6G：真正实现“万物互联”

张文欣

尽管5G技术刚刚进入实用阶段，但一些国家的研究机构已把目光投向6G。芬兰奥卢大学发布了全球首部《6G白皮书》，它基于70位专家在首届6G无线峰会特别研讨会上分享的观点，系统地介绍了6G技术的发展趋势。外媒从多个角度进行解读：约10年后，依托6G技术将真正实现“万物互联”，人们的生活将出现巨大变革。

性能相比于5G提升10—100倍

6G的大多数性能指标相比于5G都提升了10—100倍。衡量6G技术的关键指标包括：峰值传输速度达100Gbps—1Tbps，而5G仅为10Gpbs;室内定位精度达10厘米，室外达1米，相比于5G精准了10倍;通信时延0.1毫秒，仅为5G的十分之一;信号中断的概率小于百万分之一;连接设备密度达到每立方米过百个。此外，6G将采用太赫兹频段通信，网络容量大幅提升。

从覆盖范围上看，6G无线网络不再局限于地面，而是实现地面设备、海上设备、空中机载设备和太空设备的无缝连接，能够打造一个集地面通信、卫星通信、海洋通信于一体的全连接通信世界，沙漠、海洋等传统移动通信网络的盲区有望实现信号覆盖。

从定位精度上看，传统的通信网络定位精度有限，难以实现室内物品的精准定位，而6G足以实现对室内小型物品的高精度定位。

另外，6G能够与人工智能、机器学习深度融合，智能传感、智能定位、智能资源分配、智能接口切换等都将成为现实。

幻想的场景将成为现实

据英国《新科学家》杂志报道，到2030年，随着6G技术的到来，许多当前仍是幻想的场景都将成为现实，人们的生活将出现巨大变革。

随着新型显示、传感和成像设备以及低功耗专用处理器等技术的发展，智能手机很可能被轻量的眼镜替代，通过超高的网速实现超高的分辨率、帧速，并能提供虚拟现实、增强现实、混合现实合为一体的XR型服务，与我们的感官、运动无缝连接。

高分辨率的传感成像设备、可穿戴显示器、超高速的无线网络，将能够实时捕捉、传输和渲染远程全息3D图像。例如在会议中实时投影每个参与者，通过XR制造感知幻觉，让身处不同城市的人们感觉像是共处一室。这在远程教育、协作设计、远程医疗、远程办公、高级三维模拟以及国防领域的应用都很广泛。

移动通信技术更迭的意义，已经不止于解决人与人之间的无线通信以及随时随地无线上网的问题，而是要更好地解决物与物之间、物与人之间的联系，也就是现在人们所说的物联网。

所谓“万物互联”，是指将人、流程、数据和事物结合在一起，使得网络连接的相关性更高，更有价值。“万物互联”能够将信息转化为行动，给企业、个人和国家创造新的功能，并带来更加丰富的体验和前所未有的经济发展机遇。

举个例子，人们可以用智能眼镜控制很多东西。当一个人身处办公室时，也可以向自己家里的智能家居设备下达指令，让机器人做家务;随时监控家中的情况;呼叫无人车前来接自己出行，等等。

2030年以后，全球将有数以百万计接入网络的自动驾驶车辆及其他交通工具，运输和物流都将更为高效。这些交通工具既包括在居所、学校、工作场所之间运行的无人驾驶汽车，也包括运送货物的自动卡车及无人机。每一辆车和每一架无人机都将配备许多传感器，包括摄像机、激光扫描仪和太赫兹雷达等。利用6G网络，交通设备上搭载的计算机能快速融合生成周围的环境地图，包括可能碰撞的车辆、飞行器和行人等信息，从而实现自动驾驶，安全行进。

在6G时代，还有很多新技术等待我们去体验：我们在飞机上将可以上网，同时不会影响飞行安全;登山运动员在遇到危险时，可以实时发送位置信息和求救信号，不会出现时延;舰船在海上航行时，船上的工作人员不用担心与陆地失联，6G可保证实时通信。

