2020年11月，全球首顆6G實驗衛星，中國“電子科技大學號”成功發射。6G，聽起來好像那么遠卻又那么近——如果說5G帶給我們的是足夠顛覆生活的黑科技，那么，6G呈現給我們的，將是一個嶄新的世界。

關于對6G技術的探索，你可能知道在今年1月，一項為期兩年半的研究項目（Hexa-X）已在歐盟啟動。這是一個由愛立信和諾基亞推動的6G研究項目，愛立信在其中任“技術擔當”，諾基亞任“總指揮”。項目啟動以來，從未來用例，到技術實現，團隊成員們無一不在加強對6G的探索，今天，就讓我們來一睹該項目的最新進展以及對6G技術的最新定義。

6G用例知多少？

目前，Hexa-X項目已確定了大量潛在的6G用例，并根據所面對的挑戰和需要被實現的技術，將它們大致劃分了五個不同的用例組：

Hexa-X項目確定的6G用例組

1. 可持續發展

設想的6G新功能，將充分實現在全球范圍內采集數據并啟動響應的可能性，為全社會各行業的可持續發展帶來前所未有的機會。例如，使用分布于全球的傳感器來監測環境指標、為全球人口提供電子健康服務等；

2. 本地信任區域

某些用例會在短時間內對吞吐量、可靠性或安全性等方面性能要求極高，例如精準醫療、傳感器基礎設施網絡、智慧城市物聯網微型網絡等，而使用廣域網絡無法提供這一性能。為了提高效益，不部署專門的定制網絡，可以部署一個由子網絡組成的網絡，其中數據和連接保持本地等級，而配置和管理在宏觀等級進行。

3. 從機器人到協作機器人

隨著人工智能、機器學習的出現和自主系統的普及，機器人將進一步植根于我們的社會和行業。隨著功能的發展，它們負責的任務也越來越復雜，協作機器人與人類或其他自主系統緊密合作，共同解決問題。

4. 大規模孿生

通過捕捉和模擬物理世界來創建人類、物理對象和流程的數字孿生將實現對系統前所未有的洞察和控制。包括數字孿生概念在工業流程中的延伸，也包括向社會其他領域的擴展，例如將數字孿生應用于可持續的食品生產，可以實時監測作物和牲畜的生長情況，預測并解決問題，從而提高產量減少浪費。此外，還可以將數字孿生應用于智慧城市的建設。

5. 遠程呈現

到21世紀30年代，身臨其境般地與物理世界進行遠程互動，將變得司空見慣。這包括虛擬現實、增強現實和融合現實，用戶可以使用多感官交互實時與其他人或物體的“數字化身”進行互動，用觸覺甚至嗅覺體驗擴展視聽體驗，創造一個完全融合的虛擬現實世界。

除此之外，還有一些潛在的用例不勝枚舉。其中一些現有用例將在2030年變得更加先進和突出，而另一些用例甚至要在6G系統部署之后才會逐漸出現。

除了連接，6G還能帶來什么？

6G系統的評估指標將需要擴展到傳統的KPI之外，因為僅僅將6G設計成“5G的X倍”是不夠的。在Hexa-X項目中，我們已經確定了一套初步的6G基本指標。評估指標與用例和網絡性能的不同方面相關。

極致功能進展

由于目前的用例將繼續保持重要性，因此與數據率、連接密度、流量容量或定位精度相關的性能期望將繼續上升。

端到端性能進化

隨著用例的繼續開發，只對網絡進行次優化可能已經不夠了，例如，只關注空中接口的性能。而需要采取一種整體的方法，例如考慮與能源效率、服務可用性、確定性或覆蓋面相關的端到端性能，來確保可靠的性能。

新功能領域

當6G不再局限于連接后，預計會引進新的功能，例如已普及的集成計算和AI、通信和傳感的融合等，同時還將嵌入能量采集設備。這可以提高網絡的整體性能以及傳統關鍵績效指標的性能，并引入新的特定領域關鍵績效指標。

關鍵指標領域

6G將成為整個社會的重要組成部分之一，因此在設計和部署系統時，不能僅僅考慮技術性能指標。為此，我們用關鍵價值指標來作為關鍵性能指標的補充，包括包容性和接受度、可信度以及可持續性等方面。

6G的無線性能

目前，利用亞太赫茲頻率（100-300GHz）進行移動通信仍處于起步階段。考慮到物理定律帶來的挑戰（換言之就是這些頻率的產生、傳播和接收），設計商用亞太赫茲通信系統將需要采取一種革命性的整體方法。

Hexa-X將對波形和調制、無線電信道特征、波束成形和硬件的可行性開展系統性的聯合研究，旨在將亞太赫茲無線系統設計加入到6G系統中。尤其是Hexa-X將研究超越5G NR的波形和調制，這可能需要在3GPP標準中采用100GHz以上的6G空中接口設計。

除了無線通信，Hexa-X還將研究利用毫米波和亞太赫茲頻段開發低成本、高能效和高性能的定位解決方案，其定位精度將高于1厘米，同時還將實現無法察覺的延遲和強大的隱私保護。這是為了通過設計使定位和傳感成為6G通信系統的關鍵特征。

最值得注意的是，在擴展到亞太赫茲頻率后，由于相關的傳播特性以及更大的帶寬，必須在應用方面做出改變。因此，Hexa-X項目已經確定了適用于亞太赫茲頻率的三類不同用例：

短距離

室內設備對基礎設施，以及設備間的通信都將受益于更大的吞吐量，同時確保視距連接。

長距離

對于固定無線鏈路，將通過前所未有的帶寬確保無線回程的足夠容量，而連接衛星或高空平臺（HAP）等非地面網絡節點的移動無線鏈路可以提供出色的戶外覆蓋性能。

感應

通過重新利用接收到的信號，網絡將能夠推斷出關于設備位置的信息以及作為雷達接收器運行的現有無線系統接口的周圍環境。由于傳感分辨率與信號帶寬成正比，因此亞太赫茲頻率的可用帶寬可以提供比低頻率好得多的性能。此外，鑒于不同材料的內在頻率相關反射，亞太赫茲信號還可用于在線光譜分析。

在Hexa-X中實現Tbps/THz無線系統通信的關鍵實現技術

從初步的結果來看，6G的研究工作正在加速進行中。更多的研究成果報告將在今年晚些時候發布，將涵蓋本地化和傳感、AI驅動的通信和計算協同設計以及初始6G架構組件和實現技術等方面。根據這些初步的報告，Hexa-X項目的工作方向將轉向對實現技術的探索性研究，來彌補這些研究差距，為未來的6G系統奠定基礎。

關于作者

Patrick Rugeland于2014年加入愛立信，多年來一直從事5G研發。他的工作包括LTE Advanced和NR的概念開發、系統性能評估和3GPP標準化工作。他曾是歐盟5G研究項目mmMAGIC的成員，目前在這些領域擁有50多項專利。

Patrick于2013年獲得瑞典皇家理工學院應用物理學博士學位。

原文標題：6G離我們有多遠？

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