爱立信和诺基亚共同推动6G研究项目

2020年11月，全球首颗6G实验卫星，中国“电子科技大学号”成功发射。6G，听起来好像那么远却又那么近——如果说5G带给我们的是足够颠覆生活的黑科技，那么，6G呈现给我们的，将是一个崭新的世界。

关于对6G技术的探索，你可能知道在今年1月，一项为期两年半的研究项目（Hexa-X）已在欧盟启动。这是一个由爱立信和诺基亚推动的6G研究项目，爱立信在其中任“技术担当”，诺基亚任“总指挥”。项目启动以来，从未来用例，到技术实现，团队成员们无一不在加强对6G的探索，今天，就让我们来一睹该项目的最新进展以及对6G技术的最新定义。

6G用例知多少？

目前，Hexa-X项目已确定了大量潜在的6G用例，并根据所面对的挑战和需要被实现的技术，将它们大致划分了五个不同的用例组：

Hexa-X项目确定的6G用例组

1. 可持续发展

设想的6G新功能，将充分实现在全球范围内采集数据并启动响应的可能性，为全社会各行业的可持续发展带来前所未有的机会。例如，使用分布于全球的传感器来监测环境指标、为全球人口提供电子健康服务等；

2. 本地信任区域

某些用例会在短时间内对吞吐量、可靠性或安全性等方面性能要求极高，例如精准医疗、传感器基础设施网络、智慧城市物联网微型网络等，而使用广域网络无法提供这一性能。为了提高效益，不部署专门的定制网络，可以部署一个由子网络组成的网络，其中数据和连接保持本地等级，而配置和管理在宏观等级进行。

3. 从机器人到协作机器人

随着人工智能、机器学习的出现和自主系统的普及，机器人将进一步植根于我们的社会和行业。随着功能的发展，它们负责的任务也越来越复杂，协作机器人与人类或其他自主系统紧密合作，共同解决问题。

4. 大规模孪生

通过捕捉和模拟物理世界来创建人类、物理对象和流程的数字孪生将实现对系统前所未有的洞察和控制。包括数字孪生概念在工业流程中的延伸，也包括向社会其他领域的扩展，例如将数字孪生应用于可持续的食品生产，可以实时监测作物和牲畜的生长情况，预测并解决问题，从而提高产量减少浪费。此外，还可以将数字孪生应用于智慧城市的建设。

5. 远程呈现

到21世纪30年代，身临其境般地与物理世界进行远程互动，将变得司空见惯。这包括虚拟现实、增强现实和融合现实，用户可以使用多感官交互实时与其他人或物体的“数字化身”进行互动，用触觉甚至嗅觉体验扩展视听体验，创造一个完全融合的虚拟现实世界。

除此之外，还有一些潜在的用例不胜枚举。其中一些现有用例将在2030年变得更加先进和突出，而另一些用例甚至要在6G系统部署之后才会逐渐出现。

除了连接，6G还能带来什么？

6G系统的评估指标将需要扩展到传统的KPI之外，因为仅仅将6G设计成“5G的X倍”是不够的。在Hexa-X项目中，我们已经确定了一套初步的6G基本指标。评估指标与用例和网络性能的不同方面相关。

极致功能进展

由于目前的用例将继续保持重要性，因此与数据率、连接密度、流量容量或定位精度相关的性能期望将继续上升。

端到端性能进化

随着用例的继续开发，只对网络进行次优化可能已经不够了，例如，只关注空中接口的性能。而需要采取一种整体的方法，例如考虑与能源效率、服务可用性、确定性或覆盖面相关的端到端性能，来确保可靠的性能。

新功能领域

当6G不再局限于连接后，预计会引进新的功能，例如已普及的集成计算和AI、通信和传感的融合等，同时还将嵌入能量采集设备。这可以提高网络的整体性能以及传统关键绩效指标的性能，并引入新的特定领域关键绩效指标。

关键指标领域

6G将成为整个社会的重要组成部分之一，因此在设计和部署系统时，不能仅仅考虑技术性能指标。为此，我们用关键价值指标来作为关键性能指标的补充，包括包容性和接受度、可信度以及可持续性等方面。

6G的无线性能

目前，利用亚太赫兹频率（100-300GHz）进行移动通信仍处于起步阶段。考虑到物理定律带来的挑战（换言之就是这些频率的产生、传播和接收），设计商用亚太赫兹通信系统将需要采取一种革命性的整体方法。

Hexa-X将对波形和调制、无线电信道特征、波束成形和硬件的可行性开展系统性的联合研究，旨在将亚太赫兹无线系统设计加入到6G系统中。尤其是Hexa-X将研究超越5G NR的波形和调制，这可能需要在3GPP标准中采用100GHz以上的6G空中接口设计。

除了无线通信，Hexa-X还将研究利用毫米波和亚太赫兹频段开发低成本、高能效和高性能的定位解决方案，其定位精度将高于1厘米，同时还将实现无法察觉的延迟和强大的隐私保护。这是为了通过设计使定位和传感成为6G通信系统的关键特征。

最值得注意的是，在扩展到亚太赫兹频率后，由于相关的传播特性以及更大的带宽，必须在应用方面做出改变。因此，Hexa-X项目已经确定了适用于亚太赫兹频率的三类不同用例：

短距离

室内设备对基础设施，以及设备间的通信都将受益于更大的吞吐量，同时确保视距连接。

长距离

对于固定无线链路，将通过前所未有的带宽确保无线回程的足够容量，而连接卫星或高空平台（HAP）等非地面网络节点的移动无线链路可以提供出色的户外覆盖性能。

感应

通过重新利用接收到的信号，网络将能够推断出关于设备位置的信息以及作为雷达接收器运行的现有无线系统接口的周围环境。由于传感分辨率与信号带宽成正比，因此亚太赫兹频率的可用带宽可以提供比低频率好得多的性能。此外，鉴于不同材料的内在频率相关反射，亚太赫兹信号还可用于在线光谱分析。

在Hexa-X中实现Tbps/THz无线系统通信的关键实现技术

从初步的结果来看，6G的研究工作正在加速进行中。更多的研究成果报告将在今年晚些时候发布，将涵盖本地化和传感、AI驱动的通信和计算协同设计以及初始6G架构组件和实现技术等方面。根据这些初步的报告，Hexa-X项目的工作方向将转向对实现技术的探索性研究，来弥补这些研究差距，为未来的6G系统奠定基础。

关于作者

Patrick Rugeland于2014年加入爱立信，多年来一直从事5G研发。他的工作包括LTE Advanced和NR的概念开发、系统性能评估和3GPP标准化工作。他曾是欧盟5G研究项目mmMAGIC的成员，目前在这些领域拥有50多项专利。

Patrick于2013年获得瑞典皇家理工学院应用物理学博士学位。

原文标题：6G离我们有多远？

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责任编辑:pj

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