摘要

6G為人們勾勒出的畫卷實在太美好，令人浮想聯翩，心馳神往。事實上我們回想一下過往，人類的哪一次飛躍不是對想象的超越呢?在現實與虛擬的空間自由切換、跨越疆域的天地一體化、享受穿梭時空的旅行……羅德與施瓦茨(以下簡稱“R&S”公司)將自己視為整個無線通信生態系統的技術合作伙伴，在6G時代，依舊作為芯片、設備、基礎設施供應商，與測試機構和網絡運營商合作，探索各個領域的研究。

人們常說：讓我們插上想象的翅膀，可以飛到任何你想去的地方!愛因斯坦也曾說過，想象力是一種特殊的創造力，人類的發展過程中離不開想象思維的參與，缺乏想象力的人對科學本質和自然界的事物都難以理解，在時間與空間的架構上往往具有障礙。那么，對想象的超越又會是種什么樣的場景呢?

一切都需要超越現狀

當勾勒 6G 應用場景時，技術開發人員往往會發散思維，超越他們想象力的任何界限，想象是無極限的。在5G時代，我們主要涉及三大類應用場景，即增強型移動寬帶eMBB、海量機器類型通信mMTC 和超可靠低時延通信URLLC。不過， 在6G時代，我們將會將涉及到更多場景，甚至各個場景的組合。

當技術開發專家們著手為他們的發明命名時，喜歡使用最高級稱謂。一項簡單的規則是，所有性能特征都以“超”(ultra)為前綴。隨著名稱術語的不斷發展以及未來標準化的進展，我們可以參考一些技術文章，其中包含進一步增強超移動寬帶(feUMBB，further enhanced Ultra Mobile Broadband)、超高感知低時延通信(uHSLLC，ultra High Sensing Low Latency Communications)、超高密度數據服務(uHDD，ultra High Density Data services)、超高能效(uHEE，ultra High Energy Efficiency)、超高可靠性和感知(uHRS，ultra High Reliability & Sensing)、超高可靠性和用戶體驗(uHRUx，ultra High Reliability & User experience)、超低時延可靠性和安全性(uLLRS，ultra Low Latency Reliability & Security)等術語。

通過這些術語，我們不難看出，6G是在5G基礎上的全面超越，打破了時間與空間、虛擬與現實的限制。例如要保證虛擬現實(VR)設備良好的用戶體驗，至少需要10Gbps的數據速率，就需要開發具有新功能特性的6G無線系統。從網絡性能指標看，6G無論是傳輸速率、端到端時延、可靠性、連接數密度、頻譜效率、網絡能效等方面都會有大的提升。從網絡服務的邊界看，6G將走向人、機、物、靈充分聯合、虛擬結合的智簡網絡，以滿足人類精神和物質的全方位需求。

顯而易見的是，我們所描述的科幻世界是否真的能如人們期望的那樣接近實現，很大程度上將取決于研究人員能否在一定的時間內達到既定目標，從而生產出系列產品。我們幾乎可以預計未來幾十年，全球對6G這一關鍵技術會抱有多么大的興趣，各個國家、企業、組織將能夠投入怎樣異常可觀的海量資金，這些都會極大地促進6G的發展。

6G 在無線通信所涉足的研究領域

讓我們將眼光投向6G在無線通信方面所涉及的相關領域，這將使我們聚焦更具體的研究方向：

頻率：

5G是首次將大于20 GHz毫米波范圍應用于個人通信的第一代產品，而6G在毫米波的范圍這方面走得會更遠，甚至會推進到目前仍然處于探索階段的太赫茲范圍(300 GHz至3 THz)內，并且根據需要，還將包含可見光和紅外線。

因為要實現虛擬與現實的無縫切換，就需要比5G高得多的數據速率，而這些高頻是實現目標極限傳輸率的唯一途徑。自2019年以來，R&S公司就與弗勞恩霍夫研究所(HHI)和國際宇航聯合會(IAF)合作，一直在100 GHz至320 GHz亞太赫茲頻率范圍內開展研究，具備得天獨厚的先發優勢。

天線：

在短波長如此高的頻率下，天線也被要求處于毫米范圍內。基站可將60,000根這樣的天線組合成陣列，以便通過單獨的定向波束同時覆蓋數百個移動站。對于特定用戶的精確定位，可以將這樣的天線陣列安裝在樓宇墻壁上，并考慮使用智能反射面，以便在角落里傳輸無線電信號。

