愛立信和諾基亞共同推動6G研究項目

2020年11月，全球首顆6G實驗衛(wèi)星，中國“電子科技大學(xué)號”成功發(fā)射。6G，聽起來好像那么遠卻又那么近——如果說5G帶給我們的是足夠顛覆生活的黑科技，那么，6G呈現(xiàn)給我們的，將是一個嶄新的世界。

關(guān)于對6G技術(shù)的探索，你可能知道在今年1月，一項為期兩年半的研究項目（Hexa-X）已在歐盟啟動。這是一個由愛立信和諾基亞推動的6G研究項目，愛立信在其中任“技術(shù)擔(dān)當(dāng)”，諾基亞任“總指揮”。項目啟動以來，從未來用例，到技術(shù)實現(xiàn)，團隊成員們無一不在加強對6G的探索，今天，就讓我們來一睹該項目的最新進展以及對6G技術(shù)的最新定義。

6G用例知多少？

目前，Hexa-X項目已確定了大量潛在的6G用例，并根據(jù)所面對的挑戰(zhàn)和需要被實現(xiàn)的技術(shù)，將它們大致劃分了五個不同的用例組：

Hexa-X項目確定的6G用例組

1. 可持續(xù)發(fā)展

設(shè)想的6G新功能，將充分實現(xiàn)在全球范圍內(nèi)采集數(shù)據(jù)并啟動響應(yīng)的可能性，為全社會各行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來前所未有的機會。例如，使用分布于全球的傳感器來監(jiān)測環(huán)境指標(biāo)、為全球人口提供電子健康服務(wù)等；

2. 本地信任區(qū)域

某些用例會在短時間內(nèi)對吞吐量、可靠性或安全性等方面性能要求極高，例如精準(zhǔn)醫(yī)療、傳感器基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、智慧城市物聯(lián)網(wǎng)微型網(wǎng)絡(luò)等，而使用廣域網(wǎng)絡(luò)無法提供這一性能。為了提高效益，不部署專門的定制網(wǎng)絡(luò)，可以部署一個由子網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)絡(luò)，其中數(shù)據(jù)和連接保持本地等級，而配置和管理在宏觀等級進行。

3. 從機器人到協(xié)作機器人

隨著人工智能、機器學(xué)習(xí)的出現(xiàn)和自主系統(tǒng)的普及，機器人將進一步植根于我們的社會和行業(yè)。隨著功能的發(fā)展，它們負責(zé)的任務(wù)也越來越復(fù)雜，協(xié)作機器人與人類或其他自主系統(tǒng)緊密合作，共同解決問題。

4. 大規(guī)模孿生

通過捕捉和模擬物理世界來創(chuàng)建人類、物理對象和流程的數(shù)字孿生將實現(xiàn)對系統(tǒng)前所未有的洞察和控制。包括數(shù)字孿生概念在工業(yè)流程中的延伸，也包括向社會其他領(lǐng)域的擴展，例如將數(shù)字孿生應(yīng)用于可持續(xù)的食品生產(chǎn)，可以實時監(jiān)測作物和牲畜的生長情況，預(yù)測并解決問題，從而提高產(chǎn)量減少浪費。此外，還可以將數(shù)字孿生應(yīng)用于智慧城市的建設(shè)。

5. 遠程呈現(xiàn)

到21世紀(jì)30年代，身臨其境般地與物理世界進行遠程互動，將變得司空見慣。這包括虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和融合現(xiàn)實，用戶可以使用多感官交互實時與其他人或物體的“數(shù)字化身”進行互動，用觸覺甚至嗅覺體驗擴展視聽體驗，創(chuàng)造一個完全融合的虛擬現(xiàn)實世界。

除此之外，還有一些潛在的用例不勝枚舉。其中一些現(xiàn)有用例將在2030年變得更加先進和突出，而另一些用例甚至要在6G系統(tǒng)部署之后才會逐漸出現(xiàn)。

除了連接，6G還能帶來什么？

6G系統(tǒng)的評估指標(biāo)將需要擴展到傳統(tǒng)的KPI之外，因為僅僅將6G設(shè)計成“5G的X倍”是不夠的。在Hexa-X項目中，我們已經(jīng)確定了一套初步的6G基本指標(biāo)。評估指標(biāo)與用例和網(wǎng)絡(luò)性能的不同方面相關(guān)。

