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(dān)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(diào)、水表,、甚至穿衣鏡都能聯(lián)網(wǎng)……

　　正當(dāng)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?wù)?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/6G" title="6G" target="_blank">6G的關(guān)鍵技術(shù)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(luò)越加致密化,，基于區(qū)塊鏈的動態(tài)頻譜共享技術(shù)正在變成新的技術(shù)趨勢。

　　現(xiàn)在連5G手機(jī)的影子都沒見到,，你怎么就開始跟我談6G的技術(shù)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(dāng)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(luò)下一部高清大片只需要1－2秒,，而在 6G 網(wǎng)絡(luò)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?wù)?G只關(guān)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(shù)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(jié)合在一起使得網(wǎng)絡(luò)連接變得更加相關(guān)，更有價值,。它將信息轉(zhuǎn)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(jì)發(fā)展機(jī)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(jī)控制很多東西,，比如直接向自己家里的智能家居下達(dá)指令，讓智能家居機(jī)器人做家務(wù),，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(luò)覆蓋為例,，像車聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療這類的應(yīng)用需要的是一個幾乎無盲點的全覆蓋網(wǎng)絡(luò),。在這一點上,，5G還無法做到一蹴而就,，需要在6G時代得到補(bǔ)充和完善,。已有專家提出，6G網(wǎng)絡(luò)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(luò)信號能夠抵達(dá)任何一個偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，讓深處山區(qū)的病人能接受遠(yuǎn)程醫(yī)療,，讓孩子們能接受遠(yuǎn)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(luò)的聯(lián)動支持下，地空全覆蓋網(wǎng)絡(luò)還能幫助人類預(yù)測天氣,、快速應(yīng)對自然災(zāi)害等,。這就是6G未來。

　　6G通信技術(shù)不再是簡單的網(wǎng)絡(luò)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(biāo)”，這便是6G的意義,。

　　6G是什么樣的,？

　　關(guān)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(jī)構(gòu)陸續(xù)啟動了B5G或者6G的技術(shù)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(rèn)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(guān)技術(shù),。

　　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(wù)的第一位專員，提出了6G的3大類關(guān)鍵技術(shù),，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(shù)層面上對6G有了一個較為具體的展望,。

　　1． 6G進(jìn)入太赫茲頻段,，網(wǎng)絡(luò)“致密化”

　　Rosenworcel表示，6G將使用太赫茲（THz）頻段,，且6G網(wǎng)絡(luò)的“致密化”程度也將達(dá)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(nèi)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(dāng)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(shè)備數(shù)量的增加,，有限的頻譜帶寬就需要服務(wù)更多的終端，這會導(dǎo)致每個終端的服務(wù)質(zhì)量嚴(yán)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)入亞毫米波的頻段,。中國科學(xué)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,。”

　　那么,，為什么說到了6G時代網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(jìn)入分子轉(zhuǎn)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(yuǎn)，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(fù)加,。

　　2． 空間復(fù)用技術(shù)

　　Rosenworcel表示6G將使用“空間復(fù)用技術(shù)”,，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(dá)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(yán)峻挑戰(zhàn),。

　　當(dāng)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(guān)鍵技術(shù)來解決此類問題的,。

　　我們的手機(jī)信號連接的是運(yùn)營商基站，更準(zhǔn)確一點,，是基站上的天線,。Massive MIMO技術(shù)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(shè)計一個多天線陣列,，來補(bǔ)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(fù)用技術(shù),。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(jī)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(shù)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(shù)大顯神通的時候了。

　　簡單來說,，波束賦形技術(shù)就是通過復(fù)雜的算法對波束進(jìn)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(jī)都聚集在哪里,，然后更為聚焦地對其進(jìn)行信號覆蓋,。

　　5G采用的是MIMO技術(shù)提高頻譜利用率。而6G所處的頻段更高,，MIMO未來的進(jìn)一步發(fā)展很有可能成為6G提供關(guān)鍵的技術(shù)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(qiáng)的動態(tài)頻譜共享接入技術(shù),，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(quán)用戶規(guī)劃某一頻段，對外進(jìn)行公開拍賣,，以公開競價的方式,，將該頻段的使用權(quán)轉(zhuǎn)讓給最高應(yīng)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(jìn)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(quán)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(wù)）,，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(jìn)了三層式頻譜接取架構(gòu)（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(dá)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(hù),，免受其它層級接入用戶的干擾；第二層是已支付授權(quán)費的用戶,，享有免受第三層接入用戶干擾的保護(hù),；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(hù),。

　　SAS負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)現(xiàn)有用戶和新用戶間的頻譜接入，保護(hù)較高層用戶免受低層用戶的影響,，并優(yōu)化CBRS頻段內(nèi)所有用戶可用頻譜的有效使用,。這就達(dá)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(chǔ)上進(jìn)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(shù),，探索使用區(qū)塊鏈作為動態(tài)頻譜共享技術(shù)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(jìn)一步增加接入等級,、接入用戶數(shù)量等,。

　　Rosenworcel認(rèn)為，區(qū)塊鏈在6G中的應(yīng)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(jìn)一步激發(fā)新技術(shù)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(gòu)想目前還沒有一個統(tǒng)一的結(jié)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(shù)，向6G技術(shù)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(luò)的能力,。關(guān)于6G的技術(shù)趨勢預(yù)測還包括了超密蜂窩網(wǎng)絡(luò),、可重構(gòu)硬件,、毫米波用戶接入、增強(qiáng)型光無線接口,、網(wǎng)絡(luò)VLC,、人工智能管理和編排蜂窩網(wǎng)絡(luò)的融合等等。

　　不管關(guān)于6G的構(gòu)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(jìn)。5G有的,，要靠6G來改進(jìn),。而5G沒有的，則要靠6G來擴(kuò)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(mào)易機(jī)構(gòu)首席科學(xué)顧問Mike Short就說道：“我認(rèn)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(shù)并不是在4G顯示出局限性才開始研究的,，其理論基礎(chǔ)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(shù)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(luò)也是為了未雨綢繆,、占得先機(jī),。隨著5G連接規(guī)模不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)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(lǐng)6G網(wǎng)絡(luò)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(jié)語

　　移動通信技術(shù)從模擬技術(shù)演進(jìn)到以GSM為標(biāo)志的第二代移動通信技術(shù)（2G）用了30年,，從2G到3G時代的演進(jìn)用了15年,，從3G到4G的推出用了5年。技術(shù)升級速度越來越快,，每一代通信技術(shù)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,！