“十四五”规划提出构建愿景 6G准备工作箭在弦上

“十四五”规划提出构建愿景 6G准备工作箭在弦上 字体： 小 中 大 分享到： “十四五”规划提出构建愿景 6G准备工作箭在弦上 2021-11-22 08:27:48 来源：中国电子报

11月16日，工信部发布《信息通信业发展第十四个五年规划》(以下简称《规划》)，将6G基础理论和关键技术研发列为移动通信核心技术演进和产业推进工程，提出建设6G愿景、典型应用场景和关键能力指标体系，鼓励企业深入开展6G潜力技术研究，形成一批6G核心研究成果。

根据移动通信技术“每十年新一代”的产业规律，6G技术的准备工作迫在眉睫。在6GANA(网络人工智能6G联盟)第二次会议上，中国工程院院士吴指出，每当新一代移动通信技术开始商用，新一代移动通信研究就会启动。这个过程一般需要十年，要经过需求提案、标准提案、技术准备、测试等阶段才能商业化。所以，现在开始6G研究正当其时。

6G需要什么样的传输性能指标？

0.1~1Gbps，毫秒级端到端延迟，500+km/h移动性等。是5G的性能要求。对此，有专家表示，上述特性仍是6G需要关注的指标，但6G的需求绝不仅限于此。

高通技术市场总监Danny Tseng在接受《中国电子报》记者采访时表示:“无线通信技术的基本特性将继续改善，6G将带来全新水平的速度、延迟、覆盖和移动性，6G还将在智能、用户体验、可扩展性和易于部署等维度推出新特性。”

通信数据是通信系统最重要的指标之一。紫光展锐首席技术专家(标准研究)潘振刚在接受《中国电子报》记者采访时表示:“移动通信由语音为主转为数据为主后，每一代3G/4G/5G系统的数据速率指标都提高一个数量级，6G也是如此。”一般来说，这些指标指的是通信系统的空端口速率。实际上，用户的端到端速率体验在这个层面上会大打折扣。普通用户在日常生活中很少有机会享受流畅的全高清视频通话，而空端口的极限速率需要特定条件的支持。

提高数据传输速率需要频谱资源的支持，更高的频段，更宽的频谱。“目前讨论的太赫兹传输基本上是0.1THz以上的频谱，是目前使用的毫米波段(20GHz~80GHz)的合理技术延伸。”潘振刚在接受《中国电子报》记者采访时提出了这一观点。同时，他也提到高频传输距离的覆盖范围极其有限，这就需要对太赫兹在未来通信系统中的定位有一个清晰的认识。

6G需要什么样的通信芯片？

6G需要性能更好的芯片吗？从目前市面上5G手机常用的5G通信芯片来看，7nm已经成为芯片厂商的首选。骁龙高通865Plus，华为海斯麒麟990 5G，联发科天玑1000+都采用7nm工艺。根据中国移动发布的2020年5G芯片评测，华为麒麟990的平均下载速率已经达到800Mbps，高通骁龙865和联发科天玑1000+的平均下载速率也达到了700Mbps。

潘振刚认为，基于目前半导体领域未来10年或15年的技术发展前景，目前开发的芯片的能力可以继续支撑移动信息系统的发展需求。潘振刚表示，极高的数据速率考验着数字基带芯片的计算能力和密度。5G时代用的是12nmFinFET。预计7nm和5nm会持续很长时间，之后会进入3nmGAA和2nmGAA时代。6G时代将从1.5nmGAA开始，在相当于1nm和0.7nmGAA后实现大发展。

Gartner研究副总裁盛凌海在接受《中国电子报》记者采访时表示，要进一步提高传输速率，高能耗是需要解决的关键问题:“这不是通信技术问题，而是物理问题。在一定的流程下，传输的数据量更大，必然导致功耗的增加。因此，你需要两条腿走路，以提高速度，减少功耗。但现在半导体芯片已经接近物理极限，英特尔计划的20A已经是原子的物理尺寸级别，如何在此基础上进行改进就成了问题。”

6G有哪些典型的应用场景？

CCID智库无线电管理研究所编制了《6G的概念和愿景白皮书》，针对6G的未来应用，提出了七大应用场景:人类数字孪生、空中高速互联网接入、基于全息通信的XR、新型智慧城市群、全城应急通信和应急救援、智能工厂PLUS、联网机器人和自制系统。

