近幾年,在國內(nèi)無線移動通信系統(tǒng)中,5G 通信的應(yīng)用場景日益增多。雖然5G 的表現(xiàn)目前存在一些爭議,但它的推廣使用仍在逐步展開。正如十年前4G 逐漸取代3G,以及21 世紀(jì)初3G 開始取代2G并迅速發(fā)展一樣,相信不久之后,實用化的6G 通信技術(shù)也將投入使用。
6G,即第六代移動通信標(biāo)準(zhǔn),也被稱為第六代移動通信技術(shù),其相關(guān)概念最早是在2018 年前后提出的。雖然具體標(biāo)準(zhǔn)和形態(tài)尚不確定,但普遍認(rèn)為,其最終形態(tài)必須全部或者部分地滿足2030 年代的信息技術(shù)需求。屆時,可能的需求包括了以下這些部分:
智能連接 隨著AI 技術(shù)的發(fā)展,6G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要考慮AI 發(fā)展的需求,甚至在一定程度上基于AI 而設(shè)計。最終實現(xiàn)大量聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普遍智能化,甚至讓整個網(wǎng)絡(luò)通過AI 來進(jìn)行智能化管理。
深度連接 基于4G、5G 通信技術(shù),6G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)當(dāng)做到連接對象活動空間的深度擴(kuò)展,增強(qiáng)感知交互,深入挖掘物理網(wǎng)絡(luò)世界的數(shù)據(jù),乃至實現(xiàn)與人類神經(jīng)系統(tǒng)的深入交互 (人機(jī)接口)。
全息連接和泛在連接 前者指對VR/AR 技術(shù)(虛擬現(xiàn)實技術(shù)/ 增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù))的廣泛應(yīng)用,后者指?!憽铡祀S時隨地的連接和一體化通信,最終目標(biāo)是打造一個無縫融合、延遲僅為毫秒級的智能互聯(lián)世界。
到目前為止,6G 的各項相關(guān)概念還處于較為初步的狀態(tài),但用于建立6G 體系的基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)完善。
例如,目前隨著以星鏈系統(tǒng)為代表的軌道通信衛(wèi)星的大量發(fā)射入軌,以及相應(yīng)的接收設(shè)備和通信算法的發(fā)展,?!憽铡煲惑w化通信已經(jīng)初見雛形。在2021 年開始的“元宇宙”熱潮中,現(xiàn)有的VR/AR 技術(shù)在軟件和硬件方面均已經(jīng)有了一定的突破,并已開始在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)實用化。人機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展水平雖然還處于相對初步的階段,但也已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。而近年來,AI 技術(shù)的發(fā)展也處于相對的“快車道”中,智能化設(shè)備的設(shè)計與生產(chǎn)同樣取得了長足的進(jìn)展。
在可預(yù)見的未來,如果要實現(xiàn)目前的6G 相關(guān)設(shè)想,幾個必要的技術(shù)難關(guān)是必須攻克的:首先是網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步提速,需要從目前的GB/ 秒級別提升到TB/秒(萬億字節(jié)每秒)水平,亦即進(jìn)入太比特時代,以實現(xiàn)必要的高速率、低時延。否則,前文提到的各項技術(shù)都會因為信息傳輸速度不足而無法展開。而相應(yīng)的,遍布人類生活的大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要盡快降低能耗、提高能效,讓每比特信息傳輸?shù)哪芰肯谋M可能地低,以應(yīng)對能耗負(fù)擔(dān)。除此之外,為了實現(xiàn)上述目標(biāo),在太赫茲通信理論、可見光通信技術(shù)、新頻譜通信技術(shù)、信號采樣機(jī)制、信道編碼與調(diào)和機(jī)制等方面,都必須取得相應(yīng)的發(fā)展和突破。
最后,6G 技術(shù)愿景的實現(xiàn),還需要應(yīng)對許多非技術(shù)因素的挑戰(zhàn)。比如,與各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域結(jié)合過程中可能遇到的行業(yè)壁壘、頻譜的分配、用戶習(xí)慣和法律規(guī)定問題等。只有在解決這些問題的過程中,6G 技術(shù)才能逐步推進(jìn)和落實。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2025年2期