如果 6G 按計(jì)劃發(fā)揮作用，它將為許多垂直細(xì)分市場(chǎng)帶來(lái)好處。

6G的推出將為很多問(wèn)題的重大變革和可能性打開大門，但這項(xiàng)技術(shù)是否如宣傳的那樣，需要大規(guī)模的協(xié)作努力、對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的巨額投資，還需要解決一些沒有先例的問(wèn)題。 多家公司已經(jīng)在研究 6G 技術(shù)，目標(biāo)是最大下載速度達(dá)到每秒 1 太比特 (Tb/s)，延遲小于 0.1 毫秒，比 5G 提高了 100 倍。如果按計(jì)劃順利進(jìn)行，6G將徹底改變我們的日常生活和許多垂直行業(yè)，包括農(nóng)業(yè)、智能交通、娛樂、醫(yī)療、工業(yè)領(lǐng)域、公共安全和智慧城市。它還將促進(jìn)人工智能、VR/AR、語(yǔ)音和大數(shù)據(jù)連接的發(fā)展。 英飛凌科技公司杰出工程師 Steve Hanna 表示：“6G 網(wǎng)絡(luò)的新功能將開啟機(jī)器人、醫(yī)療保健和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的新應(yīng)用。” “但這些新應(yīng)用也帶來(lái)了新的、更高的風(fēng)險(xiǎn)。成功的攻擊不僅可能造成不便，還會(huì)帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于機(jī)器人等實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，僅僅延遲消息的到達(dá)就可能會(huì)造成災(zāi)難性的后果。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，6G 供應(yīng)商需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)彈性、可信計(jì)算和后量子加密解決方案來(lái)提高其安全能力。” 盡管如此，通往 6G 的道路比大多數(shù)公司愿意承認(rèn)的更具挑戰(zhàn)性。最大的問(wèn)題是，這些障礙能否在 2030 年之前克服，屆時(shí)計(jì)劃將正式開始推出。

?愿景和優(yōu)勢(shì)

如果 6G 按計(jì)劃發(fā)揮作用，它將為許多垂直細(xì)分市場(chǎng)帶來(lái)好處。例如，在智能交通環(huán)境中，支持 6G 的自動(dòng)駕駛汽車將提供便利和其他好處。V2X/智能基礎(chǔ)設(shè)施連接有助于消除可避免的碰撞，并通過(guò)優(yōu)化城市交通管理提高駕駛效率。與此同時(shí)，6G 智慧城市支持將幫助救護(hù)車克服交通堵塞等問(wèn)題，縮短前往最近醫(yī)院的時(shí)間。最終，交通事故和碰撞可以減少到幾乎為零。 然而，要通過(guò)智能交通實(shí)現(xiàn)更高的效率、便利性和其他優(yōu)勢(shì)，還需要一些必備條件，包括全面集成完全聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)駕駛汽車、實(shí)時(shí)連接到云端、實(shí)時(shí)更新的地圖系統(tǒng)、功能齊全的V2X/蜂窩網(wǎng)絡(luò)-V2X（C-V2X）和智能城市/智能基礎(chǔ)設(shè)施。許多人認(rèn)為，使這一切成為可能的關(guān)鍵構(gòu)建模塊是 6G，它能夠?qū)崿F(xiàn)速度和低延遲，從而確保實(shí)時(shí)連接而不會(huì)造成停機(jī)。自動(dòng)駕駛需要的不僅僅是ADAS和AI，它需要超高速的云連接。

圖 1：基于云的汽車服務(wù)包括更高的安全性、更好的車內(nèi)體驗(yàn)、高清地圖和其他遠(yuǎn)程服務(wù)。來(lái)源：恩智浦和 ABI 研究。

隨著互聯(lián)醫(yī)療保健的發(fā)展，它也將期待用于遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)的 6G 連接的到來(lái)，其中連接必須快速且無(wú)中斷。可靠性是強(qiáng)制性的。對(duì)于遠(yuǎn)程外科手術(shù)來(lái)說(shuō)，即使互聯(lián)網(wǎng)中斷幾秒鐘也可能造成災(zāi)難性的后果。 在這里，整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施和供應(yīng)鏈——從高速 6G 芯片到可靠的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備——需要完美地協(xié)同工作。成功部署將使來(lái)自世界任何地方的患者，包括欠發(fā)達(dá)、偏遠(yuǎn)地區(qū)，獲得最好的健康和技術(shù)護(hù)理。 高速連接有可能支持生命體征監(jiān)測(cè)、人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和機(jī)器人技術(shù)（包括外骨骼）的全面集成，從而使醫(yī)療專業(yè)人員能夠在全球范圍內(nèi)進(jìn)行合作。此外，可以共享知識(shí)和技術(shù)，以便為患者取得更好的結(jié)果。 是德科技6G 營(yíng)銷總監(jiān) Sarah LaSelva 表示：“6G 將擁有比 5G 更好的性能和更快的數(shù)據(jù)速率，這將不可避免地催生新的應(yīng)用。” “然而，在現(xiàn)階段的開發(fā)階段，要選出一款能夠成為 6G 殺手級(jí)應(yīng)用的工具是很困難的。

