中国6G试验卫星成功发射 世界通信标准之争烽烟再起

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美国在第五代移动通信技术(5G)竞赛中落败后,在制裁中国通信设备巨头华为,以期拖慢中国5G发展步伐的同时,曾宣称启动第六代移动通信技术(6G)研发,将在6G时代重获领先地位。果不其然,5G网络尚未铺开,6G已经来了,中国率先成功发射6G试验卫星,又一场高科技竞争拉开大幕。

5G技术竞争的硝烟尚未散去,6G技术的争锋已经来临。(视觉中国)

自1979年日本电报电话公司在日本推出第一个自动化商业蜂窝网络,宣告第一代移动通信技术(1G)部署以来,至今已经发展到第五代。到了5G时代,世界移动通信标准前所未有的实现大一统。意识到5G重要性的美国,开始动用政府力量打压中国5G技术发展,在通信标准前所未有的统一后,世界通信市场却有分裂的危险。

韩国电子巨头三星意识到了机会,加码通信设备市场,在美国市场占尽先机;美国高通公司在放弃“不赚钱”的通信设备业务多年后,也显露出重返通信设备市场的迹象;美国、日本等国更是押注6G技术,意图在6G时代重新获得领先地位。

2019年3月,作为世界通信设备市场新兵的韩国三星,率先在芬兰举行的全球首届6G峰会上发布了全球第一份6G白皮书《6G无线智能无处不在的关键驱动与研究挑战》,畅想6G时代美好的生活。“到2030年,数字世界将与物理世界深度融合”,“现在的智能手机将被一个轻量的眼镜替代,通过超高的网速实现超高的分辨率、帧速率,并能提供虚拟现实、增强现实、混合现实合并为一的‘XR’服务,与我们的感官、运动无缝连接”,“世界将有数以百万计接入网络的自动驾驶车辆,运输和物流都将更为高效”。

从某种程度上来说,三星所描述的6G时代的美好的生活,可以被视为5G时代方兴未艾的物联网发展的高级阶段万物互联时代。白皮书中三星还给出了几个衡量6G技术的关键指标:“峰值传输速度达到100Gbps至1Tbps,而5G仅为10Gpbs;室内定位精度10厘米,室外1米,相比5G提高10倍;通信时延0.1毫秒,是5G的十分之一;超高可靠性,中断几率小于百万分之一;超高密度,连接设备密度达到每立方米过百个。”即6G大多数性能指标相比5G提升10倍至100倍。

2019年11月,中国科技部与国家发展和改革委员会、教育部、工业和信息化部、中国科学院、国家自然科学基金会在北京召开了6G技术研发工作启动会,宣布成立国家6G技术研发推进工作组、国家6G技术研发总体专家组,宣告中国正式向6G进军。2020年9月,中国相关研究团队与移动通信运营商中国联通发布《6G无线热点技术研究白皮书》;11月,中国集成电路设计企业紫光展锐发布《6G:无界,有AI》白皮书。

紫光展锐白皮书声称,“6G将极大的打破传统信息交互的界限,突破信息触达的边界,智能无处不在,构造了一个‘无界,有AI’的未来世界。6G建立的网络连接将大到宇宙太空,小到人体细胞,实现虚拟与现实的深度融合;6G构建的数字‘双胞胎’、让你的空间你做主,在‘数字’房屋装修想要的设计;6G甚至可以还原你的过去、预测未来,在虚拟世界里玩一把穿越!”

2019年11月,中国科技部副部长王曦出席6G技术研发工作启动会。(微博@Synnex_精英汇)

综合来看,6G性能相比5G将得到质的提升,进而在此基础上实现海量物联、万物智联、智能泛在,将打破地域与空间的限制全球乃至近地空间、月球都时时处处在网络之中,不仅物是网络中的一员,人也将成为网络中的一个节点。为了实现这一目标,具备超大可用带宽、可与光纤媲美的超高速传输能力的太赫兹(THz)技术成为显学,被视为未来6G的关键技术。

目前全球已经部署的5G网络其频段基本都在6GHz以下,6GHz以上24.25GHz至52.6GHz的毫米波频段固然带宽更大,但因信号衰减等问题目前尚难以大规模商用。太赫兹波段在100GHz到10THz,频段远在5G毫米波频段之上,其商用所需要解决的问题、技术难度之大也远在毫米波之上。5G时代,人们常用“你挡住了我的信号”来揶揄毫米波穿透能力弱,频段远高于毫米波的太赫兹恐怕隔着一件衣服信号就会衰减很大。

也正因为如此,高功率、低成本、体积小、稳定性高的太赫兹信号源被视为太赫兹技术能否在6G时代广泛应用的关键。2020年11月6日,搭载太赫兹卫星通信载荷的全球第一颗6G试验卫星“电子科技大学号”在中国太原卫星发射中心升空。据介绍,“太赫兹试验卫星,在太赫兹频段核心器件、太赫兹通信系统等方面完成了技术攻关,尤其是在空间载荷极其苛刻的约束条件下,解决了小型化、低功耗等技术难题”。美国为了防止5G时代Sub-6GHz频段被军方占用,不得不发展技术难度巨大的毫米波频段的旧事,2019年3月美国联邦通讯委员会(FCC)决定开放太赫兹波频谱以发展6G技术。

2020年11月6日,中国在太原卫星发射中心用长征六号运载火箭,成功将太赫兹试验卫星“电子科技大学号”送入太空。(新华社)

不过,从技术发展的角度来看,目前太赫兹技术仍处于早期研究阶段,何时真正能够实用还是未知数。从通信技术演进来看,单数世代移动通信标准实现技术跨越、双数世代发展为完善版并催生新业态似乎成为惯例。1G实现了移动通信,2G则使移动通信大发展,并诞生了移动数据业务;3G实现了移动数据由能用到好用的提升,但直到4G时代带宽进一步提升才催生了短视频、直播等新业态,电子商务也因此得到大发展。

目前5G网络部署还处于初期,能耗、毫米波技术等还有很多问题需要解决,万物互联的物联网时代也还只是雏形。务实地讲,6G技术只要能够成为完整版5G就足以,毕竟技术迭代不仅是技术问题也是商业问题,通信设备企业也是要过日子的,在5G网络部署前诺基亚、爱立信已经亏损多年。恐怕这也是单数世代技术创新、双数世代完善的原因所在。至于空天一体化通信网络、太赫兹技术等等还是交给第七代移动通信技术吧。

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