摘要

6G為人們勾勒出的畫卷實(shí)在太美好，令人浮想聯(lián)翩，心馳神往。事實(shí)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(xiàn)實(shí)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(tài)系統(tǒng)的技術(shù)合作伙伴，在6G時代，依舊作為芯片、設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商，與測試機(jī)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商合作，探索各個領(lǐng)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(chuàng)造力，人類的發(fā)展過程中離不開想象思維的參與，缺乏想象力的人對科學(xué)本質(zhì)和自然界的事物都難以理解，在時間與空間的架構(gòu)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(xiàn)狀

當(dāng)勾勒 6G 應(yīng)用場景時，技術(shù)開發(fā)人員往往會發(fā)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(yīng)用場景，即增強(qiáng)型移動寬帶eMBB、海量機(jī)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(dāng)技術(shù)開發(fā)專家們著手為他們的發(fā)明命名時，喜歡使用最高級稱謂。一項(xiàng)簡單的規(guī)則是，所有性能特征都以“超”(ultra)為前綴。隨著名稱術(shù)語的不斷發(fā)展以及未來標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)展，我們可以參考一些技術(shù)文章，其中包含進(jìn)一步增強(qiáng)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(shù)據(jù)服務(wù)(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(yàn)(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(shù)語。

通過這些術(shù)語，我們不難看出，6G是在5G基礎(chǔ)上的全面超越，打破了時間與空間、虛擬與現(xiàn)實(shí)的限制。例如要保證虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)設(shè)備良好的用戶體驗(yàn)，至少需要10Gbps的數(shù)據(jù)速率，就需要開發(fā)具有新功能特性的6G無線系統(tǒng)。從網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)看，6G無論是傳輸速率、端到端時延、可靠性、連接數(shù)密度、頻譜效率、網(wǎng)絡(luò)能效等方面都會有大的提升。從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的邊界看，6G將走向人、機(jī)、物、靈充分聯(lián)合、虛擬結(jié)合的智簡網(wǎng)絡(luò)，以滿足人類精神和物質(zhì)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(shí)現(xiàn)，很大程度上將取決于研究人員能否在一定的時間內(nèi)達(dá)到既定目標(biāo)，從而生產(chǎn)出系列產(chǎn)品。我們幾乎可以預(yù)計未來幾十年，全球?qū)?G這一關(guān)鍵技術(shù)會抱有多么大的興趣，各個國家、企業(yè)、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(jìn)6G的發(fā)展。

6G 在無線通信所涉足的研究領(lǐng)域

讓我們將眼光投向6G在無線通信方面所涉及的相關(guān)領(lǐng)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(yīng)用于個人通信的第一代產(chǎn)品，而6G在毫米波的范圍這方面走得會更遠(yuǎn)，甚至?xí)七M(jìn)到目前仍然處于探索階段的太赫茲范圍(300 GHz至3 THz)內(nèi)，并且根據(jù)需要，還將包含可見光和紅外線。

因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的無縫切換，就需要比5G高得多的數(shù)據(jù)速率，而這些高頻是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)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(lián)合會(IAF)合作，一直在100 GHz至320 GHz亞太赫茲頻率范圍內(nèi)開展研究，具備得天獨(dú)厚的先發(fā)優(yōu)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(nèi)。基站可將60,000根這樣的天線組合成陣列，以便通過單獨(dú)的定向波束同時覆蓋數(shù)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(chuàng)新微電子研究所合作，在業(yè)界已經(jīng)率先對工作頻率在110 GHz至170 GHz 范圍內(nèi)的收發(fā)機(jī)模塊上天線的 2D 和 3D 方向特性進(jìn)行了全面測量，并取得了精確和穩(wěn)定的效果。

人工智能 ：

人工智能(AI)將是 6G 的關(guān)鍵要素。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，如果沒有人工智能，6G 網(wǎng)絡(luò)一開始就無法負(fù)擔(dān)，甚至無法運(yùn)行。6G網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性已然是傳統(tǒng)的設(shè)計和管理技術(shù)無法達(dá)到的了。

人工智能將應(yīng)用于技術(shù)組件以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和監(jiān)控，最終目標(biāo)是在成本、能源、頻譜和運(yùn)營效率方面實(shí)現(xiàn)零接觸(自我優(yōu)化)網(wǎng)絡(luò)。