極致功能進展

由于目前的用例將繼續(xù)保持重要性，因此與數(shù)據(jù)率、連接密度、流量容量或定位精度相關(guān)的性能期望將繼續(xù)上升。

端到端性能進化

隨著用例的繼續(xù)開發(fā)，只對網(wǎng)絡(luò)進行次優(yōu)化可能已經(jīng)不夠了，例如，只關(guān)注空中接口的性能。而需要采取一種整體的方法，例如考慮與能源效率、服務(wù)可用性、確定性或覆蓋面相關(guān)的端到端性能，來確保可靠的性能。

新功能領(lǐng)域

當(dāng)6G不再局限于連接后，預(yù)計會引進新的功能，例如已普及的集成計算和AI、通信和傳感的融合等，同時還將嵌入能量采集設(shè)備。這可以提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能以及傳統(tǒng)關(guān)鍵績效指標(biāo)的性能，并引入新的特定領(lǐng)域關(guān)鍵績效指標(biāo)。

關(guān)鍵指標(biāo)領(lǐng)域

6G將成為整個社會的重要組成部分之一，因此在設(shè)計和部署系統(tǒng)時，不能僅僅考慮技術(shù)性能指標(biāo)。為此，我們用關(guān)鍵價值指標(biāo)來作為關(guān)鍵性能指標(biāo)的補充，包括包容性和接受度、可信度以及可持續(xù)性等方面。

6G的無線性能

目前，利用亞太赫茲頻率（100-300GHz）進行移動通信仍處于起步階段?？紤]到物理定律帶來的挑戰(zhàn)（換言之就是這些頻率的產(chǎn)生、傳播和接收），設(shè)計商用亞太赫茲通信系統(tǒng)將需要采取一種革命性的整體方法。

Hexa-X將對波形和調(diào)制、無線電信道特征、波束成形和硬件的可行性開展系統(tǒng)性的聯(lián)合研究，旨在將亞太赫茲無線系統(tǒng)設(shè)計加入到6G系統(tǒng)中。尤其是Hexa-X將研究超越5G NR的波形和調(diào)制，這可能需要在3GPP標(biāo)準(zhǔn)中采用100GHz以上的6G空中接口設(shè)計。

除了無線通信，Hexa-X還將研究利用毫米波和亞太赫茲頻段開發(fā)低成本、高能效和高性能的定位解決方案，其定位精度將高于1厘米，同時還將實現(xiàn)無法察覺的延遲和強大的隱私保護。這是為了通過設(shè)計使定位和傳感成為6G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵特征。

最值得注意的是，在擴展到亞太赫茲頻率后，由于相關(guān)的傳播特性以及更大的帶寬，必須在應(yīng)用方面做出改變。因此，Hexa-X項目已經(jīng)確定了適用于亞太赫茲頻率的三類不同用例：

短距離

室內(nèi)設(shè)備對基礎(chǔ)設(shè)施，以及設(shè)備間的通信都將受益于更大的吞吐量，同時確保視距連接。

長距離

對于固定無線鏈路，將通過前所未有的帶寬確保無線回程的足夠容量，而連接衛(wèi)星或高空平臺（HAP）等非地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的移動無線鏈路可以提供出色的戶外覆蓋性能。

感應(yīng)

通過重新利用接收到的信號，網(wǎng)絡(luò)將能夠推斷出關(guān)于設(shè)備位置的信息以及作為雷達接收器運行的現(xiàn)有無線系統(tǒng)接口的周圍環(huán)境。由于傳感分辨率與信號帶寬成正比，因此亞太赫茲頻率的可用帶寬可以提供比低頻率好得多的性能。此外，鑒于不同材料的內(nèi)在頻率相關(guān)反射，亞太赫茲信號還可用于在線光譜分析。

在Hexa-X中實現(xiàn)Tbps/THz無線系統(tǒng)通信的關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)

從初步的結(jié)果來看，6G的研究工作正在加速進行中。更多的研究成果報告將在今年晚些時候發(fā)布，將涵蓋本地化和傳感、AI驅(qū)動的通信和計算協(xié)同設(shè)計以及初始6G架構(gòu)組件和實現(xiàn)技術(shù)等方面。根據(jù)這些初步的報告，Hexa-X項目的工作方向?qū)⑥D(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)技術(shù)的探索性研究，來彌補這些研究差距，為未來的6G系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)于作者

Patrick Rugeland于2014年加入愛立信，多年來一直從事5G研發(fā)。他的工作包括LTE Advanced和NR的概念開發(fā)、系統(tǒng)性能評估和3GPP標(biāo)準(zhǔn)化工作。他曾是歐盟5G研究項目mmMAGIC的成員，目前在這些領(lǐng)域擁有50多項專利。

Patrick于2013年獲得瑞典皇家理工學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)博士學(xué)位。

原文標(biāo)題：6G離我們有多遠？

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