尚无明确概念的6G，到底有何玄机?

感受不到5G的他们,开始将科幻的实现寄望于6G。

2020年亚马逊出品的那部科幻剧“上载新生”已经续订了第二季,故事设定在2023年,第一集就多个酷炫片段,“轰炸”了观众的感官。 汽车全自动化:可以在车中做任何想做的事:用专属的屏幕弄工作、和虚拟的AI助手实时互动,甚至可以和女朋友在车里进行肢体交流。当男主角关掉自动驾驶系统用手柄给车加速频繁超车时,马上迎来了无人机巡警的质问。

手机无形化:智能大屏手机消灭了键盘,未来的无形手机更消灭了实体终端,打开手掌呈90度,就是一个联网的页面,甚至很多功能也以语音互动代替了APP按钮。

甚至人类死后,意识可以被上传到网络虚拟世界,以另一种方式获得重生。

当然,这个虚拟世界是与现实世界保持联络的,被“上载”的人无隐私可言,一举一动都可以被虚拟世界运营公司的人员查看。

2018年那部风靡全球的电影《头号玩家》,演绎了一个全民VR的未来世界,进入VR游戏的只要戴上头显,穿上力反馈套装,一举一动都与现实世界一般无二。甚至男女拥抱时,身体也会有现实中的感觉。

还有2018年韩国平昌冬奥会给观众带来的未来世界片段:一个小男生长大后当了医生,可以隔空操控精密的手术。

一个掌握了全息技术的教师,让课堂都变得前所未有的生动。

一个城市规划师:远远不止是电脑作图,而是把各种建筑的设计与规划细节构筑在立体的虚拟实景中。

如果说这些影视里的酷炫片段,还只能让人停留于想象空间,那么2019年B站打造的那场BML VR演唱会(虚拟偶像全息演唱会)首次把来自不同国家、不同开发者的虚拟偶像聚集起来举办的一场大狂欢,则让这届年轻人触摸到了“科幻的真实”。

自动驾驶,VR游戏/影视,无形手机,虚拟实境……一个个人们曾带给年轻人尽情想象的场景,似乎在已经商用2年的5G中还无踪可寻。 很多媒体报道已经为5G正名:这一技术更大的价值是在行业应用,而非消费领域,但仍难以掩盖人们或多或少的失望。

而当华为轮值董事长徐直军在其4月12日公布了华为对6G的研发,并表示联合众多企业制定相关标准,并即将发布6G白皮书后,甚至连大众也开始关注起6G,而且很多来自于“几乎感受不到5G”的泛科技热衷者。

尚无明确概念的6G,到底有何玄机?

01 6G到底是什么?

数月前,太原卫星发射中心用长征六号运载火箭发射了一颗命名为“电子科技大学号”的试验卫星。从四川媒体到全国媒体,都不约而同地以“全球首颗6G试验卫星”报道了该新闻。 

尽管电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室主任、我国著名移动通信李少谦多次通过媒体解释“全球首颗6G试验卫星是错误的说法”,称仅是一次太赫兹通信设备在卫星上的适应性试验。

但因太赫兹通信被视为6G的潜在技术之一,是各国近几年争相研究的重点技术,且这次卫星发射也是太赫兹通信在空间应用场景下的全球首次技术验证。所以从媒体到大众,纷纷对“未来我国有望在6G市场保持技术领先地位”给予了超乎5G当年的期望。

4月12日,多位通信界大咖齐聚了一场颇为低调的技术会——第一届6G通信感知一体化学术研讨会。中国信息通信研究院副院长王志勤在研讨会上提到,面向2030年的6G技术,感知通信一体化是未来重要研究方向,它和人工智能技术进一步结合,将把万物互联进一步变为万物智联。“新的频段和大规模天线的发展为通信感知融合提供了可能性,但是通信感知一体化设计还面临很多挑战。”

中国移动研究院副院长黄宇红也提到,6G将通过打破通信产业与感知产业的边界,真正构筑无人驾驶、无人物流、无人制造等新业态。 如果说5G是万物互联的网络系统,那么多位专家则对6G提出了一个新定义:6G,将成为物理世界与智能世界的“神经系统”。

