6G目前處在這樣一個階段：來自學術界和產(chǎn)業(yè)界的思想領袖們提出各種可能性、大膽的造夢、暢想10年或20年后世界將是什么樣。聽著諸如觸覺互聯(lián)網(wǎng)（Tactile Internet）這樣充滿未來風格的應用案例，我們很容易陷入定義下一代蜂窩網(wǎng)絡通信標準的興奮之中，極力追求突破人類認知范圍的新技術。但是在許多方面，我們的行業(yè)仍在等待兌現(xiàn)5G的承諾，并且更廣泛的部署和下一階段的5G增強工作仍在有條不紊地進行，我們不禁要問：為什么已經(jīng)要談論6G？

通信行業(yè)“G”的演進

從1973年第一次實現(xiàn)手機通話開始，后來我們稱之為“1G”，我們的行業(yè)觀察到蜂窩技術以大約10年為一周期的演變規(guī)律。4G的時間表在2000年至2010年間展開。3GPP自2015年開始致力于5G標準化，但在那時學術研究機構早已順利展開，紐約大學無線研究中心（NYU Wireless）和歐盟5G科研項目組（METIS）在2012年就已成立。第一階段標準化已在2018年的Release 15中完成，2019年進行了現(xiàn)場測試，2020年開始擴大部署。如今這一模式看上去很穩(wěn)定，正在進行中的早期6G研究將支持2025年的標準化啟動和2030年甚至更早的部署時間表。盡管消費者購買第一批6G產(chǎn)品的場景似乎遙不可及，但處于這些周期最前沿的學術和行業(yè)研究人員已經(jīng)在實驗并建立對標準化至關重要的關鍵技術的理解。

6G能提供什么？

國際電信聯(lián)盟曾經(jīng)在IMT-2020標準中制定了5G的目標，如今在網(wǎng)絡2030焦點小組（the Network 2030 Focus Group）的組織下開始制定6G愿景。他們將性能向量（包括吞吐量、可靠性、覆蓋率、延遲、能效、成本和大規(guī)模連接）歸納為三種5G使用場景：增強型移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機器類型通信（mMTC），以及超可靠低延遲通信（URLLC），以支持跨越多種行業(yè)的眾多應用程序。預計6G將在這些向量上進行擴展，在引入新的應用案例和業(yè)務模型的同時，推動現(xiàn)有應用的進一步發(fā)展。其中包括用于完全沉浸式3D體驗的全息交互通信，和通過聽覺、視覺和觸覺反饋實現(xiàn)實時遠程操作的觸覺互聯(lián)網(wǎng)。這些應用示例說明傳感對6G的重要性：它是與物理環(huán)境進行所有交互和仿真的基礎，其潛力已擴展到數(shù)字醫(yī)療、自動駕駛等廣泛的領域。

實現(xiàn)6G的可行技術

當我們著眼于6G的可能性和前景時，四項候選技術在商業(yè)機會和生命力方面脫穎而出：

① 聯(lián)合通信和傳感

6G體驗需要更多的數(shù)據(jù)以及更多的環(huán)境感知和意識，聯(lián)合通信和感知就是探索如何把他們結合起來。例如，自動駕駛車輛有極其復雜的傳感系統(tǒng)，通過機器學習算法把來自攝像頭、激光雷達和雷達傳感器的一系列數(shù)據(jù)融合在一起。這些車輛中先進的通信系統(tǒng)使用蜂窩網(wǎng)絡來傳輸資訊和娛樂信息、環(huán)境和性能數(shù)據(jù)以及車輛對一切物體的通信。從事傳感工作的研究人員正在尋求新的通信技術以幫助改善其結果，例如正交頻分復用（OFDM）波形或多輸入多輸出（MIMO）相控陣；而從事通信工作的人則看到了在雷達分配的廣大頻譜中獲得更多數(shù)據(jù)帶寬的機會。這兩個傳統(tǒng)上獨立的功能未來合并的程度將取決于監(jiān)管和技術因素，但這種結合正是定義6G的潛在因素。

② 亞太赫茲

對更大數(shù)據(jù)帶寬的持續(xù)需求正促使研究人員探索亞太赫茲頻段內未被充分利用的頻譜。90 GHz和300 GHz之間的頻段提供的頻譜是當前用于蜂窩通信的頻譜的許多倍。3GPP已經(jīng)把100 GHz以上的21.2 GHz預留出來考慮用于6G。較高頻率下的路徑損耗（推進到亞太赫茲頻段的最大障礙之一），可以通過將頻帶的衰減特性與適當?shù)膽孟嗥ヅ洌@得緩解潛力。例如，將高衰減波段用于高安全性的應用，限制信號傳播的距離。此外，頻率與天線尺寸之間的反比關系提供了一種克服路徑損耗的方法：隨著頻率的增加，天線的幾何形狀和間距隨之減小，在相同的空間內可容納更多的元件，從而獲得更多的增益。盡管目前5G毫米波部署有所延遲，擴展到亞太赫茲頻段似乎為時過早，但領先的產(chǎn)業(yè)界和學術界的研究人員已經(jīng)在緊鑼密鼓地探討將其作為顯著提高網(wǎng)絡容量的途徑。

③ MIMO的演進

MIMO在許多不同的用例和頻帶上深具潛力，將繼續(xù)基于流行的多天線技術發(fā)展。波束成形是克服亞太赫茲路徑損耗的關鍵，而多用戶MIMO大大提高了最廣泛使用的8 GHz以下頻段的頻譜效率。分布式MIMO將大型天線陣列分解成多個較小的、地理上分開的無線電頭，對于8 GHz以下的頻率尤其有趣，因為此時天線的尺寸變得非常大。MIMO的擴展包括為更多用戶提供更多的系統(tǒng)天線，以及更精確的定向波束控制，旨在增加小區(qū)容量并提供增強的定位服務。

④ 人工智能和機器學習

發(fā)揮重要作用的第四項技術是人工智能和機器學習（AI / ML）。隨著復雜程度的增加以及我們試圖從可用頻譜中擠出每一點帶寬，使用傳統(tǒng)的信號處理方法來優(yōu)化通信系統(tǒng)變得越來越困難。機器學習提供了一種解決這種復雜性的方法。AI/ML驅動的設計或自適應尋求動態(tài)優(yōu)化鏈路性能，可以通過自動頻譜分配、波束管理和射頻非理想消除等功能進行改進。在應用層上部署AI/ML可以優(yōu)化服務質量（QoS），考慮應用程序特定的需求以及環(huán)境，諸如延遲或能效等因素。用于AI/ML無線通信研究和訓練的大型開放數(shù)據(jù)集的可用性將在6G開發(fā)中發(fā)揮重要作用。

尋找殺手級應用

盡管這些6G候選技術都提供了多種可能性，它們的生死存亡不可避免地取決于商業(yè)應用。開發(fā)和部署這些技術的成本很高，數(shù)十億美元的投資要求巨大的、可預測的回報，并引發(fā)一個古老的問題：“殺手級應用是什么？”

在近期的全球活動中，我們大量依靠在線連接和虛擬體驗-我們中的許多人對可靠的高速網(wǎng)絡有了全新的認識。除了包括流行的技術熱詞（沉浸式XR等技術）和關鍵性能指標（如1 Tb / s數(shù)據(jù)速率），6G的討論還包括社會和可持續(xù)發(fā)展目標，以及“人人互聯(lián)互通”。隨著我們努力超越增強的移動寬帶來繼續(xù)構建5G，6G的定義開始聚結，這些商業(yè)和社會問題的答案可能與技術問題一樣重要。

編輯：hfy