秒級下完一部高清電影,，加載中的小圈圈要消失了,，再也不用擔心視頻通話時畫面卡在奇怪的地方然后被對方截圖了,，據(jù)說冰箱、空調,、水表,、甚至穿衣鏡都能聯(lián)網(wǎng)……

　　正當吃瓜群眾們（普通用戶）對5G的美好生活翹首以盼時,，已經(jīng)有人在談論6G的關鍵技術了！簡直讓人猝不及防,！

　　在9月的“2018年世界移動通信大會·北美”上,，美國聯(lián)邦通信協(xié)會（FCC）專員Jessica Rosenworcel女士代表FCC稱，6G將邁向太赫茲頻率時代,，隨著網(wǎng)絡越加致密化,，基于區(qū)塊鏈的動態(tài)頻譜共享技術正在變成新的技術趨勢。

　　現(xiàn)在連5G手機的影子都沒見到,，你怎么就開始跟我談6G的技術問題了……

　　5G已經(jīng)這么快了,，6G的速度難道要上天？

　　我們知道,，5G的理論下載速率為每秒10GB,，是當前4G上網(wǎng)速率的10倍。那么6G呢,？ 6G的理論下載速度是每秒1TB（也就是5G的100倍）,！這是什么概念？就拿下載影片來說,，用5G網(wǎng)絡下一部高清大片只需要1－2秒,，而在 6G 網(wǎng)絡下僅10毫秒（0．01 秒）就可以下載完畢！幾乎等同于在線觀看,，人們不會有任何延遲的感覺,。

　　不過,，談論6G只關注網(wǎng)速就顯得太“膚淺”了,。因為在6G時代，網(wǎng)速已經(jīng)不再重要,。

　　現(xiàn)如今,，移動通信技術更迭的意義，已經(jīng)不止于解決人和人之間的無線通訊,、無線上網(wǎng)的問題了,，而是要更好地解決物和物之間、物和人之間的聯(lián)系,，也就是我們通常所說的物聯(lián)網(wǎng),。

　　所謂的萬物互聯(lián)是將人、流程,、數(shù)據(jù)和事物結合在一起使得網(wǎng)絡連接變得更加相關,，更有價值。它將信息轉化為行動,，能給企業(yè),、個人和國家創(chuàng)造新的功能,，并帶來更加豐富的體驗和前所未有的經(jīng)濟發(fā)展機遇。

　　萬物互聯(lián)是什么樣的呢,？舉個簡單的例子,，就是你可以用一部手機控制很多東西，比如直接向自己家里的智能家居下達指令,，讓智能家居機器人做家務,，智能監(jiān)控家庭一舉一動、直接呼叫無人車等等,。

　　這樣的高科技生活5G能不能實現(xiàn)呢,？

　　雖然我們對于5G的憧憬和期待是萬物智聯(lián)，但它做到的更多是信息極速傳輸,，離真正的萬物互聯(lián)還存在一定距離,。

　　以網(wǎng)絡覆蓋為例，像車聯(lián)網(wǎng),、遠程醫(yī)療這類的應用需要的是一個幾乎無盲點的全覆蓋網(wǎng)絡,。在這一點上，5G還無法做到一蹴而就,，需要在6G時代得到補充和完善,。已有專家提出，6G網(wǎng)絡將是一個地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界,。通過將衛(wèi)星通信整合到6G移動通信,，實現(xiàn)全球無縫覆蓋，網(wǎng)絡信號能夠抵達任何一個偏遠的鄉(xiāng)村,，讓深處山區(qū)的病人能接受遠程醫(yī)療,，讓孩子們能接受遠程教育。此外,，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng),、電信衛(wèi)星系統(tǒng)、地球圖像衛(wèi)星系統(tǒng)和6G地面網(wǎng)絡的聯(lián)動支持下,，地空全覆蓋網(wǎng)絡還能幫助人類預測天氣,、快速應對自然災害等。這就是6G未來,。

　　6G通信技術不再是簡單的網(wǎng)絡容量和傳輸速率的突破,，它更是為了縮小數(shù)字鴻溝，實現(xiàn)萬物互聯(lián)這個“終極目標”,，這便是6G的意義,。

　　6G是什么樣的？

　　關于6G的研究已經(jīng)開始。我國工業(yè)和信息化部部長苗圩表示：“去年年底還是今年年初,，我們已經(jīng)開始著手在研究6G的發(fā)展,，也就是第六代移動通信?！蹦壳?，歐洲、美國,、日本,、韓國等也已有機構陸續(xù)啟動了B5G或者6G的技術研究。

