6G频段将从5G的毫米波频段拓展至太赫兹频段


来源:安徽新闻网 作者:安徽新闻 发布时间:2019-09-25 19:23:07


  6G频段将从5G的毫米波频段拓宽至太赫兹频段,数据传输速率有望比5G快100倍,时延到达亚毫秒级水平。

  视觉我国

  5G还未全面铺开,6G已“跃跃欲试”。

  前不久,华为内部员工社区渠道“心声社区”刊登了该公司创始人任正非于本月上旬接受《经济学人》采访的纪要。在采访中,任正非称,华为的6G研讨是领先世界的,但预计10年后6G才会投入使用。

  那么,到底什么是6G?6G相关研讨现在已进展到什么阶段?6G的要害核心技能有哪些?近来,在2019年全国通讯理论与技能学术会议暨通讯范畴创新开展论坛上,多位业界专家表示,现在6G研讨刚刚起步,在技能范畴需要树立世界统一标准。

  区别于5G,6G要构建出一张完成空、天、地、海一体化通讯的网络。6G频段将从5G的毫米波频段拓宽至太赫兹频段,数据传输速率有望比5G快100倍,时延到达亚毫秒级水平。在用户的个性化服务以及物联网、工业互联网、无人驾驶、智能工厂等范畴,6G都将有较宽广的使用前景。

  信号可掩盖通讯“盲区”

  “在6G年代,或许我们在飞机上也能上网,一起不会影响飞翔安全。爬山运动员在爬山遇到危险时,可实时发送位置信息与求救信号,不会出现时延。在海上航行时,船上的作业人员也不用忧虑与陆地失联,6G可保证其实时通讯。”这是南京航空航天大学电子信息工程学院常务副院长吴启晖为科技日报记者描绘的、用卫星、航空渠道、舰船搭建起的一张衔接空、天、地、海的通讯网络。而支撑该网络的核心技能,就是6G。

  6G网络将致力于打造一个集地上通讯、卫星通讯、海洋通讯于一体的全衔接通讯世界,沙漠、无人区、海洋等现在移动通讯的“盲区”有望完成信号掩盖。

  “6G网络的速度将比5G快100倍,几乎能达每秒1TB,这意味着下载一部电影可在1秒内完成,无人驾驶、无人机的操控都将非常自若,用户甚至感觉不到任何时延。”吴启晖说,现在中低无线电频谱资源非常紧缺,而开展高速传输的6G网络需要充足的频谱资源作为支撑。这意味着,6G通讯要向高频段频谱资源拓宽,从5G年代的毫米波(波长为10毫米到1毫米的电磁波)频段拓宽到太赫兹(波长为3000微米到30微米的电磁波)频段。

  6G带来的通讯革新,不只体现在网速上,用户的交互体验也将得到大幅提高,单位时刻内信息传输容量将更大,传输时延也会变得更短。

  在我国电子学会通讯分会主任委员、南京邮电大学物联网学院院长朱洪波看来,在1G到4G年代,通讯技能还都是消费型使用,5G及以后将走向工业型使用,例如工业互联网、智能交通等。

  “现在学界对6G的界定有不同的观点,5G主要是为工业4.0做前期基础建设,而6G的具体使用方向现在还处在探究阶段。”朱洪波说,有专家认为,将来6G将会被用于空间通讯、智能交互、触觉互联网、情感和触觉沟通、多感官混合实际、机器间协同、全自动交通等场景。

  需更多基站完成信号“接力”

  从1G年代到5G年代,基站就像一个“交通枢纽”,在用户和移动运营商之间,架起起一座座信息交流的“桥梁”。但在6G年代,“桥梁”建设或将面临巨大的挑战。

  “未来,基站建设要面向天空、海洋,而空中传输的间隔很远,水下传输的信号损耗又大,无人机和海上舰船的通讯,又是动态的,这都需要协同布置攻关。”合肥工业大学副校长、教授李建东对科技日报记者说。

  现在,我国已具有600多万个4G基站,5G基站的数量预计将是前者的10倍,6G基站或许会建得更密。现在,地上基站大多架起在建筑物顶部,6G网络要完成地上基站与无人机、卫星的通讯,那么基站就不只要面向地上,也要面向空中进行信号传达。

  “而地上、空中、海洋的信道模型都是不同的。”吴启晖说,地上基站是沿着地表进行信号传达的,由于有建筑物、山川河流的隔绝,传达过程中信号会被衰减得非常严峻,有时也会出现杂波、噪声。而地空信道虽不会碰上困扰地上传达的各种隔绝物,但因信道的俯仰角较大,每个角度的传达特性也会存在差异。一起,在空中、地上、海洋传达信号时,6G网络会使用不同的频率,这些频率或许构成相互搅扰,怎么使之“通力合作”也是要处理的技能问题。

  此外,因6G通讯要向高频段频谱资源拓宽,受高频影响,6G年代或需要更多基站,“接力”完成信号传递作业。

  南京航空航天大学信息工程学院教授张小飞向科技日报记者具体解释道:“6G网络将使用高频段频谱资源——太赫兹频段,其频率可高达100GHz到10THz。而信号频率越高,波长越短,信号传输规模也就越小,这意味着基站的掩盖规模随之缩小。再加上信号的频率越高,就越容易被空气中的水分子吸收掉,遇到雨雪气候,6G信号更容易受搅扰,所以6G信号的传达间隔不会像5G信号那么远,这就需要更多的基站完成信号的‘接力’传递。”

  芯片技能和算法有待完善

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  跟着工业互联网、无人驾驶、远程医疗等使用场景的出现,以及用户数和智能设备数的添加,有限的带宽要承载越来越多的终端,提高带宽成了6G技能研发人员亟待处理的问题。在吴启晖看来,要想提高带宽,就要依靠芯片技能和射频电路技能的开展。

  一起,还有专家指出,太赫兹芯片的散热问题也亟待处理。现在,芯片越做越小,而传输功率的添加会让芯片更容易“发烫”,所以微散热技能也亟待提高。

  此外,传输的数据量大了,想要完成低时延、高牢靠的传输,就要求6G网络系统必须愈加智能化。吴启晖介绍道,现在,他的团队正在研讨6G网络的智能信息处理算法,这包含智能云核算、边际核算、终端智能使用,以及各个层面的智能算法怎么协同。

  “但没有一个智能算法能满意6G通讯的所有需求。例如,我们在做图像识别时用‘深度学习’算法,但在动态性强的无线通讯范畴,这个算法就未必适用,相比之下,‘强化学习’算法或许更合适。”吴启晖说,和5G年代相同,6G年代同样需要构建“算法库”,智能调度各个系统,遇到什么场景,就用什么算法去处理相应的问题。

  “例如,在收到火警信号后,6G网络系统要能迅速识别出这一场景,将这个信号传送出去,智能算法要根据使用场景的需求,给出信息传输决议计划。”吴启晖说。

  从3G到4G再到5G,每一代通讯技能的迭代都阅历了约10年的开展周期。在采访中,不少专家对记者表示,离6G真实“飞入寻常百姓家”,至少也还需要10年左右的时刻。

  “现在,国内外的6G研讨刚刚启动,但亟需树立与此相关的世界技能标准,包含6G的频谱、网络架构、多址接入、无线能量传输、智能化等方面的技能。”张小飞说。



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