6G并非5G与卫星网络的简单相加，6G实现全球网络覆盖要求更多技术融合和创新。

■本报记者 卜叶

从第一代移动通信技术（1G）到第五代移动通信技术（5G），移动通信系统大约每十年更新换代一次。2019年5G实现商用，业内专家预计第六代移动通信技术（6G）将在2030年左右走向应用。目前，世界上多个国家已经宣布开展6G相关研究。

“6G实现应用前要经过愿景讨论、技术指标与标准制定、理论与技术研究、反复论证等阶段。目前我国在太赫兹通信技术、智能网络、大规模无线接入技术等6G潜在相关方向都开展了研究，在高速太赫兹通信等方面也取得了一些研究成果，但距离实现6G落地还需要更多理论和技术突破。”北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室网络服务基础研究中心副主任乔秀全对《中国科学报》记者说。

未来，6G将在哪些领域率先实现应用，还需要做哪些技术准备？为此《中国科学报》采访了6G研究一线的专家。

实现全球网络覆盖

5G实现商用前，移动通信网络一直采用蜂窝网络架构：一个个六边形的小区组成蜂窝状的网络，以频率复用的方式，降低终端功率，提升系统容量。这样的蜂窝网络虽然扩大了覆盖范围，但也使得频谱管理和用户接入变得更加复杂，降低了频谱效率，造成了功率浪费。

进入5G时代，为了提高传输速率，业界专家将目光投向更高、更强的太赫兹频段，但太赫兹频段在空间中的传播距离较短，因此需要建设更多的基站。如果这种趋势一直持续，届时6G基站的密集程度将达到前所未有的水平。

之江实验室科研发展部部长、智能网络研究中心副主任赵志峰介绍，虽然可以用频谱上移的方法扩展5G和6G所需带宽，也就是使用高频、建设毫米波小基站的发展路线，但有可能引起信号覆盖不足、基站建设成本大幅增长等问题。

此外，人类密集区之外的极地、荒漠、海洋长期以来是网络“贫瘠”地区。为了解决这一问题，天地一体化网络和卫星互联网的研发正如火如荼地进行。赵志峰指出，这两项技术存在能耗高、适配终端研发难的问题，且现有技术尚未解决网络覆盖水下、太空和人体内部的问题。可以说，万物互联和泛在网络仍面临巨大技术挑战。

乔秀全认为，“5G+卫星网络”或许可以实现飞机上的网络连接，但依然无法解决深海等地区的覆盖问题，人类距离实现全球网络覆盖还有一段路要走，探究网络覆盖扩展与天地融合技术或是解决方法之一。

以实现深海通信为例，他介绍，海底通信需要依靠布置在海底的通信设备。与其克服重重阻力将通信设备固定在特定位置，不如让这些设备“随波逐流”，“碰头”后自主组织成新网络，从而实现海底通信。

“海底通信设备不同于陆地基站，需要特殊设计；陆地上的6G基站与5G基站也不同，但6G时代的到来并不意味着全部替代原有基站，这将是一个逐步进行、平缓过渡的过程。”乔秀全说。

总而言之，6G并非5G与卫星网络的简单相加，6G实现的全球网络覆盖要求更多技术的融合和创新。

更丰富的应用场景

目前通信技术的应用多停留在消费层，“未来5G、6G将逐渐实现产业应用”。乔秀全认为，煤矿等特殊作业环境中，5G已经展现出从信号弱的地下向地面高速传输数据的优势。随着6G传输速度的进一步提高，通信技术的产业应用将更普遍，甚至成为“刚需”。

5G时代，终端和基站之间通信的接口时延降低至1毫秒，端到端的时延低至10毫秒，但依然难以达到工业应用对时延的严苛要求，即端到终端时延0.02毫秒，端到端时延0.1毫秒。赵志峰指出，虽然极简协议、极少存储转发和极少转换等方案一定程度上解决了部分时延问题，但通信领域的整体技术体系还面临挑战，需要对终端的软硬件和网络的接入进行重新设计，否则工业互联网等场景对网络的应用需求仍然难以解决。

6G或可加速、催生一批新应用，之江实验室博士余显斌介绍，自动驾驶就是其中之一。全球数百万联网的自动驾驶汽车在6G网络下协同运行，将使运输和物流更加高效；同时，6G时代将实现厘米级的精准定位，与不断发展的感应、成像等技术集成，将催生海量新应用，比如全息视频通话、沉浸式购物、远程全息手术等业务。

进入6G时代，“虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术将通过可穿戴显示器、传感设备、网络与人类感官无缝集成，甚至替代智能手机的一部分功能，成为人类娱乐、生活和工作的主要工具。”余显斌说。

乔秀全举例，远程全息技术在6G时代可以通过实时捕获、传输和渲染技术，将身处不同地方的人的3D全息影像传送到同一位置，实现超时空交流沟通。“超时空交流让人们不仅拥有视觉、听觉，还可以拥有触觉、味觉、嗅觉等。”

乔秀全等在近日发表的一篇有关6G愿景的论文中提到，6G应用的特点可以简单概括为全息、全感官、虚实结合、智能化。“对算力的要求是6G有别于此前其他通信技术的明显特点。”该论文作者之一、北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室网络管理研究中心主任李文璟说。

去中心化的网络架构

5G的网络架构中，要实现计算，任务需要在基站、云中心/数据中心、终端“跑一圈”，难以满足用户即时即刻的要求。

李文璟介绍，基于当前的网络架构，全息通话等技术将面临超长的延时，大大降低了用户的体验感。此外，略显笨重的终端设备也增加了普及难度。为了解决这一问题，课题组成员提出“赋予终端计算能力”“算网融合”的想法。

“计算任务的下放意味着任务的转移，要求终端设备间具有识别可用设备和协作的能力。同时，这或将直接降低终端设备的体积，更有利于新一代通信技术的应用。” 乔秀全说。

李文璟强调，并非所有的计算任务都会下放到终端，任务下放与否取决于算力是如何度量的。以前用快/慢描述算力的时代将改写，6G技术将细化算力度量标准。

此外，复杂任务下放的过程将伴随分解的过程，而后分发给不同节点进行计算。“这一过程中，需要解决算力调度和安全问题。” 李文璟说。

赵志峰表示，现有的移动通信网络较为封闭，缺乏体系化的内生安全设计。同时，通信安全设计局限于用户认证、计费和通信加密，缺乏应对5G时代安全风险的对策。6G时代需要将计算机网络的安全体系与移动通信的安全体系进行融合，不仅要解决用户的认证问题，还要解决安全问题。