誰(shuí)能執(zhí)6G通信之牛耳？

楊震 楓月

人類(lèi)對(duì)通信手段與工具的需求幾乎是與生俱來(lái)的——古代烽火臺(tái)上的狼煙、驛站的馬匹，近現(xiàn)代的電磁技術(shù)、計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星、光纖……如今，通信技術(shù)將融入更為宏大的信息產(chǎn)業(yè)，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的關(guān)系更為密切，最終將成為徹底改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)的一個(gè)不可缺少的重要支柱。

中國(guó)古代烽火戲諸侯的故事可謂是膾炙人口。相傳西周末年，周幽王為博褒妃一笑，不顧眾臣反對(duì)，竟數(shù)次無(wú)故點(diǎn)燃邊關(guān)告急用的烽火臺(tái)，使各路諸侯長(zhǎng)途跋涉，匆忙趕去救駕，結(jié)果被戲耍而回，懊惱不已。幽王從此便失信于諸侯，最后，當(dāng)邊關(guān)真的告急時(shí)，他點(diǎn)燃烽火卻再也沒(méi)人趕來(lái)救他了。周幽王演出了一幕“烽火戲諸侯，褒姒一笑失天下”的歷史鬧劇。可以說(shuō)，烽火這個(gè)古老的通信工具在中國(guó)歷史進(jìn)程中有著獨(dú)特的地位。

10項(xiàng)改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)的通信技術(shù)

從19世紀(jì)末到20世紀(jì)，通信技術(shù)和設(shè)備不斷發(fā)展，在改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)面貌方面更是起到了突出的作用。

第一項(xiàng)是無(wú)線電技術(shù)。1895年，意大利人馬可尼試驗(yàn)成功世界上第一部無(wú)線電報(bào)機(jī)，人類(lèi)實(shí)現(xiàn)了無(wú)需翻山越嶺、跨海越洋，轉(zhuǎn)瞬間便能傳遞信息的宏愿。1906年，加拿大人費(fèi)森登在無(wú)線電通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)明了無(wú)線電廣播，使更多的人領(lǐng)略了無(wú)線電通信的魅力。后來(lái)，隨著無(wú)線電話和衛(wèi)星通信的問(wèn)世和發(fā)展，無(wú)線電通信已成為當(dāng)今人們最重要、最便捷的通信方式之一。

第二項(xiàng)是載波通信技術(shù)。 1918年，世界上第一部通過(guò)架空明線可以同時(shí)為4對(duì)用戶(hù)提供通話的載波電話機(jī)問(wèn)世，一舉打破了1對(duì)線路只能傳送1路電話的傳輸瓶頸，使通信資源由此變得豐富。在此后近百年中，以對(duì)稱(chēng)電纜、同軸電纜為主的載波通信成為通信網(wǎng)絡(luò)的主要傳輸方式，撐起通信傳輸一片天。

第三項(xiàng)是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)。自1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC正式問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)走過(guò)了主機(jī)時(shí)代、個(gè)人電腦時(shí)代，目前正向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的相互融合、滲透，使通信技術(shù)朝智能化、數(shù)字化、多元化方向發(fā)展成為可能，它將徹底改變信息產(chǎn)業(yè)的總體格局。

第四項(xiàng)是集成電路技術(shù)。1959年，美國(guó)得州儀器公司的青年工程師基爾比利研制成功世界上第一塊集成電路。不久，美國(guó)仙童公司的科研人員諾伊斯用平面工藝技術(shù)制造出真正意義上的集成電路模塊，從而使集成電路在各個(gè)領(lǐng)域獲得了大量的推廣應(yīng)用。幾十年來(lái)，集成電路走過(guò)了小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模的歷程，使人類(lèi)處理信息的能力得到了空前的提高。

第五項(xiàng)是電視技術(shù)。1927年，美國(guó)科學(xué)家恩斯沃斯申請(qǐng)了電子電視系統(tǒng)的專(zhuān)利。1929年，蘇聯(lián)科學(xué)家茲沃雷金利用他自己發(fā)明的光電攝像管和電視顯像管研究成功世界上第一個(gè)電子電視系統(tǒng)。電視技術(shù)的誕生使得人們相互間的信息交流不再局限于文字和聲音，具有動(dòng)感的圖像給人類(lèi)帶來(lái)了視覺(jué)信息革命。