促进数字社会的包容和公平

据西班牙《国家报》报道，6G通信网络的意义不仅在于技术层面，也在于社会发展层面。其社会驱动因素包括政治、经济、法律和环境等方面的需求，可以进一步促进数字社会的包容性与公平性。

例如，该技术的普及能够让全球贫困人口、弱势群体有机会享受教育、医疗保健等服务。具体来说，通过将卫星通信与6G移动通信融合，能够实现全球无缝覆盖，网络信号可以抵达任何一个偏远的乡村，让那里的病人接受远程医疗，让孩子们接受远程教育。

此外，在导航卫星、通信卫星、成像卫星和6G地面网络的联动支持下，地空全覆盖网络能帮助人们预测天气，快速应对自然灾害。

相比于5G，6G具有更大的包容性和延展性，将不再只依靠传统运营商来运营，而是能够产生新的生态系统。由于引入频段越来越高，网络越来越密集，针对垂直市场的本地网络将越来越普遍。这些本地网络将由不同的利益相关者（包括地方政府、大型企业和机构）进行部署，从而驱动“本地运营商”模式，衍生出新的生态系统。也就是说，任何机构和企业都可以成为6G通信网络运营商，在合法的前提下构建自己的6G网络，为特定的客户群体提供专有服务。

须解决诸多技术难题 

6G的高性能很诱人，但要解决的技术难题也不少。奥卢大学“6G旗舰计划”负责人马蒂·拉特瓦霍表示，6G的根本是数据，无线网络采集、处理、传输和使用数据的方式，将推动6G的发展。也就是说，6G的相关研究就是按照6G标准，解决数据从采集到使用的各个环节的技术难题。第一个挑战就是要攻克尚不成熟的太赫兹通信技术，实现理想中的通信速率。另外，随着波段频率增加，天线体积将越来越小。频率达到250GHZ时，4平方厘米的面积上就足以安装1000个天线，这对集成电子、新材料等技术来说都是巨大的挑战。

从1G时代到5G时代，基站就像“交通枢紐”，在用户和移动运营商之间架设起一座座信息交换的“桥梁”。在6G时代，“桥梁”建设将面临巨大挑战。基站建设要从陆地拓展到天空和海洋，空中传输的距离远，水下传输的信号损耗大，无人机和舰船的通信又是动态的，这都需要协同部署。

因6G通信要向高频段频谱资源拓展，6G时代需要更多基站，“接力”完成信号传递工作。如今，地面基站大多架设在建筑物顶部。6G网络要实现地面基站与无人机、卫星的通信，那么基站就不仅要面向地面，也要面向空中进行信号传播。地面、空中、海洋的信道模型都是不同的。地面基站沿着地表进行信号传播，由于有建筑物、山峰的阻隔，传播过程中信号会衰减得十分严重，有时还会出现杂波。地空信道虽然不会碰上困扰地面传播的各种阻隔物，但因信道的俯仰角较大，每个角度的传播特性存在差异。

在空中、地面、海洋传播信号时，6G网络会使用不同的频率，这些频率可能形成相互干扰，如何使之“通力合作”是需要解决的技术问题。

最后，安全性也是6G所绕不开的课题。到2030年，数字世界将与物理世界深度融合，人们的生活将愈发依赖可靠的网络，这对通信网络的安全提出了更高的要求。6G网络应具备缓解和抵御网络攻击并追查攻击源头的能力。

6G时代的“万物互联”将产生海量数据信息。一方面，这些数据关乎个人和企业隐私，实现可靠的数据保护是6G推广应用的前提;另一方面，实时处理这些数据需要成熟的边缘计算技术，而边缘计算面临数据访问受限、设备计算能力和存储能力不足等问题。

编辑：姚志刚 winter-yao@163.com