6G的目標(biāo)是宏偉的。它們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是影響廣泛，影響更多垂直行業(yè)和應(yīng)用，并改變?nèi)祟惿畹恼w質(zhì)量。” 6G 的最大影響可能與優(yōu)化有關(guān)。LaSelva 表示：“隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步和人工智能原生網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)前景不斷擴(kuò)大，6G 的目標(biāo)是以仍然難以掌握的方式優(yōu)化它所涉及的一切。” “6G 將通過(guò)為更多事物添加無(wú)線連接來(lái)連接人類世界、數(shù)字世界和物理世界——從物聯(lián)網(wǎng)傳感器到可穿戴設(shè)備，再到工廠中的機(jī)器。這會(huì)產(chǎn)生更多可以輸入人工智能算法的數(shù)據(jù)，不僅優(yōu)化我們的無(wú)線系統(tǒng)的運(yùn)行方式，還優(yōu)化與之相連的一切。” 2022年，三星展示了6G速度，在室內(nèi)30米距離處達(dá)到12 Gbps，在室外120米距離處達(dá)到2.3 Gbps。另外，愛立信一直致力于新頻譜技術(shù)的研究，包括支持 7 至 15 GHz 頻率的厘米波 (cmWave)。全球許多組織和大學(xué)也在進(jìn)行6G研究。 如果這一計(jì)劃取得成果，這可能會(huì)給整個(gè)通信行業(yè)帶來(lái)福音。市場(chǎng)研究公司 Fact.MR 預(yù)計(jì) 6G 收入到 2033 年將達(dá)到 3000 億美元。但能否實(shí)現(xiàn)這一潛力將取決于多種因素，從用戶體驗(yàn)和采用到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

?6G 更新

下圖 2 中 5G 和 6G 的比較顯示 6G 正在以多種方式突破技術(shù)極限。除了速度和延遲的改善外，6G還將帶來(lái)帶寬、效率、可靠性和網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的改善，顯著增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

圖2：5G和6G屬性對(duì)比。來(lái)源：“用于自動(dòng)駕駛的 6G V2X 技術(shù)和協(xié)調(diào)傳感”

標(biāo)準(zhǔn)和聯(lián)盟

截至目前，6G 還沒有普遍制定的標(biāo)準(zhǔn)。然而，全球各地正在組建多個(gè) 6G 聯(lián)盟。 電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟 (ATIS) 與定義 5G 標(biāo)準(zhǔn)的 3GPP 合作，正在嘗試定義 6G。其成員包括許多科技巨頭，如 AT&T、思科、戴爾、愛立信、谷歌、惠普、華為、是德科技、LG、諾基亞、NTT Docomo、高通、三星、T-Mobile、Verizon 等。 此外，北美的 ATIS Next G 聯(lián)盟與 6G-IA（歐洲）、5G 論壇（韓國(guó)）和 Beyond 5G 推廣聯(lián)盟（日本）簽訂了合作協(xié)議。韓國(guó)已宣布其 K-Network 2030 計(jì)劃，其中包括到2028年推出6G網(wǎng)絡(luò)商用服務(wù)。其他地區(qū)也啟動(dòng)了6G研究計(jì)劃，以幫助推進(jìn)6G進(jìn)入商用市場(chǎng)。北美Next G聯(lián)盟正在與美國(guó)積極討論。 印度電信部 (DoT) 成立了巴拉特 6G 聯(lián)盟 (B6GA)，以支持公共和私營(yíng)公司、學(xué)術(shù)界、研究機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)組織之間的合作。

