其他電磁波不同的特性。它兼具微波通信和光波通信的優點，擁有傳輸速率高、容量大、方向性強、安全性高及穿透性強等特征。

頻率越高，通信容量就越大，這是通信領域的基本原理。太赫茲波的頻率比目前使用的微波要高1～4個數量級，它能提供10Gbits/s以上的無線傳輸速率，這是微波無法達到的高度，它對解決信息傳輸受制于帶寬的問題有較大的好處。

未來的網絡會是在一個龐大的光網絡下，通過以家庭為主要單位的眾多小基站，形成一個超高密度、超高速度、密集部署的網絡體系。在這個體系中，太赫茲技術能利用高速率、大容量和高穿透性，實現在家庭和辦公環境的全面部署。

此外，電磁波頻段越高，繞射、穿透能力越差。毫米波很難有穿透能力，因此在人口密集的城市里，無論是辦公還是家庭部署，都存在較大問題。而太赫茲波因為接近光波，擁有較好的穿透性。同時它不需要和其他行業爭搶頻譜，故而可以實現大帶寬。

通信網絡更智能

一個值得探討的問題是，未來6G的網絡建設，是一個復雜的體系，對資源的要求極高，那么是否需要在一個國家建立幾張網絡呢？如果真是這樣，一方面資源非常有限，另一方面網絡之間的互相干擾也是很大的問題。與此同時，當網絡深入到世界的每一個角落，一個地方若有三套或更多的網絡覆蓋，不僅是浪費，網絡的品質也會受到很大影響。

基于此，6G時代可以探索在一個國家只建設一張全覆蓋的網絡。這樣既可以充分利用資源，減少一個地方配置幾套設備的浪費行為，還可大大減少站址租用的成本，也避免了網絡之間的干擾。而且這樣的網絡品質更高，對用戶的影響也會更小。

當然，也不可能把多個運營商變成一個運營商，導致完全沒有競爭。這就需要網絡和業務進行分離，在一個網絡上，多家運營商利用相同網絡提供各自的業務。電信運營商的競爭力，主要體現在管理、平臺、研發、運營、服務和支撐等方面。各自的特點不同，提供的服務水平有差異，用戶就能有不同的選擇。

（摘自《環球》）