虛擬化：

所有主要的網(wǎng)絡(luò)組件都應(yīng)該通過標(biāo)準(zhǔn)化的抽象功能來定義和尋址，這樣能確保不同制造商的產(chǎn)品可以組合使用，同時為特定的技術(shù)配置留有余地。

網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)(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(jīng)成為O-RAN 聯(lián)盟的一員，致力于促進(jìn)該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性。

低耗電傳感器：

微型傳感器是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)世界中數(shù)量占比最大的元器件，這些微型傳感器需要長時間免維護(hù)運(yùn)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(jī)網(wǎng)絡(luò):

6G 將不僅僅是一個無線電網(wǎng)絡(luò)。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(wǎng)絡(luò)還將擁有超強(qiáng)的分布式計算能力，可以接入無線電用戶附近或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，以提供 6G 服務(wù)(EDGE、FOG、云計算)。

數(shù)據(jù)完整性:

海量的數(shù)據(jù)必然超過5G。6G網(wǎng)絡(luò)將構(gòu)成商業(yè)和工業(yè)骨干網(wǎng)，無數(shù)的業(yè)務(wù)流程和服務(wù)都將以6G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，因此，數(shù)據(jù)的安全是一項(xiàng)至關(guān)重要的因素，我們必須保證用戶數(shù)據(jù)絕對可靠且安全。

為此，每項(xiàng)連接都需要加密。為了確保數(shù)據(jù)的完整性，區(qū)塊鏈技術(shù)目前公認(rèn)為是一種避免依賴中心化的有效方法。

能效：

數(shù)據(jù)通信的指數(shù)級增長伴隨著能耗的增加。為應(yīng)對這種趨勢，需要通過降低每個傳輸位的能耗來提高網(wǎng)絡(luò)的能效。

對6G的競爭已顯現(xiàn)端倪

大約在幾年前，人們對6G還只是停留在討論之中，工業(yè)界、研究機(jī)構(gòu)和政界對是否應(yīng)該發(fā)展6G仍猶豫不決。而現(xiàn)今，發(fā)展6G網(wǎng)絡(luò)已逐漸在世界范圍內(nèi)達(dá)成了共識，還建立了相關(guān)研究計劃，同時給予了財政援助并組建了聯(lián)盟。各國都已經(jīng)明白，國家的競爭能力，包括整個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都可能依賴于是否能夠平等參與6G系統(tǒng)開發(fā)。

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(lián)邦教育及研究部將在2025年前，提供共計7億歐元的研究經(jīng)費(fèi)，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(jīng)提交了資助由R&S參與的部分項(xiàng)目申請;韓國也正在推行一項(xiàng)雄心勃勃的計劃，將于2026年進(jìn)行初步實(shí)地試驗(yàn)，為此而投資約 1.95 億美元;當(dāng)然，中國更不會放棄其在5G領(lǐng)域取得的強(qiáng)勢地位，中國科技部正在與其他部委和政府機(jī)構(gòu)合作，協(xié)調(diào)所需的國家資源，盡快為部署6G做好準(zhǔn)備。

結(jié)語

“5G還在路上，6G已在敲門!”——自數(shù)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(shù)變革，甚至還引領(lǐng)著每一次的技術(shù)創(chuàng)新。R&S始終都是業(yè)界的親密合作伙伴，也是測量設(shè)備的領(lǐng)先供應(yīng)商，它將公司的產(chǎn)品和專業(yè)知識應(yīng)用于各類6G研究項(xiàng)目中，為合作伙伴提供6G所需的測量設(shè)備，并為在6G所取得的每一份成就而值守與歡呼。

關(guān)于羅德與施瓦茨

羅德與施瓦茨是測試與測量、系統(tǒng)與方案、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商。公司成立已超過85年，總部設(shè)在德國慕尼黑，在全球70多個國家設(shè)有子公司。作為一家獨(dú)立的科技集團(tuán)，羅德與施瓦茨創(chuàng)新性的產(chǎn)品和解決方案為全球工業(yè)及政府客戶提供了一個更安全與互聯(lián)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(biāo)題：想象能夠被超越，R&S探索6G無線通信各領(lǐng)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(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

審核編輯：湯梓紅