R&S與萊布尼茨創新微電子研究所合作，在業界已經率先對工作頻率在110 GHz至170 GHz 范圍內的收發機模塊上天線的 2D 和 3D 方向特性進行了全面測量，并取得了精確和穩定的效果。

人工智能 ：

人工智能(AI)將是 6G 的關鍵要素。業內人士普遍認為，如果沒有人工智能，6G 網絡一開始就無法負擔，甚至無法運行。6G網絡的復雜性已然是傳統的設計和管理技術無法達到的了。

人工智能將應用于技術組件以及網絡規劃和監控，最終目標是在成本、能源、頻譜和運營效率方面實現零接觸(自我優化)網絡。

虛擬化：

所有主要的網絡組件都應該通過標準化的抽象功能來定義和尋址，這樣能確保不同制造商的產品可以組合使用，同時為特定的技術配置留有余地。

網絡虛擬化的一個重要步驟是引入開放式 RAN 概念，為無線電接入網(RAN)的以前專有的組件引入了附加的和開放的接口。目前，R&S已經成為O-RAN 聯盟的一員，致力于促進該領域的標準化和互操作性。

低耗電傳感器：

微型傳感器是構成物聯網世界中數量占比最大的元器件，這些微型傳感器需要長時間免維護運行，同時能夠通過采集自然能量以獲得工作所需的電能。

集成無線電、傳感器和計算機網絡:

6G 將不僅僅是一個無線電網絡。集成定位功能將有可能以厘米級的精度，定位任何無線電用戶;6G 網絡還將擁有超強的分布式計算能力，可以接入無線電用戶附近或遠程數據中心，以提供 6G 服務(EDGE、FOG、云計算)。

數據完整性:

海量的數據必然超過5G。6G網絡將構成商業和工業骨干網，無數的業務流程和服務都將以6G網絡為基礎，因此，數據的安全是一項至關重要的因素，我們必須保證用戶數據絕對可靠且安全。

為此，每項連接都需要加密。為了確保數據的完整性，區塊鏈技術目前公認為是一種避免依賴中心化的有效方法。

能效：

數據通信的指數級增長伴隨著能耗的增加。為應對這種趨勢，需要通過降低每個傳輸位的能耗來提高網絡的能效。

對6G的競爭已顯現端倪

大約在幾年前，人們對6G還只是停留在討論之中，工業界、研究機構和政界對是否應該發展6G仍猶豫不決。而現今，發展6G網絡已逐漸在世界范圍內達成了共識，還建立了相關研究計劃，同時給予了財政援助并組建了聯盟。各國都已經明白，國家的競爭能力，包括整個國家的經濟發展，都可能依賴于是否能夠平等參與6G系統開發。

例如，日本和美國共同投資45億美元用于6G 研究;歐洲則啟動了名為 Hexa-X 的6G旗艦計劃，來自九個不同國家的組織參與了該計劃;德國聯邦教育及研究部將在2025年前，提供共計7億歐元的研究經費，其中2.5 億歐元將撥付給四個國家研究中心，這些研究中心已經提交了資助由R&S參與的部分項目申請;韓國也正在推行一項雄心勃勃的計劃，將于2026年進行初步實地試驗，為此而投資約 1.95 億美元;當然，中國更不會放棄其在5G領域取得的強勢地位，中國科技部正在與其他部委和政府機構合作，協調所需的國家資源，盡快為部署6G做好準備。

結語

“5G還在路上，6G已在敲門!”——自數字無線通信時代開啟以來，R&S不但從未缺席每一個次的技術變革，甚至還引領著每一次的技術創新。R&S始終都是業界的親密合作伙伴，也是測量設備的領先供應商，它將公司的產品和專業知識應用于各類6G研究項目中，為合作伙伴提供6G所需的測量設備，并為在6G所取得的每一份成就而值守與歡呼。

關于羅德與施瓦茨

羅德與施瓦茨是測試與測量、系統與方案、網絡與網絡安全領域的領先供應商。公司成立已超過85年，總部設在德國慕尼黑，在全球70多個國家設有子公司。作為一家獨立的科技集團，羅德與施瓦茨創新性的產品和解決方案為全球工業及政府客戶提供了一個更安全與互聯的世界。截至2021年6月30日，羅德與施瓦茨公司在全球擁有約13000名員工。

原文標題：想象能夠被超越，R&S探索6G無線通信各領域研究

文章出處：【微信公眾號：羅德與施瓦茨中國】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

審核編輯：湯梓紅