5G尚未普及6G呼嘯而來？關鍵技術仍在摸索

5G尚未普及，美國號稱開始研發6G。到底是「嘗鮮」5G，還是等等6G？2月21日，美國總統特朗普發推特「我希望5G乃至6G早日在美國落地」。日前，美國聯邦通信委員會朝著特朗普的指示邁出了第一步，決定開放95千兆赫到3太赫茲頻段，供6G實驗使用。

紐約大學教授泰德·拉帕波特發表聲明：「聯邦通信委員會已經啟動了6G的競賽。」難道我們還沒有享受到5G部署的紅利，網速更快的6G已經呼嘯而來？6G到底是「小荷才露尖尖角」還是「妖嬈全在欲開時」？科技日報記者就此採訪了芬蘭奧盧大學博士后、無線通信專家何繼光。


關鍵技術仍在摸索



「5G布網還沒完成，甚至國際標準都沒有完全制定好。6G還在起步階段，剛剛開始研究，甚至沒有清晰的概念定義，其關鍵技術仍在摸索之中。」何繼光告訴記者，從開始研究到技術成熟需要時間。歐盟在2013年就啟動了METIS項目(2020年信息社會與移動無線通信助推器)，開展5G的研究，但直到2015年項目結束，關鍵技術都沒有完全確定。「作為一名無線通信研究者，我相信6G總有一天會到來，但現在仍是完善5G、摸索6G的時段。」

「太赫茲被很多人認為是6G的關鍵技術之一。事實上，太赫茲能否用於無線通信還在論證。」何繼光介紹，之前太赫茲主要用於雷達探測、醫療成像，在無線通信方面的應用也是近兩年才開始研究。它的特點是頻率高、通信速率高，理論上能夠達到太位元組每秒(TB/S)，但實際上哪種應用需要如此高的網速尚無定論。而且太赫茲有明顯的缺點，那就是傳輸距離短，易受障礙物干擾，現在能做到的通信距離只有10米左右，而只有解決通信距離問題，才能用於現有的移動通信蜂窩網路。此外，通信頻率越高對硬體設備的要求越高，需要更好的性能和加工工藝。這些技術難題短時間內很難解決。

路線方案尚需驗證

「目前，國際通信技術研發機構相繼提出了多種實現6G的技術路線，但這些方案都處於概念階段，能否落實還需驗證。」何繼光表示，奧盧大學無線通信中心是全球最先開始6G研發的機構，目前正在從無線連接、分散式計算、設備硬體、服務應用四個領域著手研究。

無線連接是利用太赫茲甚至更高頻率的無線電波通信；分散式計算則是通過人工智慧、邊緣計算等演演算法解決大量數據帶來的時延問題；設備硬體主要面向太赫茲通信，研發對應的天線、晶元等硬體；服務應用則是研究6G可能的應用領域，如自動駕駛等。「目前也只是有這四個方向，具體的細節還沒有明確。」

記者了解到，韓國SK集團信息通信技術中心曾在2018年提出了「太赫茲+去蜂窩化結構+高空無線平台(如衛星等)」的6G技術方案，不僅應用太赫茲通信技術，還要徹底變革現有的移動通信蜂窩架構，並建立空天地一體的通信網路。

何繼光指出，SK集團提到的去蜂窩化結構是當前的研究熱點之一，即基站未必按照蜂窩狀布置，終端也未必只和一個基站通信，這確實能提高頻譜效率，瑞典林雪平大學的研究團隊最早提出了去蜂窩結構構想。但這一構想能否滿足6G時延、通信速率等指標，還需要驗證。

除了SK集團，美國貝爾實驗室也提出了「太赫茲+網路切片」的技術路線。這些方案在技術細節上都需要長時間試驗驗證。

推廣應用成本高昂

「無線通信進一步發展，大量投資必不可少。」何繼光談到，要提高通信速率有兩個方案：一是基站更密集，部署量增加，雖然基站功率可以降低，但數量增加仍會帶來成本上升；第二種方案就是使用更高頻率通信，比如太赫茲或者毫米波，但高頻率對基站、天線等硬體設備的要求更高，現在進行太赫茲通信硬體試驗的成本已經超出一般研究機構的承受能力。另外，從基站天線數上來看，4G基站天線數只有8根，5G能夠做到64根、128根甚至256根，6G的天線數可能會更多，基站的更換也會提高應用成本。

「不改變現有的通信頻段，只依靠通過演演算法優化等措施很難實現設想的6G願景，全部替換所有基站也不現實。」何繼光認為，未來很有可能會採取非獨立組網的方式，即在原有基站等設施的基礎上部署6G設備，6G與5G甚至4G、4.5G網路共存，6G主要用於人口密集區域或者滿足自動駕駛、遠程醫療、智能工廠等垂直行業的高端應用。

其實，普通百姓對幾十個G，甚至每秒太位元組的速率沒有太高需求，況且如果6G以毫米波或太赫茲為通信頻率，其移動終端的價格必然不菲。

「6G在未來幾年可能在技術上有所突破，但距離應用部署為時尚遠。」何繼光預測，一方面從事6G研發的科研機構還比較少，技術發展仍需要時間；另一方面技術獲得突破后的標準化也需要時間。

從技術的發展看，6G一定會到來。但有需求才有技術，5G的技術指標能夠在很長時間內滿足大部分的行業應用，而且推廣普及5G的投入也很高。除非社會發展對6G有非常緊迫的需要，否則不會在很短時間內用6G替換5G。