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聚焦之江实验室最新动态及媒体关注热点。

来源: 有问 宣传文化中心  作者: 盛汪淼芷  发布日期:2020-01-22

5G商用元年,带你探路6G和“太赫兹时代”

2019年11月,我国6G技术研发正式启动。海量连接、智慧网络、智能泛在,6G为科技和生活带来无限想象力。太赫兹通信,具备与光纤“媲美”的超高速传输能力,被认为是未来6G的关键技术之一。

之江实验室太赫兹通信项目团队拟采用光电混合的技术路线,并与轨道角动量OAM技术结合,以期实现高达1Tbit/s的通信速率,为我国6G发展打下坚实基础。在2015至2018年,项目负责人余显斌博士带领团队率先在300-500GHz频段实现了一系列超高速太赫兹无线通信,领跑国际。近日,余显斌博士在“有问”云上论坛解答了一系列6G相关的问题,带大家探路6G和“太赫兹时代”。


一、解码6G:万物互联的强大驱动


Q:6G是什么?和4G、5G相比,6G有什么不同?

6G,就是第六代移动通信系统。从4G,5G,到未来的6G,每一代的传输速度及性能指标都要比上一代超出一个数量级(10倍)以上。到4G为止,通信技术都还停留在消费型应用,5G和6G将逐渐走向产业型应用。5G时代已经开始万物互联了,6G将会是5G的更进一步。此外,从驱动力上来说,5G的驱动力来源于消费者不断增长的流量需求,以及垂直行业的生产力需求,而6G的驱动力来源于商业需求和社会需求。


Q:6G和5G最大的区别在哪?

首先,不论是传输速度还是各类性能指标,6G都将比5G提高10倍以上,比如,6G的网络容量较5G将大幅提升,6G的网络时延可达0.1ms,设备同步时延在1μs内。除了通信功能,6G还会附带非通信功能,比如提供计算、雷达、感知、定位等功能,定位精准度可达厘米级。

其次,5G的驱动力本质上来源于商业需求,而6G的驱动力来源于商业需求和社会需求,比如,让全球贫困人口、弱势群体和偏远的农村居民都能公平地享受到教育、医疗保健等服务。

此外,相比5G,6G具有更广的包容性和延展性,因此6G将不只是传统运营商的,而会在传统运营商之外产生新的生态系统。比如,由于引入频段越来越高,网络越来越密集,针对垂直市场的本地网络将越来越普遍,这些本地网络将由不同的利益相关者部署,从而驱动“本地运营商”模式,繁衍出新的生态系统。


二、探秘“太赫兹”:6G时代的关键技术


Q:太赫兹通信的技术难点是什么?

太赫兹波相对于毫米波,发射功率小,传输损耗大、频率选择性衰落很强。超高速通信信号对太赫兹信道中的强频率选择性和非线性极为敏感,导致信号在传输过程中会产生延迟、畸变和信噪比降低,这些因素都大大增加了太赫兹通信传输的难度。


Q:我国在这一领域的研究现状是怎样的?

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,在高速太赫兹通信方面取得了一定的前期研究成果。例如,2014年中国工物院基于电子固态器件在340GHz已经实现了3Gbit/s速率的50m通信传输,2016年浙江大学基于光电方式在400GH频段率先实现了超100Gbit/s的室内通信传输,这些都是国际第一代太赫兹通信系统的代表性成果。


Q:太赫兹的频率高,传输距离比较短。这是否意味着如果进入6G时代,我们需要建设比如今更加密集得多的基站?

太赫兹频率已经接近分子转动能级的光谱,很容易被空气中的水分子吸收,所以其在空间中的传播距离较短,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。从这个趋势上看,6G基站的“致密化”程度也将达到前所未有的水平。


Q:除了用来通信,太赫兹技术还能做什么?

除了通信外,太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术是太赫兹应用的两个主要关键技术。比如,在安全检测方面,借助太赫兹的穿墙透视能力,可以对墙后物体进行三维立体成像,探测隐蔽的武器、武装人员等。再比如,许多有机大分子、易爆品等对太赫兹波呈现出强烈的吸收和色散特性,利用太赫兹波特有的光谱特征可进行生物探测和危爆物品检测。


三、畅想6G: 智能泛在 未来可期


Q:预计何时实现6G商用?

从历史上看,移动通信系统大约每十年就会更新换代。2019年为5G商用元年,业内一致预计6G商用将在2030年左右实现。6G将具备‘宽带、泛在、智能’等特征,将是多网络一体化融合(空天地)、多种信息服务功能联合、超安全超可靠、高度智能化的超高速(速率达1Tbit/s)无线接入网络。


Q:能描述一下6G时代可能出现的情景吗?

除了网络体验更快之外,6G还可能给人们的生活、工作、学习带来很多新的变化,甚至催生很多新的产业。根据芬兰奥卢大学发布的全球首个6G白皮书,6G的愿景特征是泛在、宽带、智能。泛在:就是无处不在,6G服务将无缝覆盖移动用户;宽带:是支撑高速路的基本需求;智能:即为全人类和万物提供情景感知的智能服务和应用。

进入6G时代,VR、AR和MR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,替代今天的智能手机,成为人类娱乐、生活和工作的主要工具;根据白皮书,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,使大家如面对面坐在一起一样交流沟通;全球数百万联网的自动驾驶汽车在6G网络下协同运行,使运输和物流更加高效;6G时代分布式边缘云将空前繁荣,从而可释放终端的计算压力,使之更加低功耗和轻便;6G时代将实现厘米级的精准定位,其与不断发展的感应、成像等技术集成,将催生海量新应用。



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