該聯(lián)盟在 2023 年 6 月舉行的國(guó)際電聯(lián)日內(nèi)瓦會(huì)議期間向聯(lián)合國(guó)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）提交了有關(guān) 6G 技術(shù)框架的意見。其他區(qū)域研究團(tuán)體和組織也已開始以制定 6G 指南和標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)。 聯(lián)合國(guó)國(guó)際電信聯(lián)盟 (ITU) 無(wú)線電通信部門 (ITU-R) 及其 ITU-R IMT-2030 著眼于 2030 年以后。在該框架的初步建議草案中，列出了六種使用場(chǎng)景。它們是沉浸式通信、海量通信以及超可靠和低延遲的通信。新增了三個(gè)，包括泛在連接、人工智能與通信集成、傳感與通信集成。 最終，供應(yīng)鏈中的各個(gè)參與者——6G芯片開發(fā)商、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施提供商、軟件開發(fā)商和硬件制造商——需要共同努力，以避免6G碎片化。與此同時(shí)，企業(yè)或獨(dú)立或合作，力爭(zhēng)成為領(lǐng)跑者。 ?

6G 障礙

6G 的成功實(shí)施不會(huì)一帆風(fēng)順，有許多障礙需要克服。明顯的障礙將是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng) 6G 基礎(chǔ)設(shè)施。盡管 6G 可以建立在 5G 的基礎(chǔ)上，但從 4G 到 5G 的遷移需要很長(zhǎng)時(shí)間，并且仍在不斷發(fā)展。建設(shè)6G基礎(chǔ)設(shè)施的成本肯定是非常高的。此外，包括頻譜分配和許多網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題需要解決。

?太赫茲波

實(shí)現(xiàn)兼具可持續(xù)吞吐量和靈活性特點(diǎn)的太赫茲波將具有挑戰(zhàn)性，整個(gè)6G供應(yīng)鏈的成熟需要時(shí)間。 除了 5G、5G+ 和 6G 毫米波應(yīng)用面臨的基本技術(shù)挑戰(zhàn)之外，信號(hào)容易受到天氣或任何固體（例如窗戶和墻壁）的干擾，該行業(yè)仍然缺乏需要 6G 功能的殺手級(jí)應(yīng)用，此外，在芯片和小芯片之間以高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)的數(shù)據(jù)速度智能傳輸大量數(shù)據(jù)將面臨挑戰(zhàn)。當(dāng)然，從架構(gòu)上定義從設(shè)備到邊緣再到數(shù)據(jù)中心的最佳計(jì)算平衡也至關(guān)重要。此外，消費(fèi)者對(duì)安全、安保和隱私的擔(dān)憂將影響技術(shù)的接受程度，從而影響技術(shù)的采用。

圖 3：6G 時(shí)間表 來(lái)源：愛立信

?6G測(cè)試

6G測(cè)試是另一個(gè)不容忽視的重要領(lǐng)域。此外，在一個(gè)地點(diǎn)成功實(shí)施 6G 并不意味著它可以擴(kuò)展，這有助于解釋為什么一些國(guó)家的 5G 速度比美國(guó)更快，因?yàn)槊绹?guó)的覆蓋面積要大得多。對(duì)于 6G，可靠、不間斷的“24/7”網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的期望可能需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力才能實(shí)現(xiàn)。 Keysight 的 LaSelva 指出，要在 6G sub-THz（100 至 300 GHz）頻段實(shí)現(xiàn) 100 Gbps 或更高的高數(shù)據(jù)吞吐量性能，可能需要利用高階調(diào)制以及 10 至 30 GHz 的寬甚至極端占用帶寬。“支持寬調(diào)制帶寬需要非常快速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 和具有高動(dòng)態(tài)范圍和線性度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)，以解決高峰均比的候選 6G 波形。IF/RF/THz 無(wú)線電硬件和通道損傷將在寬調(diào)制帶寬上引入顯著的幅度和相位損傷，這可以通過(guò)接收機(jī)基帶均衡算法來(lái)解決。

然而，這種方法需要高時(shí)鐘速率和高度實(shí)現(xiàn)并行化，這會(huì)快速消耗基帶資源。” 測(cè)量這些寬帶高速系統(tǒng)的誤差矢量幅度 (EVM) 性能需要高性能測(cè)試系統(tǒng)，配備極高速任意波形發(fā)生器 (AWG) 和數(shù)字示波器，以生成和分析具有低殘余 EVM 的寬帶波形表現(xiàn)，她說(shuō)。“例如，Keysight M8199A AWG 的采樣率高達(dá) 128 GSa/s，四個(gè)通道的模擬帶寬為 70 GHz，而該公司的 UXR 數(shù)字示波器的采樣率高達(dá) 256 GSa/s，四個(gè)通道的模擬帶寬為 110 GHz 。這些儀器為 6G 研究奠定了亞太赫茲測(cè)試臺(tái)的基礎(chǔ)，使工程團(tuán)隊(duì)能夠評(píng)估和測(cè)量他們的高速 6G 技術(shù)。”

