专栏名称: 微言创新
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6 G专题 | 一念天地,万物随心——6G的发展愿景

微言创新  · 公众号  ·  · 2019-10-29 20:00

正文

编者按

“2019年5G商用元年”的钟声刚刚敲响,人们正在翘首以盼5G带来的美好生活时,6G已经在来的路上了……本期开始,我们推出6G系列文章。

1、6G研发已悄然启动
在5G争夺战愈演愈烈之时,中国、美国、欧盟、俄罗斯、日本、韩国等国家和组织也已有机构陆续启动了6G的技术研究,紧锣密鼓地开展相关工作。

2019年3月24日-26日,全球第一届6G无线峰会在芬兰召开,全球二百多名权威科研人员参加,对下一个十年通讯行业的新标准进行讨论和规划。2019年9月12日,在匈牙利首都布达佩斯出席“2019世界电信展”的国际电信联盟(ITU)秘书长赵厚麟接受新华社记者采访时透露,尽管5G标准尚未确定,但国际电联也已经在考虑筹划6G的到来。

2、6G是什么样的?

虽然各国已纷纷启动6G研发,各方都有自己的愿景,但还未形成统一的、大家都认可的具体概念或定义。目前,一个较为官方的回答是,6G将探索并汇集5G所遗漏的相关技术。5G的理论下载速率为每秒10GB,是当前4G上网速率的10倍,而 6G的理论下载速度是每秒1TB,也就是5G的100倍!不过,6G时代,网速已经不再重要,6G通信技术不再是简单的网络容量和传输速率的突破,它更是为了缩小数字鸿沟,实现万物互联这个“终极目标”。

3、6G愿景

6G目标是满足10年后(2030年~)的信息社会需求, 因此6G愿景应该是现有5G不能满足而需要进一步提升的需求。基于5G可以满足的需求,并结合其他相关领域的发展趋势,专家认为6G 愿景可以概括为4个关键词(如图1所示): “智慧连接”、“深度连接”、“全息连接”、“泛在连接” ,而这4个关键词共同构成 “一念天地,万物随心” 的6G 总体愿景。

概括来说, 6G 总体愿景是基于5G 愿景的进一步扩展:“一念天地”中的“一念”一词强调实时性,指无处不在的低时延、大带宽的连接,“念”还体现了思维与思维通信的“深度连接”,“天地”对应空天地海无处不在的“泛在连接”;“万物随心”所指的万物为智能对象,能够“随心”所想而智能响应,即“智慧连接”;呈现方式也将支持“随心”无处不在的沉浸式全息交互体验,即“全息连接”。

(1)关键特征

“智慧连接” (Intelligent connectivity) 的特征可以表现为通信系统内在的全智能化:网元与网络架构的智能化、连接对象的智能化(终端设备智能化)、承载的信息支撑智能化业务。未来6G网络将会面临诸多挑战:更复杂、更庞大的网络,更多类型的终端及网络设备,更加复杂多样的业务类型。“智慧连接”将同时满足两方面的需求:一方面, 所有相关连接在网络的设备本身智能化,相关业务也已智能化;另一方面,复杂庞大的网络本身也需要智能化方式管理。“智慧连接”将是支撑6G 网络其他3大特性“深度连接”、“全息连接”和“泛在连接”的基础特性。

“深度连接” (Deep connectivity) 的特征可以概括为以下几点:

深度感知(deep sensing): 触觉网络(tactile Internet)

◎深度学习(deep learning/AI):深度数据挖掘

◎深度思维(deep mind):心灵感应(telepathy)、思维与思维的直接交互(mind-to-mind communication)。

“全息连接” (Holographic connectivity) 的特征可以概括为:全息通信、高保真AR/VR、随时随地无缝覆盖的AR/VR。

“泛在连接”(Ubiquitous connectivity) 的特征可以概括为:全地形、全空间立体覆盖连接,即“空-天-地-海”随时随地的连接,或称为空天地海一体化通信。对比“深度连接”和“泛在连接”,前者侧重连接对象的深度,后者强调地理区域的广度。