对于6G未来的应用场景，潘振刚在接受《中国电子波》记者采访时指出，6G要满足“无界”的要求，即打破各行业、各领域的专业壁垒，实现深度渗透和融合。6G要根据用户的不同需求，实现频谱、计算、存储资源的灵活调度。在6G网络中，频谱接入的趋势是以低频段为主，按需开启高频段，实现低频段、毫米波频段、太赫兹频段、可见光频段的共存和融合，在覆盖、速率、安全等方面满足不同用户需求。计算任务应该在终端、边缘节点、云端等灵活、实时地拆分、分散和卸载。，以匹配不同节点的计算能力和能效要求。

此外，潘振刚将“AI”作为6G技术服务的核心场景。

比如医疗行业，AI辅助诊疗/癌症诊断，医学影像智能识别等。需要高质量的图像数据传输；医疗机器人需要低延迟、高可靠性地传输数据。在交通行业，AI技术应用于智能桥梁健康监测和运营管理、智能航道技术、智能码头、无人驾驶和无人机配送等。基于大量传感器和机器人的检测数据收集、事故问题定位和移动硅预测是这些领域的突出需求。对于仿真设计，基于VR和AR技术进行数据传输时，需要高质量的数据传输通道。对于个性化生产和质量控制，工业互联网积累的大量有价值的生产数据需要一个低延迟、高可靠性的传输通道。

要满足上述场景的需求，潘振刚认为需要重新定义几个领域的新指标，包括数字结对水平、空日覆盖率、计算能力、智能水平、感官指数、存储容量水平等等。

此外，有专家认为，引领6G发展的核心场景并不仅限于支持AI应用。Danny Tseng在接受《中国电子报》记者采访时表示:“AI与机器学习赋能的端到端通信、频谱扩展与共享、新型无线空端口设计可扩展网络架构、通信系统的灵活性以及物理世界、数字世界和虚拟世界的融合将成为引领6G之路的重点研究领域。”

6G实现空天地海一体？

更高的频率和更高的传输速率的直接结果是有限的覆盖区域。物联网、AI等新技术的应用，必然对通信的全球覆盖效果提出更高的要求。

在潘振刚看来，“全球覆盖”实际上包括了两个不同方向的通信覆盖能力的延伸。一种是向外延伸，即空天地海一体；二是向内延伸，即体域网、新型人机交互等。

“要实现空天地海一体化，引入卫星、高空平台等等是必要条件。”潘振刚在接受《中国电子报》记者采访时表示，“20年来，地面移动通信系统经历了3G、4G、5G，深刻影响和改变了人们的生活。相比之下，卫星通信系统的历史更长。近年来，随着oneweb和starlink的崛起，卫星通信再次进入大发展的前夜。”

盛凌海在接受《中国电子报》记者采访时表示，卫星通信将可能成为6G发展的重要方向。目前很多偏远地区无法部署5G和4G基站。要实现“全球覆盖”，卫星通信可能是解决办法。但如果布局卫星通信，将面临组网和维护成本、维护难度、轨道密度、国际合作等新问题。

“整合卫星通信接收地面站和布局巡检系统将比4G和5G复杂得多。再者，如何解决组网问题，全球这么多运营商是否需要自己发卫星，都是需要面对的问题。”盛凌海在接受《中国电子报》记者采访时，提出了卫星网络布局的问题。

潘振刚表示，6G需要重点关注的是如何融合两种不同发展轨迹的技术。最彻底的融合方式是全融合，即从组网到空口，完全实现无感对接。简单的形式就是网络独立发展，通过多模终端完成多系统支持。

全球覆盖对终端侧工程的实现能力挑战相对较小。对于基带处理能力，没有额外的挑战，因为卫星通信的速度低于地面系统。射频方面，需要考虑毫米波及更高频段、大带宽的支持能力，还需要考虑大型相控阵天线涉及的TR组件。

“全球覆盖对系统方面有很大影响。需要考虑星上计算、存储、星间通信链路/组网，以及航天级高性能处理器、大规模存储器、星间激光/太赫兹通信等。”潘振刚这样介绍。

目前上述领域都存在技术瓶颈，可以从两个方面解决:一是增强芯片本身的抗辐射和耐高低温能力，需要从材料、工艺、封装等方面解决。第二，在设计中考虑了大量冗余和纠错方案。任何方案都决定了星载系统的处理能力无法与地面系统相比，进而会制约卫星通信系统的一些系统性能指标。

此外，为了利用好频谱，提高多频段利用效率，还需要重新规划6G系统的架构，促进各频谱资源各司其职，合理利用。例如，提高射频设备的多频段支持和灵活性，为频谱感知和动态共享设置更智能的规则和机制。(记者纪晓婷)

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