第六項(xiàng)是程控交換技術(shù)。1960年，美國(guó)貝爾公司研制成功程控交換機(jī)，并于1965年5月正式開(kāi)通了世界上第一部程控電話交換機(jī)。1970年，法國(guó)開(kāi)通了世界上第一部程控?cái)?shù)字電話交換機(jī)，成為計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)在電話通信領(lǐng)域中成功應(yīng)用的一個(gè)典范，從此使電話交換機(jī)真正走向成熟和輝煌，讓人們享受到電話服務(wù)的種種便捷。

第七項(xiàng)是光纖通信技術(shù)。1970年，美國(guó)康寧公司的科研人員莫若研制成功世界上第一根損耗為每公里20分貝的實(shí)用化光纖，從而使得大容量信息傳輸成為可能。光纖通信的問(wèn)世，使得通信線路的資源變得極為豐富，而且比電纜傳輸?shù)确绞骄哂懈嗟膬?yōu)點(diǎn)，是信息化社會(huì)十分理想的通信基礎(chǔ)設(shè)施和手段。

第八項(xiàng)是衛(wèi)星通信技術(shù)。1960年8月，美國(guó)發(fā)射了世界上第一顆用于通信的“回聲一號(hào)”衛(wèi)星，邁出了人類(lèi)衛(wèi)星通信的第一步。1965年，世界上第一顆商用同步通信衛(wèi)星“晨鳥(niǎo)”發(fā)射成功，拉開(kāi)了衛(wèi)星通信時(shí)代的序幕。它不僅使得人類(lèi)原來(lái)難以到達(dá)的通信死角從此消失，而且還使得通信從地球走向太空的目標(biāo)變成現(xiàn)實(shí)。

第九項(xiàng)是蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。20世紀(jì)70年代，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室率先研制成功世界上第一個(gè)蜂窩模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)。這種被稱(chēng)為AMPS的先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)于1979年在芝加哥正式投入使用，從此人們打電話不再受到電話線的限制，“走到哪里，打到哪里”充分滿(mǎn)足了人們對(duì)自由通信方式的渴望。進(jìn)入20世紀(jì)90年代 ，以GSM和CDMA為代表的數(shù)字式蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)相繼投入商用 ，移動(dòng)電話的容量和用戶(hù)呈爆炸性地增長(zhǎng)，成為席卷全球的通信發(fā)展的亮點(diǎn)。

第十項(xiàng)是因特網(wǎng)技術(shù)。1969年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署出資興辦了一個(gè)被稱(chēng)之為ARPANET的基于包交換的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)幾次改進(jìn)和完善后發(fā)展成為當(dāng)前連接世界的因特網(wǎng)。它的出現(xiàn)一舉打破了信息領(lǐng)域原有的傳輸格局，是人類(lèi)通信史上的一個(gè)飛越性突破，正是它，把人類(lèi)社會(huì)帶入了信息時(shí)代。

從5G到6G?

對(duì)人類(lèi)生活影響最大的莫過(guò)于移動(dòng)通信技術(shù)，例如從1980年代初的1G到如今的5G通信技術(shù)。而尚未實(shí)踐的6G技術(shù)，又將如何改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)的面貌呢？

5G網(wǎng)絡(luò)是指第五代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它的主要特點(diǎn)是傳輸速度快，每秒鐘的峰值傳輸可達(dá)數(shù)十GB。作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，它主要是用于滿(mǎn)足2020年以后的通信需求。隨著現(xiàn)今大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，信息對(duì)通信傳輸?shù)囊笤絹?lái)越高，4G已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足其需求，人們迫切地需要一種速度更快、成本更低、功耗更小、傳輸更為安全可靠的技術(shù)，因此5G 通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。總體來(lái)說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)的目的是要使用戶(hù)終端始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，它將要支持的設(shè)備遠(yuǎn)不止智能手機(jī)，而是會(huì)擴(kuò)展到未來(lái)的智能家居、智能穿戴等設(shè)備。