(2)不同的愿景

愿景1:超高网络性能和全新概念网络架构
6G网络性能指标遵循TRUST原则,即向Tbit/s 级以上带宽(Tbit/s level bandwidth、超高可靠性(extreme Reliability)、泛在连接(Ubiquitous connectivity)、亚毫秒时延(Sub-millisecond delay)和包括太赫兹频谱(Terahertz spectrum) 、可见光通信以及当前正使用频谱在内的更广域频谱等方向演进,形成网络性能指标更高级发展阶段。随着极高频(100GHz以上)毫米波和太赫兹技术得到广泛应用,无线传输速率将更高,频谱利用将更高效。6G用户体验速率能达到100Gbit/s,峰值速率超过1 Tbit/s,最小时延<0.1ms,误码率< 1%(可靠性99.9999%),频谱效率测算方式从二维的面积频谱效率(bit/s/Hz/m2 )到三维体积频谱效率(bit/s/Hz/m3),利用率能够高达100bit/s/Hz,6G网络的性能将提升到一个前所未有的高度;同时6G 在支撑大数据的网络全域协同计算、人工智能芯片算力和新意境/情境等方面也将有与众不同的表现,其具体量化指标还有待进一步研究。
6G核心网是具有全新理念、全新架构和最佳保障服务的新型数据传输网络。网络能实现多维度确定性,提供具有高精度边界的网络服务等级,为海量数据传输提供精确性保障。预计到2030 年,全球总流量会达到4394 EB/月,而每位用户消费257 GB/月流量。其中包括各种不同类型的移动通信数据,例如:全息视频数据、生产生活数据、卫星数据、多智能体通信数据以及满足一切人类需求的数据。
愿景2:覆盖空、天、地、海等所有人类活动的物理空间
6G时代的无线网络覆盖将会向空、天、地、海泛在融合的物理空间拓展,将人类的“数字鸿沟”缩小到极致。采用空间复用技术的6G 陆地移动通信系统将与卫星通信系统协同组网,集地面无线通信、高中低纬度卫星互联网和海洋互联网于一体,形成具有最大化容量、密集泛在连接和高致密频谱的全覆盖空间。
愿景3:不断向人类感知的虚拟世界拓展
6G时代,数字虚拟感知将会与每一个人息息相关。未来人类的生理、心理和病理等特征性数据都会抽象成为人的情境数字模型,以“虚拟身”、“数字人”等形式存储在网络空间,数据随着时间不断更新。6G网络能够传达人类自身数据,包括味觉、触觉、病痛、习惯、心情以及多种感官数据,使虚拟应用能够达到“可触摸”的全息感知状态,各种与人类生活需求密不可分的服务也都会诞生。例如:全息视频应用、远程遥感诊断、远程心理介入、虚拟数据统计预测和数字舆情分析等等。
愿景4:具有智慧大脑的智能移动通信2.0
当前人工智能的发展还处于初级阶段,但随着GPU、张量处理器(Tensor Processing Unit, TPU)和分支处理单元(Branch Processing Unit, BPU)等硬件计算能力的不断提升,逼近人脑信息处理能力的神经形态计算和跨媒体智能计算等类脑科学计算模式日益强大,未来全新业务类型将会不断涌现,能够为6G网络提供超级智慧大脑。人与智能体和谐共处,一种群智能体间互连的数据传输类型将会诞生,6G将会向智能移动通信2.0阶段迈进,进而推动人类社会从“万物互联”演变为“万智互联”,形成真正意义上的“智慧互联”时代。
愿景5:信息安全级别更高的网络
6G网络需要考虑的安全问题与5G 差别不大,只是涉及层面更广泛,采用的技术更为先进。从应用层面来看,6G的网络主体“境”所涉及的数据和隐私种类更多,数据量更大,数据结构也更复杂。尤其是6G 网络面向人类诸多个性化需求,各种应用场景的用户隐私数据都会存储在网络和云空间,除了用户基本信息以外,人类感知世界的数据、生理心理数据和人工智能分析数据等,都将面临前所未有的安全隐患,从来没有哪一代移动通信技术对用户隐私和数据安全肩负着如此重要的责任。






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