　　不過,，現(xiàn)在6G定義還未出現(xiàn),。各方都有自己的愿景，并未得到統(tǒng)一的,、大家都認可的6G定義,。目前一個較為官方的回答是，6G將探索并匯集5G所遺漏的相關技術,。

　　在“2018年世界移動通信大會·北美”上,，Jessica Rosenworcel作為美國聯(lián)邦通信協(xié)會（FCC）對外公開討論6G無線服務的第一位專員，提出了6G的3大類關鍵技術,，分別涉及到6G頻譜,、6G無線“超大容量”如何實現(xiàn)、6G頻譜使用如何創(chuàng)新這3大方面,。讓我們在技術層面上對6G有了一個較為具體的展望,。

　　1． 6G進入太赫茲頻段，網(wǎng)絡“致密化”

　　Rosenworcel表示,，6G將使用太赫茲（THz）頻段,，且6G網(wǎng)絡的“致密化”程度也將達到前所未有的水平，屆時,，我們的周圍將充滿小基站,。

　　太赫茲頻段是指100GHz－10THz,，是一個頻率比5G高出許多的頻段,。從通信1G（0．9GHz）到現(xiàn)在的4G（1．8GHZ以上），我們使用的無線電磁波的頻率在不斷升高,。因為頻率越高,，允許分配的帶寬范圍越大，單位時間內所能傳遞的數(shù)據(jù)量就越大,，也就是我們通常說的“網(wǎng)速變快了”,。

　　不過，頻段向高處發(fā)展的另一個主要原因在于,，低頻段的資源有限,。就像一條公路,，即便再寬闊，所容納車量也是有限的,。當路不夠用時,，車輛就會阻塞無法暢行，此時就需要考慮開發(fā)另一條路,。

　　頻譜資源也是如此,，隨著用戶數(shù)和智能設備數(shù)量的增加，有限的頻譜帶寬就需要服務更多的終端,，這會導致每個終端的服務質量嚴重下降,。而解決這一問題的可行的方法便是開發(fā)新的通信頻段，拓展通信帶寬,。

　　目前,，我國三大運營商的4G主力頻段位于1．8GHz－2．7GHz之間的一部分頻段，而國際電信標準組織定義的5G的主流頻段是3GHz－6GHz,，屬于毫米波頻段,。到了6G，將邁入頻率更高的太赫茲頻段,，這個時候也將進入亞毫米波的頻段,。中國科學院國家天文臺研究員茍利軍說：“太赫茲在天文中被稱為亞毫米 ，這類天文臺的站點一般很高而且很干燥 ,，比如南極,，還有智利的acatama沙漠?！?/p>

　　那么,，為什么說到了6G時代網(wǎng)絡將“致密化”，我們的周圍會充滿小基站,？

　　這就涉及到了基站的覆蓋范圍問題,，也就是基站信號的傳輸距離問題。

　　一般而言,，影響基站覆蓋范圍的因素比較多,，比如信號的頻率、基站的發(fā)射功率,、基站的高度等,。就信號的頻率而言，頻率越高則波長越短,，所以信號的繞射能力（也稱衍射,，在電磁波傳播過程中遇到障礙物，這個障礙物的尺寸與電磁波的波長接近時，電磁波可以從該物體的邊緣繞射過去,。繞射可以幫助進行陰影區(qū)域的覆蓋）就越差,，損耗也就越大。并且這種損耗會隨著傳輸距離的增加而增加,，基站所能覆蓋到的范圍會隨之降低,。6G信號的頻率已經(jīng)在太赫茲級別，而這個頻率已經(jīng)進入分子轉動能級的光譜了,，很容易被空氣中的被水分子吸收掉,，所以在空間中傳播的距離不像5G信號那么遠，6G需要更多的基站“接力”,。

　　5G使用的頻段要高于4G,，在不考慮其他因素的情況下，5G基站的覆蓋范圍自然要比4G的小,。到了頻段更高的6G,，基站的覆蓋范圍會更小。因此,，5G的基站密度要比4G高很多,，而在6G時代，基站密集度將無以復加,。

　　2． 空間復用技術

　　Rosenworcel表示6G將使用“空間復用技術”,，6G基站將可同時接入數(shù)百個甚至數(shù)千個無線連接，其容量將可達到5G基站的1000倍,。

　　前面說到6G將要使用的是太赫茲頻段,，雖然這種高頻段頻率資源豐富，系統(tǒng)容量大,。但是使用高頻率載波的移動通信系統(tǒng)要面臨改善覆蓋和減少干擾的嚴峻挑戰(zhàn),。

