探索6G通信網絡的可能性和挑戰性

編譯 胡德良 袁立鎂

想象一下這樣的遠程會議：用全息圖代替了跟棋盤格似的眾多臉部頭像；或者設想一下：整個互聯網上的網站和媒體允許你進行觸覺連接——那些涉及觸摸和視聽的連接。目前，盡管存在不確定性，但是第六代無線通信技術（6G）的研究人員正在描繪出未來的6G 可能需要用到的各種技術。

瑞典隆德大學通信工程講師哈什?塔坦利亞（Harsh Tataria）稱，6G 的特點是低延遲率和超高頻率，數據傳輸速度可能達到100 千兆比特每秒（Gbps）。最近，塔坦利亞與來自隆德大學、新西蘭星火公司、南加州大學和倫敦國王學院的研究人員合作，在《電氣與電子工程師協會會刊》（Proceedings of the IEEE）上發表了一篇論文，對6G 無線系統的設計提出了自上而下的整體看法。他們的研究首先考慮了下一代網絡技術將會遇到的挑戰和技術要求，并預測了在這樣的背景下可以真正實現的一些技術可能性。

隨著5G 在全球的加速部署，6G 的前景是可以預期的，屆時后續的幾代無線技術將會受到更多關注。塔坦利亞從技術需求方面和消費需求方面來看待這種新興趨勢，將其稱為一種“自然的進程”。他說：“當我們面對6G 時，我們真正看到的是社會的廣泛連接，甚至會比5G 所能達到的連接程度更進一步，比如，可以實現實時全息通信。如果使用全息圖作為通信媒介，那么能夠監測我們心理健康的、具有情緒感知功能的可穿戴設備等硬件，將成為未來網絡的構建模塊。”

在“高保真全息社會”中，全息存在將會使所代表的遠程用戶變為經過渲染的本地存在。例如，技術人員進行遠程故障檢查和維修，醫生進行遠程手術，教師進行遠程教育，他們都可以從全息圖渲染中受益。4G 和預期中的5G 數據速率可能無法實現此類技術，但是6G 會實現，因為全息圖需要從多個視角傳輸，以便反映出傾斜度變化、角度變化和觀看者相對于全息圖的位置變化。

即使簡單的電話交談，也可能涉及富含多媒體的新層次體驗。例如，會談中可以跟渲染的人像進行交談，這樣將會提供比目前的音頻通話更加豐富的體驗。

這項研究分析中涉及的另一種可能實現的愿望是所謂的“觸覺互聯網”。各種感官體驗可能會與全息圖整合。為此，使用全息圖作為通信媒介，可穿戴設備將成為未來網絡的構建模塊。這種可穿戴設備具有情緒感知功能，能夠監測我們的心理健康，促進社交互動，改善用戶體驗。

研究人員米莎?多勒（Mischa Dohler）認為：6G 將會鞏固“技能互聯網”，而技能互聯網就是通過互聯網傳輸技能的能力。他說：“我們可以用音頻和視頻來做到這一點，但我們無法通過互聯網實現觸摸或物體移動。邊緣計算、機器人技術、人工智能、增強現實和6G 通信的整合將會使這些成為可能。就像互聯網已經使信息民主化那樣，下一代互聯網將會使技能民主化。”

此外，隆德大學教授安德烈亞斯?莫利施（Andreas F.Molisch）希望，6G將會使芯片間通信的效果更佳。他說：“當數據傳輸達到200Gbps 或更快時，電纜連接就無法跟上這種速度了。當數據傳輸速率更高、處理速度更快時，無線連接是克服這一障礙的一種方式。”這也意味著可靠性提高了，因為無線連接不受線纜搖晃或振動的影響；成本降低了，因為更換線纜可能會比在芯片上安裝無線收發器更加昂貴。

一些用例包括所謂的“信息淋浴”，其中的數據傳輸速度極高，這是個熱點研究領域，涉及移動邊緣計算和空陸集成網絡。但是，在實際的標準化工序開始之前，仍然有很多研究工作需要做。

隨著6G 的傳輸頻率上升到太赫茲，在構建新硬件方面也將面臨巨大的挑戰。更快的設備也將需要更加尖端的半導體技術；其他挑戰也依然存在，包括功耗問題。塔坦利亞說：“隨著頻段上升到數十萬兆赫，即使開發電路和電路基板這樣的基礎研究也是非常棘手的。因此，把所有這些工作做好，從基本層面的細節開始，一直到建立一個系統，將比最初遇到的情況困難得多。”因此，他們的研究試圖探索每項未來技術中所涉及的利弊。

對于6G 通信的功能和局限性，這項研究并沒有進行全面而明確的說明，而是記錄了迄今為止所進行的研究，以及未來在6G 技術方面研究人員可能要尋求的、值得關注的研究方向。