與當(dāng)今4G網(wǎng)絡(luò)使用率相比，5G技術(shù)提供密集而高效的網(wǎng)絡(luò)支持，并且在使用限制上也比4G網(wǎng)絡(luò)大大減少，可以更方便地實(shí)現(xiàn)人與物的聯(lián)通。5G將為無(wú)線通信帶來(lái)更快的下載速度，更強(qiáng)的室內(nèi)覆蓋能力，更大容量的應(yīng)用接入，更低延遲的用戶(hù)體驗(yàn)。

說(shuō)到5G通信技術(shù)在未來(lái)的具體應(yīng)用，主要有這么幾個(gè)特點(diǎn)：（1）更快的傳輸速度。高速率的數(shù)據(jù)上傳下載將支持4k以上級(jí)別的實(shí)時(shí)播放。大量的數(shù)據(jù)處理將在云端完成，作為終端的手機(jī)、平板甚至個(gè)人電腦只需起到輸入輸出的作用，大大節(jié)省了資源。（2）更強(qiáng)的室內(nèi)覆蓋能力和更大容量的應(yīng)用接入。極強(qiáng)的信號(hào)覆蓋能力將引發(fā)現(xiàn)有通信設(shè)備接入標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)變，終端接入容量的提升使得人與物、物與物的聯(lián)系變得更加容易。由此可以預(yù)見(jiàn)物聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)快速的進(jìn)步和爆發(fā)。（3）更低延遲和更可靠的用戶(hù)體驗(yàn)。5G 將大大提升AR、VR等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的用戶(hù)體驗(yàn)，這會(huì)是對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)、自動(dòng)駕駛、工業(yè)控制等技術(shù)的極大促進(jìn)，相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)方式會(huì)有巨大改變。總體而言，5G技術(shù)將支持物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)，開(kāi)啟“萬(wàn)物互聯(lián)”的時(shí)代，同時(shí)支持開(kāi)啟自動(dòng)駕駛、無(wú)人機(jī)的智能時(shí)代。

尚未實(shí)現(xiàn)的6G移動(dòng)通信技術(shù)首次被提及，是在2018年的世界移動(dòng)通信大會(huì)上。在這次會(huì)議上關(guān)于6G主要討論的內(nèi)容，包含6G的頻譜、大容量無(wú)線實(shí)現(xiàn)方式、創(chuàng)新頻譜。6G移動(dòng)通信技術(shù)，在對(duì)5G的了解以及對(duì)科技水平、社會(huì)需求等分析的基礎(chǔ)上，可以初步明確的是其具備全覆蓋、全應(yīng)用和全頻譜的顯著特征。6G的全覆蓋體現(xiàn)在其應(yīng)用范圍的廣闊，進(jìn)而不斷拓展;6G的全頻譜體現(xiàn)在其高頻發(fā)展方面;6G的全應(yīng)用是指面向全社會(huì)各領(lǐng)域各行業(yè)，甚至是人與萬(wàn)物的全范圍應(yīng)用覆蓋，并在融合大數(shù)據(jù)和智能化等的基礎(chǔ)上，使現(xiàn)有技術(shù)途徑的推翻成為可能。在當(dāng)下，針對(duì)6G的定義并沒(méi)有得到明確，各持己見(jiàn)的現(xiàn)象尤為明顯。目前針對(duì)6G比較有共識(shí)的，是在5G基礎(chǔ)上，6G能夠?qū)?G技術(shù)的缺陷和不足進(jìn)行探索和整合，并進(jìn)行優(yōu)化和完善。到了6G時(shí)代，主要內(nèi)容不再僅是網(wǎng)絡(luò)容量、信息傳輸速度和效率，而是要在突破這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上，為萬(wàn)物智聯(lián)的實(shí)現(xiàn)不斷努力。

