导语:6G,即第六代移动通信标准,一个概念性无线网络移动通信技术,也被称为第六代移动通信技术。主要促进的就是互联网的发展。
6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界。通过将卫星通信整合到6G移动通信,实现全球无缝覆盖,网络信号能够抵达任何一个偏远的乡村,让深处山区的病人能接受远程医疗,让孩子们能接受远程教育。此外,在全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统和6G地面网络的联动支持下,地空全覆盖网络还能帮助人类预测天气、快速应对自然灾害等。这就是6G未来。6G通信技术不再是简单的网络容量和传输速率的突破,它更是为了缩小数字鸿沟,实现万物互联这个“终极目标”,这便是6G的意义。
6G的数据传输速率可能达到5G的50倍,时延缩短到5G的十分之一,在峰值速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、频谱效率、定位能力等方面远优于5G。
太赫兹频段
6G将使用太赫兹(THz)频段,且6G网络的“致密化”程度也将达到前所未有的水平,届时,我们的周围将充满小基站。太赫兹频段是指100GHz-10THz,是一个频率比5G高出许多的频段。从通信1G(0.9GHz)到4G(1.8GHZ以上),我们使用的无线电磁波的频率在不断升高。因为频率越高,允许分配的带宽范围越大,单位时间内所能传递的数据量就越大,也就是我们通常说的“网速变快了”。不过,频段向高处发展的另一个主要原因在于,低频段的资源有限。就像一条公路,即便再宽阔,所容纳车量也是有限的。当路不够用时,车辆就会阻塞无法畅行,此时就需要考虑开发另一条路。频谱资源也是如此,随着用户数和智能设备数量的增加,有限的频谱带宽就需要服务更多的终端,这会导致每个终端的服务质量严重下降。而解决这一问题的可行的方法便是开发新的通信频段,拓展通信带宽。我国三大运营商的4G主力频段位于1.8GHz-2.7GHz之间的一部分频段,而国际电信标准组织定义的5G的主流频段是3GHz-6GHz,属于毫米波频段。到了6G,将迈入频率更高的太赫兹频段,这个时候也将进入亚毫米波的频段。中国科学院国家天文台研究员苟利军告诉《互联网周刊》说:“太赫兹在天文中被称为亚毫米,这类天文台的站点一般很高而且很干燥 ,比如南极,还有智利的acatama沙漠。”那么,为什么说到了6G时代网络“致密化”,我们的周围会充满小基站?这就涉及到了基站的覆盖范围问题,也就是基站信号的传输距离问题。一般而言,影响基站覆盖范围的因素比较多,比如信号的频率、基站的发射功率、基站的高度、移动端的高度等。就信号的频率而言,频率越高则波长越短,所以信号的绕射能力(也称衍射,在电磁波传播过程中遇到障碍物,这个障碍物的尺寸与电磁波的波长接近时,电磁波可以从该物体的边缘绕射过去。绕射可以帮助进行阴绕射可以帮助进行阴影区域的覆盖)就越差,损耗也就越大。并且这种损耗会随着传输距离的增加而增加,基站所能覆盖到的范围会随之降低。6G信号的频率已经在太赫兹级别,而这个频率已经接近分子转动能级的光谱了,很容易被空气中的被水分子吸收掉,所以在空间中传播的距离不像5G信号那么远,因此6G需要更多的基站“接力”。5G使用的频段要高于4G,在不考虑其他因素的情况下,5G基站的覆盖范围自然要比4G的小。到了频段更高的6G,基站的覆盖范围会更小。因此,5G的基站密度要比4G高很多,而在6G时代,基站密集度将无以复加。
据外媒报道,三星正在美国进行6G(第六代移动通信)的测试试验。而韩国的另外一家公司LG电子在今年8月也成功进行了6G太赫兹频段的无线信号传输测试。如此看来,在6G技术的研究方面韩国已经领先了吗?