　　當信號的頻率超過10GHz時，其主要的傳播方式就不再是衍射,。對于非視距傳播鏈路來說,，反射和散射才是主要的信號傳播方式。同時,，頻率越高,，傳播損耗越大，覆蓋距離越近,，繞射能力越弱,。這些因素都會大大增加信號覆蓋的難度,。

　　不止是6G,，處于毫米波段的5G也是如此。而5G則是通過Massive MIMO和波束賦形這兩個關鍵技術來解決此類問題的。

　　我們的手機信號連接的是運營商基站,，更準確一點,，是基站上的天線。Massive MIMO技術說起來挺簡單,，它其實就是通過增加發(fā)射天線和接收天線的數(shù)量,，即設計一個多天線陣列，來補償高頻路徑上的損耗,。

　　在MIMO多副天線的配置下可以提高傳輸數(shù)據(jù)數(shù)量,，而這用到的便是空間復用技術。在發(fā)射端,，高速率的數(shù)據(jù)流被分割為多個較低速率的子數(shù)據(jù)流,，不同的子數(shù)據(jù)流在不同的發(fā)射天線上在相同頻段上發(fā)射出去。由于發(fā)射端與接收端的天線陣列之間的空域子信道足夠不同,，接收機能夠區(qū)分出這些并行的子數(shù)據(jù)流,，而不需付出額外的頻率或者時間資源。

　　這種技術的好處就是,，它能夠在不占用額外帶寬,、消耗額外發(fā)射功率的情況下增加信道容量，提高頻譜利用率,。

　　不過,，MIMO的多天線陣列會使大部分發(fā)射能量聚集在一個非常窄的區(qū)域。也就是說,，天線數(shù)量越多,，波束寬度越窄。這一點的有利之處在于,，不同的波束之間,、不同的用戶之間的干擾會比較少，因為不同的波束都有各自的聚焦區(qū)域,，這些區(qū)域都非常小,，彼此之間不怎么有交集。

　　但是它也帶來了另外一個問題：基站發(fā)出的窄波束不是360度全方向的,，該如何保證波束能覆蓋到基站周圍任意一個方向上的用戶,？這時候，便是波束賦形技術大顯神通的時候了,。

　　簡單來說,，波束賦形技術就是通過復雜的算法對波束進行管理和控制，使之變得像“聚光燈”一樣,。這些“聚光燈”可以找到手機都聚集在哪里,，然后更為聚焦地對其進行信號覆蓋,。

　　5G采用的是MIMO技術提高頻譜利用率。而6G所處的頻段更高,，MIMO未來的進一步發(fā)展很有可能成為6G提供關鍵的技術支持,。

　　3． 動態(tài)頻譜共享＋區(qū)塊鏈

　　Rosenworcel提到，美國現(xiàn)有的頻譜分配（拍賣）方式將難以勝任6G時代“對于頻譜資源的高效利用”這一訴求,，6G要采用“頻譜共享”的方式,。她還指出還可采用更智能、分布更強的動態(tài)頻譜共享接入技術,，那就是“基于區(qū)塊鏈的動態(tài)頻譜共享”,。

　　所謂的頻譜拍賣是指授權用戶規(guī)劃某一頻段，對外進行公開拍賣,，以公開競價的方式,，將該頻段的使用權轉讓給最高應價者使用。目前頻譜拍賣廣泛采用的地區(qū)和國家主要集中在歐洲和美國,。我國不同于絕大多數(shù)國家,，采取的是分配而非拍賣的方式來進行頻譜管理工作。也因此,，我國的政府監(jiān)管部門在移動通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展中處于非常核心的位置,。

　　頻譜拍賣的分配方式之所以難以勝任6G時代“對于頻譜資源的高效利用”這一訴求，是因為它存在授權用戶獨占頻段而造成頻譜閑置,、利用不充分等問題,。對于無線電頻譜這種稀缺性的戰(zhàn)略資源，此方式顯然不適合迎接萬物智聯(lián)時代的到來,，甚至極有可能阻礙整個社會推動創(chuàng)新,。

　　為了合理配置頻譜資源，使其得到高效充分的利用,，美國FCC于2015年開展推動了動態(tài)頻譜共享,，在3．5GHz上推出CBRS（公眾無線寬帶服務），通過集中的頻譜訪問數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來動態(tài)管理不同類型的無線流量,，以提高頻譜使用效率,。簡單來講，就是某一使用者不用的話,，其他使用者可以接入使用,，這樣不僅能有效減少資源浪費，也可減少擁塞的問題（這有點像共享單車一樣）,。