同時(shí)，6G網(wǎng)絡(luò)將致力于打造一個(gè)集地面通信、衛(wèi)星通信、海洋通信于一體的全連接通信世界，在沙漠、無(wú)人區(qū)、海洋等如今移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋的“盲區(qū)”，將有望實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋。6G將會(huì)被應(yīng)用于空間通信、智能交互、觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)、情感和觸覺(jué)交流、多感官混合現(xiàn)實(shí)、機(jī)器間協(xié)同和全自動(dòng)交通等領(lǐng)域。6G通信將支持以下5個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶 Plus（eMBB-Plus）、大通信（BigCom）、安全的超可靠低延遲通信（SURLLC）、三維集成通信（3D-InteCom）和非常規(guī)的數(shù)據(jù)通信（UCDC）。

中美是第一梯隊(duì)據(jù)《通信世界》報(bào)道，美國(guó)已迫不及待地布局6G建設(shè)。2019年3月20日，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)一致投票決定開(kāi)放“太赫茲”頻段，為6G開(kāi)放實(shí)驗(yàn)頻譜許可證，以此繞過(guò)5G市場(chǎng)，直接進(jìn)入6G時(shí)代。對(duì)此，特朗普聲稱(chēng)希望“盡快在美國(guó)部署6G技術(shù)”。與此同時(shí)，美國(guó)抓緊布局太空6G衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，以填補(bǔ)5G空白，完善全球網(wǎng)絡(luò)覆蓋。近期，美國(guó)商業(yè)航天公司SpaceX首次將60顆“星鏈”互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星送入軌道。未來(lái)，SpaceX將建造12000顆獅子座衛(wèi)星星座，然后利用這些衛(wèi)星，建立一個(gè)全球性的衛(wèi)星寬帶網(wǎng)絡(luò)，這也是目前6G建設(shè)的首次實(shí)質(zhì)性嘗試。如果SpaceX真能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射12000顆衛(wèi)星的目標(biāo)，將是全球無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)大的飛躍。

?1906年，加拿大人費(fèi)森登在無(wú)線電通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，發(fā)明了無(wú)線電廣播，使更多的人領(lǐng)略了無(wú)線電通信的魅力。

1925年世界上第一臺(tái)電視機(jī)誕生。電視技術(shù)的發(fā)明使得人們相互間的信息交流不再局限于文字和聲音，具有動(dòng)感的圖像給人類(lèi)帶來(lái)了視覺(jué)信息革命。

1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC問(wèn)世。

1965年，世界上第一顆商用同步通信衛(wèi)星“晨鳥(niǎo)”發(fā)射成功，拉開(kāi)了衛(wèi)星通信時(shí)代的序幕。

2018年11月，我國(guó)科技部將“與5G/6G 融合的衛(wèi)星通信技術(shù)研究與原理驗(yàn)證”課題列入國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“寬帶通信和新型網(wǎng)絡(luò)”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)中。工信部相關(guān)人士表示，國(guó)內(nèi)6G概念研究已經(jīng)啟動(dòng)。此外，在2017年中國(guó)工信部部長(zhǎng)苗圩曾表示：“中國(guó)已經(jīng)在著手研究6G了，預(yù)計(jì)將于2020年正式開(kāi)始研發(fā)，2030年投入商用。”2019年3月24日，各國(guó)200多位頂尖無(wú)線通信專(zhuān)家齊聚芬蘭萊維，參加由芬蘭奧盧大學(xué)主辦的全球首個(gè)6G峰會(huì)。其峰會(huì)主旨是“為6G到來(lái)鋪平道路”。來(lái)自中國(guó)電信、華為、中興和清華大學(xué)的專(zhuān)家也參加了此次峰會(huì)，展示了中國(guó)的6G方案，有媒體報(bào)道說(shuō)，“中國(guó)方案非常搶眼”。目前除中美兩國(guó)之外，歐盟、俄羅斯等也正在緊鑼密鼓地布局6G。

未來(lái)，誰(shuí)能執(zhí)6G通信之牛耳？從資金、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈以及國(guó)家意志來(lái)看，中美兩國(guó)毫無(wú)疑問(wèn)是第一梯隊(duì)，歐洲應(yīng)該是第二梯隊(duì)。人類(lèi)的新時(shí)代也許就是由這樣的技術(shù)開(kāi)啟。

（責(zé)編：南名俊岳）