6G研發關鍵期亟待突破四大難題

2022-04-07 08:45:52 來源: 經濟參考報 作者: 朱程

  未來網絡建設是全球主要國家角力的重點領域。我國在5G研發、應用、建設等領域走在全球前列,6G時代能否繼續保持領先備受關注。近日,記者采訪多位業內人士了解到,未來3至5年將是6G技術研發的關鍵時期,迫切需要從網絡架構重建、關鍵應用挖潛、降低功耗、提升安全性上加快突破。

  更快更廣更智能

  隨著5G網絡規?;逃?,全球針對6G研發的戰略布局已全面展開,目前6G移動通信處于孕育的初期,6G具備怎樣的能力?相比5G又會帶來哪些變革?各方眾說紛紜。但記者在采訪中發現,業界對6G的愿景已有一些共識,集中體現在更大帶寬、更廣覆蓋和更加智能三個方面。

  網速提升幾乎是每一代移動通信網絡升級的“標配”。多位業內人士表示,6G時代,以毫米波、太赫茲為代表的新技術將支撐帶寬進一步升級,6G的下載速度或可達每秒1TB,比5G快100倍,這將會進一步支撐遠程醫療、遠程駕駛等技術應用。

  覆蓋面更廣也是6G的重要特征?!艾F在地球表面移動通信的面積覆蓋率只有6%左右,6G網絡將應用衛星構建的天基網絡,與傳統地面的移動通信網絡一起,構建一張空天地海一體化覆蓋的網絡?!敝袊こ淘涸菏苦w賀銓說。

  不單單是覆蓋面積更大,6G還將推動“萬物互聯”邁上新臺階。

  “6G時代,接入機器的數目會越來越多,預計相當于世界總人口的60倍?!比请娮痈呒壙偙O孫程君說。多位業內人士表示,隨著6G帶來的大帶寬能力,目前大熱的“元宇宙”概念或加快走向現實?!拔磥?,融合視覺、聽覺、觸覺等全息化的交互模式將給我們帶來更加沉浸式的應用體驗,甚至可能誕生出我們自己的數字孿生人,它會對我們的身體狀況進行實時監控?!敝袊苿油ㄐ叛芯吭壕G色通信研究中心主任崔春風說。

  更快、更廣的網絡意味著海量數據儲存、運行,需要更加智慧的大腦來協同?!叭斯ぶ悄軐逊植际降闹悄荏w連接起來,實現參數交互。與此同時,人工智能也會提升網絡自動化水平,根據不同應用場景進行網絡資源的分配,從而極大減少運營開銷?!比A為無線技術實驗室技術專家王俊說。更加智能的網絡還體現在對信息的處理上。多位業內人士表示,以往信息傳輸是基于人的視覺、聽覺等進行編碼、解碼的,未來或將出現以機器作為觀看對象或者收聽對象的新算法,這將使得計算與網絡深度融合,網絡自身具有可感可知能力,實現智慧泛在。

  中國工程院院士、北京郵電大學教授張平認為,6G時代下的數字孿生和智慧泛在,將推動虛實結合、智慧涌現,4G改變生活,5G改變社會,6G則將改變世界。

  難題有待破解

  6G的愿景美好,但實現之路困難重重。記者整理多位業內人士觀點后發現,除了毫米波、太赫茲、空口、MIMO(多入多出)等關鍵技術研發外,6G技術必須邁過四大門檻。

  其一是網絡架構的重構。從2G到5G,都采取了由多個基站構建起的蜂窩狀網絡架構,這很難適應6G時代空天地海一體化網絡傳輸需要。與此同時,由于6G網絡的高傳輸速率和低延時特征,使傳統網絡TCP/IP協議所存在的信息“丟包”問題凸顯,亟待通過網絡架構的重構予以解決。