　　CBRS引進了三層式頻譜接取架構（SAS）,。SAS分為三層：第一層用戶是該頻段的執(zhí)照持有者，如軍用雷達等,。這層用戶擁有最高優(yōu)先級,，它們將受到最高級別的保護,，免受其它層級接入用戶的干擾；第二層是已支付授權費的用戶,，享有免受第三層接入用戶干擾的保護,；第三層是任何人都可以使用,，優(yōu)先級最低,，不受任何干擾保護。

　　SAS負責協(xié)調現(xiàn)有用戶和新用戶間的頻譜接入,，保護較高層用戶免受低層用戶的影響,，并優(yōu)化CBRS頻段內所有用戶可用頻譜的有效使用。這就達到了動態(tài)共享頻段,、按需使用的效果,，頻譜的使用率無疑會大大提高。

　　CBRS極具創(chuàng)造性,、高效性和前瞻性,，對未來6G的發(fā)展具有非同尋常的意義。

　　不過,，面向6G,，動態(tài)頻譜共享顯然還要在原有基礎上進行發(fā)展。CBRS是通過集中式的數(shù)據(jù)庫來支持頻譜共享接入的,，若系統(tǒng)能基于采用分布式數(shù)據(jù)庫的區(qū)塊鏈技術,，探索使用區(qū)塊鏈作為動態(tài)頻譜共享技術的低成本替代方案，則不僅可以降低動態(tài)頻譜接入系統(tǒng)的管理費用,，提升頻譜效率,，還能進一步增加接入等級、接入用戶數(shù)量等,。

　　Rosenworcel認為,，區(qū)塊鏈在6G中的應用，使用“去中心”的分布式賬本來記錄各種無線接入信息,，將可進一步激發(fā)新技術創(chuàng)新,，甚至“改變未來6G使用無線頻譜的方式”。

　　其實,，對于6G的構想目前還沒有一個統(tǒng)一的結論,。例如，英國布里斯托爾的研究人員就表示,，正在開發(fā)基于金剛石的氮化鎵的微波技術,，向6G技術發(fā)起探索。也有人將6G視為具有不同類型的自我聚合網(wǎng)絡的能力,。關于6G的技術趨勢預測還包括了超密蜂窩網(wǎng)絡,、可重構硬件,、毫米波用戶接入、增強型光無線接口,、網(wǎng)絡VLC,、人工智能管理和編排蜂窩網(wǎng)絡的融合等等。

　　不管關于6G的構想有多豐富,，就如同5G之于4G,，未來的6G也一定是5G的持續(xù)演進。5G有的,，要靠6G來改進,。而5G沒有的，則要靠6G來擴展,。

　　現(xiàn)在研究6G為時過早,？

　　對于6G，不止是部分吃瓜群眾覺得現(xiàn)在研究太早了,，一些專業(yè)人士也持有此類的看法,。

　　曾經(jīng)在西班牙電信工作了17年的現(xiàn)任英國政府國際貿易機構首席科學顧問Mike Short就說道：“我認為，在2022年之前,，6G都不值得大家對其付出努力,。我們現(xiàn)在需要做的是發(fā)掘用戶對5G真正的需求，先把5G商用用好了再來說6G,?！?/p>

　　現(xiàn)在研究6G真的太早了嗎？

　　一點也不早,，而且要盡快行動了,。

　　為什么？其實,，單從5G的發(fā)展我們就能明白,。5G的毫米波技術并不是在4G顯示出局限性才開始研究的，其理論基礎早在18年前（2000年）就已經(jīng)完成了,，而工業(yè)界實現(xiàn)毫米波技術的成熟卻是在10－15年之后,。到現(xiàn)在，毫米波5G的大規(guī)模商用部署仍然是一個難題,。

　　5G的毫米波尚且如此,，更何況是6G使用的太赫茲頻段呢。

　　此外,，提前布局6G網(wǎng)絡也是為了未雨綢繆,、占得先機。隨著5G連接規(guī)模不斷擴大,，網(wǎng)絡壓力隨之增加,，6G一定會到來,。在5G的研究上，我國已躋身“第一梯隊”,。而6G雖未正式開始,，現(xiàn)在也已陸續(xù)有國家著手研發(fā)。未來誰先占領6G網(wǎng)絡的制高點,，誰就能率先開啟萬物互聯(lián)的新時代,，6G的戰(zhàn)略意義不言而喻。

　　結語

　　移動通信技術從模擬技術演進到以GSM為標志的第二代移動通信技術（2G）用了30年,，從2G到3G時代的演進用了15年,，從3G到4G的推出用了5年,。技術升級速度越來越快,，每一代通信技術成為商用主流的時間越來越短。如今6G已經(jīng)在路上了,，也許它的普及會來得更快,！