6G研发关键期亟待突破四大难题

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未来网络建设是全球主要国家角力的重点领域。我国在5G研发、应用、建设等领域走在全球前列，6G时代能否继续保持领先备受关注。近日，记者采访多位业内人士了解到，未来3至5年将是6G技术研发的关键时期，迫切需要从网络架构重建、关键应用挖潜、降低功耗、提升安全性上加快突破。
更快更广更智能
随着5G网络规模化商用，全球针对6G研发的战略布局已全面展开，目前6G移动通信处于孕育的初期，6G具备怎样的能力？相比5G又会带来哪些变革？各方众说纷纭。但记者在采访中发现，业界对6G的愿景已有一些共识，集中体现在更大带宽、更广覆盖和更加智能三个方面。
网速提升几乎是每一代移动通信网络升级的“标配”。多位业内人士表示，6G时代，以毫米波、太赫兹为代表的新技术将支撑带宽进一步升级，6G的下载速度或可达每秒1TB，比5G快100倍，这将会进一步支撑远程医疗、远程驾驶等技术应用。
覆盖面更广也是6G的重要特征。“现在地球表面移动通信的面积覆盖率只有6%左右，6G网络将应用卫星构建的天基网络，与传统地面的移动通信网络一起，构建一张空天地海一体化覆盖的网络。”中国工程院院士邬贺铨说。
不单单是覆盖面积更大，6G还将推动“万物互联”迈上新台阶。
“6G时代，接入机器的数目会越来越多，预计相当于世界总人口的60倍。”三星电子高级总监孙程君说。多位业内人士表示，随着6G带来的大带宽能力，目前大热的“元宇宙”概念或加快走向现实。“未来，融合视觉、听觉、触觉等全息化的交互模式将给我们带来更加沉浸式的应用体验，甚至可能诞生出我们自己的数字孪生人，它会对我们的身体状况进行实时监控。”中国移动通信研究院绿色通信研究中心主任崔春风说。
更快、更广的网络意味着海量数据储存、运行，需要更加智慧的大脑来协同。“人工智能将会把分布式的智能体连接起来，实现参数交互。与此同时，人工智能也会提升网络自动化水平，根据不同应用场景进行网络资源的分配，从而极大减少运营开销。”华为无线技术实验室技术专家王俊说。更加智能的网络还体现在对信息的处理上。多位业内人士表示，以往信息传输是基于人的视觉、听觉等进行编码、解码的，未来或将出现以机器作为观看对象或者收听对象的新算法，这将使得计算与网络深度融合，网络自身具有可感可知能力，实现智慧泛在。
中国工程院院士、北京邮电大学教授张平认为，6G时代下的数字孪生和智慧泛在，将推动虚实结合、智慧涌现，4G改变生活，5G改变社会，6G则将改变世界。
难题有待破解
6G的愿景美好，但实现之路困难重重。记者整理多位业内人士观点后发现，除了毫米波、太赫兹、空口、MIMO（多入多出）等关键技术研发外，6G技术必须迈过四大门槛。
其一是网络架构的重构。从2G到5G，都采取了由多个基站构建起的蜂窝状网络架构，这很难适应6G时代空天地海一体化网络传输需要。与此同时，由于6G网络的高传输速率和低延时特征，使传统网络TCP/IP协议所存在的信息“丢包”问题凸显，亟待通过网络架构的重构予以解决。
中国联通研究院副院长、首席科学家唐雄燕认为，推动信息通信技术产业发展的摩尔定律遇到瓶颈，香农极限也已逼近，基础科学和材料还未出现革命性突破，网络架构创新成为解决技术挑战、推动信息通信产业持续发展的关键。“5G时代网络的主要创新体现在核心网服务化架构、无线接入网集中单元/分布式单元分离架构等创新。目前来看，在无线传输技术未有革命性突破的情况下，网络架构依然会是6G创新的关键。”
其二是网络应用场景的挖掘。从2G到4G，诞生了网络直播等应用。我国5G网络建设走在全球前列，但目前5G尚未催生出诸如微信、抖音这样的现象级应用，多位业内人士认为，这与5G的技术特点存在关联。“工业互联网被视为5G应用的重点，但‘To B（面向企业）’的应用需要大上行速率、低时延和高可靠性，5G并没有对此进行重点研究。”邬贺铨认为，“To B”应用应作为6G研究的重点，运营商应该从专用频率上对“To B”应用和“To C（面向消费者）”应用予以区分。
多位业内人士表示，网络应用情况将决定运营商的效益，最终影响到整个网络的可持续发展。“毫米波、太赫兹技术在带来大带宽的同时，也存在单个基站覆盖范围较小和传播损耗问题。需要综合考虑性能、成本等因素提升商用价值。”中兴通讯无线研究院射频系统高级工程师彭琳说。
其三是“双碳”目标下的低功耗难题。数据显示，2020年我国通信网络碳排放占全社会3.5%，彼时5G建设刚刚起步。邬贺铨等专家表示，5G基站的功耗比4G基站高一倍。而6G的频段更高，蜂窝更密，能耗比5G更大，减碳将是6G研究的难点。业内人士普遍认为，在现有网络架构下，6G技术的节能降碳存在天花板，亟待明确标准，同时在基础架构上予以突破。
其四是信息安全问题。随着虚拟世界与真实世界的深度融合，网络安全问题产生的影响备受关注。6G网络承载着海量数据的传输、处理，一旦被盗用、篡改，会产生较大影响。中信科移动通信技术股份有限公司副总经理孙韶辉认为，6G网络安全架构将同目前截然不同，它需要采取“弹性部署”的形式以应对不同应用场景的需要。崔春风认为，相较于过去“外挂式”的网络安全体系，6G网络的智慧泛在特性需要网络具备内生安全能力，这有待于人工智能等技术的助力。
不宜操之过急
记者在采访中发现，业内人士普遍认为6G技术将在2030年前后具备商业化运营的能力。但多位业内人士也认为，6G技术的研发、建设不宜操之过急，需要稳扎稳打，逐步推进。
中国电信股份有限公司研究院专家杨峰义认为，当前的网络系统建设存在严重的技术过剩，重要原因是应用跟不上。“我们过早把未来愿景搬到今天来实现，导致与现实脱节。”
邬贺铨认为，5G网络中的多项基础性技术，源自十多年前的理论基础，而6G急缺类似的基础性创新。
多位采访对象表示，5G网络的应用是6G研究的前提，当前各方在推动6G研发的同时应注重从5G应用中挖掘市场，利用5G进行新技术检验。北京交通大学教授艾渤认为，5G时代已经有毫米波、边缘计算、边缘节点等技术，可为6G时代针对高铁等高速移动场景的未来网络布设积累经验。
值得一提的是，除了技术上的创新，运营管理上的创新也不容忽视。多位业内人士表示，6G时代，传统以基站为中心的覆盖模式或转变为以用户为中心的覆盖模式，这将对网络运营管理带来新挑战。“卫星轨道频率资源是有限的，不可能每个运营商都自建天基互联网，这就涉及资源的调度需要跨运营商实现。”邬贺铨认为，以架构简单、运维方便、云网协同、智能开放、安全可靠和低成本为目标的智简网络，将是未来网络技术创新的重要方向。  记者 朱程 南京报道