  中國聯通研究院副院長、首席科學家唐雄燕認為,推動信息通信技術產業發展的摩爾定律遇到瓶頸,香農極限也已逼近,基礎科學和材料還未出現革命性突破,網絡架構創新成為解決技術挑戰、推動信息通信產業持續發展的關鍵?!?G時代網絡的主要創新體現在核心網服務化架構、無線接入網集中單元/分布式單元分離架構等創新。目前來看,在無線傳輸技術未有革命性突破的情況下,網絡架構依然會是6G創新的關鍵?!?/p>

  其二是網絡應用場景的挖掘。從2G到4G,誕生了網絡直播等應用。我國5G網絡建設走在全球前列,但目前5G尚未催生出諸如微信、抖音這樣的現象級應用,多位業內人士認為,這與5G的技術特點存在關聯?!肮I互聯網被視為5G應用的重點,但‘To B(面向企業)’的應用需要大上行速率、低時延和高可靠性,5G并沒有對此進行重點研究?!编w賀銓認為,“To B”應用應作為6G研究的重點,運營商應該從專用頻率上對“To B”應用和“To C(面向消費者)”應用予以區分。

  多位業內人士表示,網絡應用情況將決定運營商的效益,最終影響到整個網絡的可持續發展?!昂撩撞?、太赫茲技術在帶來大帶寬的同時,也存在單個基站覆蓋范圍較小和傳播損耗問題。需要綜合考慮性能、成本等因素提升商用價值?!敝信d通訊無線研究院射頻系統高級工程師彭琳說。

  其三是“雙碳”目標下的低功耗難題。數據顯示,2020年我國通信網絡碳排放占全社會3.5%,彼時5G建設剛剛起步。鄔賀銓等專家表示,5G基站的功耗比4G基站高一倍。而6G的頻段更高,蜂窩更密,能耗比5G更大,減碳將是6G研究的難點。業內人士普遍認為,在現有網絡架構下,6G技術的節能降碳存在天花板,亟待明確標準,同時在基礎架構上予以突破。

  其四是信息安全問題。隨著虛擬世界與真實世界的深度融合,網絡安全問題產生的影響備受關注。6G網絡承載著海量數據的傳輸、處理,一旦被盜用、篡改,會產生較大影響。中信科移動通信技術股份有限公司副總經理孫韶輝認為,6G網絡安全架構將同目前截然不同,它需要采取“彈性部署”的形式以應對不同應用場景的需要。崔春風認為,相較于過去“外掛式”的網絡安全體系,6G網絡的智慧泛在特性需要網絡具備內生安全能力,這有待于人工智能等技術的助力。

  不宜操之過急

  記者在采訪中發現,業內人士普遍認為6G技術將在2030年前后具備商業化運營的能力。但多位業內人士也認為,6G技術的研發、建設不宜操之過急,需要穩扎穩打,逐步推進。

  中國電信股份有限公司研究院專家楊峰義認為,當前的網絡系統建設存在嚴重的技術過剩,重要原因是應用跟不上?!拔覀冞^早把未來愿景搬到今天來實現,導致與現實脫節?!?/p>

  鄔賀銓認為,5G網絡中的多項基礎性技術,源自十多年前的理論基礎,而6G急缺類似的基礎性創新。

  多位采訪對象表示,5G網絡的應用是6G研究的前提,當前各方在推動6G研發的同時應注重從5G應用中挖掘市場,利用5G進行新技術檢驗。北京交通大學教授艾渤認為,5G時代已經有毫米波、邊緣計算、邊緣節點等技術,可為6G時代針對高鐵等高速移動場景的未來網絡布設積累經驗。

  值得一提的是,除了技術上的創新,運營管理上的創新也不容忽視。多位業內人士表示,6G時代,傳統以基站為中心的覆蓋模式或轉變為以用戶為中心的覆蓋模式,這將對網絡運營管理帶來新挑戰?!靶l星軌道頻率資源是有限的,不可能每個運營商都自建天基互聯網,這就涉及資源的調度需要跨運營商實現?!编w賀銓認為,以架構簡單、運維方便、云網協同、智能開放、安全可靠和低成本為目標的智簡網絡,將是未來網絡技術創新的重要方向。

初審編輯:李慧

責任編輯:馬震

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