韩国默默投入6G技术研究
6G,即第六代移动通信标准,也被称为第六代移动通信技术,主要促进的是物联网的发展,6G的传输能力可能比5G提升100倍,网络延迟也从毫秒降到微秒级。6G将使用太赫兹(THz)频段,太赫兹频段是指100GHz-10THz,是一个频率比5G高出许多的频段。
目前多个国家都已经投入到6G技术的研究中,希望抢占先机,因为从过去每代通信技术的发展来看,只有在研发中把握先机,掌握标准制定权,才能在经济发展中占据更多的优势。
韩国在5G技术领域比较落后,如今6G技术的研究刚开始,而中美欧等国家还需要投入不少精力推进5G的规模商用,韩国直接迈过5G进行6G通信技术的研究。
政府对6G的研究极为重视,计划在未来5年内投入2200亿韩元(约合人民币12亿元)用于6G相关技术开发,重点将集中在确保新一代核心技术、争取获得技术标准和知识产权优势、提升技术研发和产业发展能力等3个领域,另外还与美国就6G领域 达成合作协议,韩国的目标是,力争将韩国打造成高水平的6G技术强国。
从目前的进展来看,韩国在技术上取得了不错的成绩,今年6月韩国三星公司表示已经顺利通过了全球第一个6G原型系统的测试,如今三星正在位于美国得克萨斯州的实验室使用133千兆赫-148千兆赫带宽的电波进行6G信号测试,该公司计划通过试验确认是否可以用6G智能手机与基站进行中远程通信。如果试验成功,将是一个很大的进步。
除了三星,韩国另外一家公司也已经成功进行相关测试,今年8月LG电子成功进行了6G太赫兹频段的无线信号传输测试,测试的距离超过了100米。根据LG官网提供的测试信息显示,测试在一栋比较高的大楼发出,在另外一栋位于百米外的大楼内进行接收,最终成功接收到了数据信号。
其他国家6G技术研究进展如何?
从目前的情况来看,除了韩国,中国、美国、日本等国家都已经取得一定成绩。美国进行研究的多是科研机构,另外Intel、IBM巨头企业也有资助高校进行技术研究,在取得的成绩方面,美国加州大学欧文分校纳米通信集成电路实验室已成功研制工作频率在115-135GHz的微型无线芯片,在30厘米的距离上能实现36Gbps的传输速率。
日本政府对6G技术的研究也极为重视,并采取多项措施推进6G研发。2020年12月消息,日本追加预算,拨款用于促进6G研发,试图加大力度推进6G研发,希望在下一个赛道抢占市场先机。在成果方面,日本电信电话公司(NTT)最新研制的通信系统300GHz下传输速度可达100Gbps。此外信息通信研究机构(NICT)与广岛大学和松下公司合作,率先突破了基于CMOS低成本工艺的300GHz频段的太赫兹通信技术。
另外芬兰、英国等也在进行相应的研究,不过目前尚无实质性的研究成果,其中芬兰的奥卢大学目前正在从无线连接、分布式计算、设备硬件、服务应用四个领域着手研究。
中国在5G方面占据领先地位,对于下一代6G技术的研究也非常重视。中国政府和研究机构在2019年就正式展开了6G技术的研究,另外有消息称,华为其实早在2017年就开始了对6G研究的投资。2020年11月,全球首颗6G试验卫星“电子科技大学号”搭载长征六号遥三运载火箭在太原卫星发射中心成功升空,并顺利进入预定轨道。
值得关注的是,在6G专利技术方面,中国已经位居全球第一的位置,任正非此前表示,虽然当前各国都还处于6G研究的初期阶段,我们仍然需要未雨绸缪,抢占专利阵地,避免到时候因为没有专利而受制于人。有分析认为,越是拥有大量相关专利,越能在标准制定中占据优势,世界通信标准在3G以后为了避免多种技术并存,一直以行业整体制定规格和标准。
总结
从目前的情况来看,韩国企业在6G技术的研究上确实已经处于领先位置,这或许也是因为韩国目前并不用考虑5G的发展,可以全身心投入到6G技术的研究中,而且韩国的三星、LG电子本身也极具技术实力。
不过如今5G的规模商用才起步不久,6G真正实现应用大概也需要接近10年时间,目前多数国家还处于早期战略目标制定和科研机构早期探索阶段,真正的竞争还未开始。
韩国目前领先的成绩并不能表示其最终能够占据领先位置,不过其早期踏实的研究积累,却可以让其在未来的竞争中更具潜力。
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