前面提到的太赫兹技术,即被视为这个“神经系统”的关键技术之一。

从技术上说,太赫兹波是频率范围为0．1THz-10THz,波长范围为0．03-3mm,介于无线电波和光波之间的电磁辐射。 什么概念?现有的5G频率范围在2．5GHz-6GHz之间,不久的将来会用到的毫米波频率范围在30GHz～300GHz之间,而太赫兹波起点就是100GHz(0．1THz)。从频段上,如果说5G是人人可见的楼梯甚至高层电梯,那太赫兹几乎就是高耸入云的“天梯”。

据称,这种超高频段的太赫兹波,脉冲短、穿透性强,且能量很小,对物质与人体的破坏较小。与微波技术相比,它看东西更清楚。与可见光比,它更是“透视眼”,可轻易穿透人的衣物。和红外光比,它“嗅觉”灵敏,能区别是否携带毒品、爆炸物等违禁品。相较之X光,它更安全,不会破坏生物组织……在医疗诊断、天文、物体成像、工业探伤、宽带移动通信、雷达探测等众多领域,太赫兹波都显示出了重大的科学价值及实用前景。

在通信领域,太赫兹波可以作为高速宽带的通信载体,将比现有5G快100倍,加载的信息量也更大,既适用于恶劣环境下的短距离保密通讯,也适用于高带宽需求的卫星通信领域。因此,太赫兹被认为是6G的关键技术,其所在的0．12THz-0．22THz频段也已被国际通信联盟指定为5G之后的下一代地面无线通信的频段。

由于太赫兹波长较短,天线系统可实现小型化、平面化,可搭载于卫星、无人机、飞艇等平台,实现空天地的一体化通信。前面提到的“电子科技大学号”试验卫星,即是太赫兹通信设备在卫星上的适应性试验。

当然,构成6G这一未来世界“神经网络”的技术远不止太赫兹波。

此前广东省新一代通信与网络创新研究院联合多家高校、中兴通讯、中国科学院空天信息创新研究院等还开展了6G信道仿真、太赫兹通信、轨道角动量等潜在6G热点技术研究,并联合中国联通发布了一份关于6G技术的白皮书。包括太赫兹通信技术在内,空天地一体化、电磁波轨道角动量技术、智能反射表面技术、可见光通信照明定位、区块链与无线网络融合……都被列为6G潜在的核心技术。

这恐怕是年轻人眼里,名副其实的“不明觉厉”。

02 从马斯克的星链计划到全球6G竞争

2015年初,SPACEX创始人埃隆·马斯克对外公布了“星链计划”,并声称将会在十年内将1．2万颗通信卫星陆续送上地球轨道,搭建起覆盖全球的一个通信网络。

现在,“星链计划”与6G联系了起来。一些外媒称,通过这个计划,马斯克在6G研发速度是“最快的”。但从当前其已部署在太空的卫星提供的速率来看,尚无法构成6G标称的最低速度,且充当角色仍以补充式宽带互联网为主。

但太赫兹技术确实是2004年首次被美国科学家提出的,并且被美国政府评为“改变未来世界的十大技术”之一。2005年,日本更是将其列为“国家支柱十大重点战略目标”之首。 2020年时,有媒体总结了各国以太赫兹为主的6G研发进展。

我国政府分别在2005和2014年专门召开了 “香山科技会议” ,制定了太赫兹发展蓝图。电子科技大学重点实验室即是重点研究和推进太赫兹技术的科研机构之一。近几年,除了美国和日本,澳大利亚、韩国等国家和地区的政府、研究机构、大学和企业也纷纷投入到太赫兹研发的热潮中。 “未来的通信系统要加入感知,这将是一场革命。”中国电子学会通信分会主任、南京邮电大学教授朱洪波在第一届6G通信感知一体化学术研讨会上,再次提到了移动通信技术迭代的“革命”意义。

而且,天地空海一体化、全社会的“神经网络”这样的概念,也与6G紧密联系在一起。

当下的5G还远远未能实现普及式覆盖,而未来的6G已经升级到卫星网络层面。按照研究机构的判断,卫星网络以卫星、飞行器与地面网络结合实现立体和异构网间互联,不仅可进一步完善地球表面覆盖,更以先进的移动性、更高的安全性和极高的可靠性、远距离传输的时延保障等,形成一张全球无缝覆盖及无感知切换的神经网络。

在2030年才会徐徐拉开大幕的6G,以一个天地一体化的具有感知能力的神经网络,会把影视作品和人类想象中的科幻变为现实吗? 这届年轻人正在等待一个答案。