?安全性

隨著速度的提高和連接的增多，網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)的水平也會(huì)增加。 在 Next G Alliance 報(bào)告《6G 系統(tǒng)的信任、安全和彈性》中，可信網(wǎng)絡(luò)的組織是一個(gè)生命周期，其中包括對(duì)安全性、隱私、可靠性、可用性和功能安全的強(qiáng)有力保證。網(wǎng)絡(luò)部署過(guò)程應(yīng)經(jīng)歷標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)、開發(fā)和集成階段。

圖 4：值得信賴的網(wǎng)絡(luò)組織是一個(gè)生命周期，其中包括對(duì)安全性、隱私性、可靠性、可用性和功能安全性的強(qiáng)有力保證。 來(lái)源：Next G 聯(lián)盟的“6G 路線圖” ?

對(duì)芯片的影響

? 6G發(fā)展的性能要求將對(duì)未來(lái)的芯片和IP產(chǎn)生重大影響。其中一些障礙包括芯片、IP、小芯片和電源管理的混合。 Schirrmeister 表示：“覆蓋范圍、成本和功耗是從 5G 過(guò)渡到 5G+，并最終過(guò)渡到 6G 的重要驅(qū)動(dòng)因素。” “在所選頻譜和波束成形等技術(shù)的推動(dòng)下，建筑滲透率顯著阻礙了 5G 覆蓋和室內(nèi)使用。大多數(shù)芯片將基于小芯片，因?yàn)椴煌夹g(shù)節(jié)點(diǎn)的混合和匹配可能是最好的方法。這一策略可以實(shí)現(xiàn)更高的頻譜，并降低為蜂窩網(wǎng)絡(luò)供電的設(shè)備成本不斷上升，同時(shí)仔細(xì)管理電力。” 從片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）的角度來(lái)看，海量數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)局部性和計(jì)算需求將推動(dòng)協(xié)議和帶寬需求。 “最重要的是，跨小芯片和相關(guān)一致性方面，正確組合 NoC 將確定對(duì) NoC 特性、內(nèi)存、芯片間控制器和 PHY 的要求。

小芯片對(duì)于 6G 應(yīng)用至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈儗⒃试S開發(fā)人員為設(shè)計(jì)的各個(gè)部分組合最合適的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。考慮用于 HPC 型數(shù)據(jù)計(jì)算的先進(jìn) 3nm、2nm 及更高技術(shù)節(jié)點(diǎn)，結(jié)合 RF 方面最合適的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。” 簡(jiǎn)而言之，6G 將有多個(gè)戰(zhàn)線需要征服，包括實(shí)現(xiàn)預(yù)期的速度。以 5G 為例，我們看到北美的峰值下載速度為 3.3 Gbps。平均速度要低得多，距離 5G 規(guī)范中的 10 Gbps 目標(biāo)還很遠(yuǎn)。實(shí)現(xiàn) 1 Tbps 將更具挑戰(zhàn)性，而且很可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間。 展望未來(lái)，數(shù)據(jù)管理是另一個(gè)需要更多研發(fā)的領(lǐng)域，因?yàn)楦嗟臄?shù)據(jù)將以更高的速度生成。反過(guò)來(lái)，這將直接影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求、網(wǎng)絡(luò)安全、流量管理和分析。如果做得不正確，時(shí)間、精力和成本都會(huì)增加，同時(shí) 6G 網(wǎng)絡(luò)效率也會(huì)低下。

?結(jié)論

? 6G 背后的勢(shì)頭強(qiáng)勁。雖然該技術(shù)提供了許多好處，但成功部署的障礙也不容忽視。其中一些障礙包括實(shí)現(xiàn)太赫茲波、6G 基礎(chǔ)設(shè)施、6G 芯片的開發(fā)、測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)安全。此外，6G 供應(yīng)鏈、可擴(kuò)展性和海量數(shù)據(jù)管理的協(xié)調(diào)也可能具有挑戰(zhàn)性。 到 2030 年實(shí)現(xiàn) 6G 是一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)。到達(dá)那里可能會(huì)很棘手。目前尚不清楚 6G 最終是否會(huì)成為所有人都可以使用的無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)，或者它是否會(huì)成為具有各種速度和修改規(guī)格的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的集合。

編輯：黃飛

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