下一代移動信息產業——6G
第一代移動通信技術誕生于1981年,是一種和有線通信一樣基于模擬信號的通信方式,代表終端為摩托羅拉的手提電話。第二代移動通信技術誕生于1992年,就是手機的第一個無線系統——GSM。GSM全稱叫做全球移動通信系統,是歐洲電信標準組織ETSI制訂的一個數字移動通信標準。和第一代移動通信技術相比,第二代移動通信技術的最大突破在于從模擬傳輸變成數字傳輸,是通信技術的一次數字化革命。
第三代移動通信技術誕生于2001年,當時在全球擁有三個通信標準,分別是歐洲的WCDMA、北美的CDMA2000和中國的TD-SCDMA。 和第二代移動通信技術相比,第三代移動通信技術具有更快的通信速率,達到了14.4Mbps,可以滿足基本的多媒體業務需求。第三代移動通信技術還成就了一家公司的崛起——蘋果公司,其智能手機iPhone 3G于2008年6月10日面世,在世界移動通信領域產生了顛覆性的影響。
第四代移動通信技術誕生于2011年,其使用全球統一的3GPP組織推出的LTE/LTE-Advanced通信標準,是一種與第三代移動通信技術完全不同的技術,使通信速率從10Mbps數量級提高到100Mbps數量級。第四代移動通信技術基本滿足了人們所有的互聯網需求,包括使用移動終端進行在線游戲、觀看視頻、觀看直播等,實現了和無線網絡相似的體驗,也催生出了更先進的智能手機。
第五代移動通信技術誕生于2020年,相關的技術革新主要表現在三個方面:1. 提升第四代移動通信體驗;2. 支持虛擬現實、自動駕駛等超前技術;3. 使物聯網技術趨于成熟。第五代移動通信技術擁有1000Mbps數量級的通信速率,使其產生的影響已經超越了個人應用的范疇,成為國家基礎設施的一個重要組成部分。
從1G到5G的發展進程可以看出,移動通信技術的迭代頻率類似于摩爾定律,大約為每10年更新一次。事實上,半導體行業在摩爾定律推動下的發展,從某種程度上造就了移動通信技術穩定的迭代速度。此外,通信技術的革新還存在著一種“單數規律”,簡單來說就是每個單數代的移動通信技術較前一代都是顛覆性的革新,而每個偶數代的移動通信技術都是對前一代技術的補充完善。按照這種規律,在2030年左右,第六代移動通信技術——6G將會出現。
第六代移動通信技術將是第五代移動通信技術的延伸,其關鍵技術稱為太赫茲傳輸。太赫茲頻段的傳輸能力可以使6G的通信速率比5G提升100倍,使網絡延遲從毫秒級降到微秒級,還能克服當前通過提高基站密度、提升芯片容量等依靠硬件水平提高通信能力的局限性。太赫茲擁有波長短、穿透性強的特點,可以使6G定位技術的室內精確度達到10厘米數量級、室外精確度達到100厘米數量級,可以滿足密集城區覆蓋和特殊場景下的各種通信需求。第六代移動通信技術可同時接入數百至數千個無線連接,網絡容量預期可達5G基站的1000倍。
第六代移動通信技術可以將地面通信、衛星通信和海洋通信連接成一個整體,有望實現通信網絡對全球每個角落的覆蓋,像沙漠、海洋、無人區等通信盲區也會被信號覆蓋。除此之外,第六代移動通信技術還將催生出通用全息影像、智能交互、觸覺互聯網、多感官混合現實、機器間協同等新興產業。
國際通信組織3GPP計劃在2023年啟動6G的標準化研究工作,計劃到2028年初步實現6G的商業化運營。不過,各國關于6G技術的研究其實早已開啟。2018年1月,美國國防高級研究計劃局與SRC公司、紐約大學坦登工程學院等組織聯合開展了“大學聯合微電子學項目”,啟動了對太赫茲與感知融合技術的研究工作。同年,芬蘭開始了6G相關技術的研究,并在2019年3月底舉行了關于第六代移動通信技術的國際高級會議。2020年11月16日,北美電信組織ATIS成立了“下一代通信技術聯盟”,將于2021年正式啟動對第六代移動通信技術的研發。韓國也計劃在2025年之前投資2200億韓元研發6G技術,并預計在2028年實現6G網絡的商業運用。企業方面,LG預計在2029年開始商業運用6G技術,三星預計在2028年開始商業運用6G技術。
我國對6G的研發也開始于2018年。2019年,我國教育部、工信部、中科院等多個部門召開相關會議,宣布成立了“國家6G技術研發推進工作組”和“國家6G技術研發總體專家組”。2020年11月,我國成功發射了全球第一顆6G試驗衛星,并在太空中開展了一系列的試驗。2021年6月,我國發布了《6G總體愿景與潛在關鍵技術》,深度剖析了6G的應用場景,為我國6G技術的發展打下了堅實的基礎。業內企業也對6G時代的到來充滿信心,華為輪值董事長徐直軍表示,華為預計在2030年將6G技術投向市場。
第六代移動通信技術將通過萬物智聯的方式影響很多產業的發展方向,其中比較有代表性的產業和業務主要包括:
虛擬現實產業:第六代移動通信技術將催生沉浸式云擴展現實技術,通過云內容、云渲染、云空間計算等方式降低擴展現實終端的計算負荷和能耗,擺脫了線纜的束縛,使擴展現實終端變得更輕便、更沉浸、更智能,更利于元宇宙的開發建設。
物聯網產業:第六代移動通信技術將使越來越多的個人和家用設備、城市基礎設施、交通工具、機器人等機械物品成為智能終端,可以高效、精準地利用資源,實現高效控制與高精度定位,實現萬物智聯,創造智慧型人工智能系統。
工業互聯網產業:第六代移動通信技術可以將使機器、產品、人員和系統智慧化相連,衍生出自動化水平較高的智能工廠。智能工廠的表現形式主要為機器人在工廠車間自主移動并進行生產輔助工作;產品與機器產生“交流”,并自行發起生產環節;當設備發現自身需要維修時,會自動通知維護團隊等等。通過智能工廠,企業將能夠更高效、更靈活并以更低的成本進行生產活動。
汽車電子產業:第六代移動通信技術是自動駕駛汽車在全場景、全工況下落地上路的關鍵技術。6G技術可以實現幾乎沒有時延的車聯網通信,車輛可以通過配備的傳感器判斷周邊環境、生物體等的狀態,避免碰撞或人員受傷。此外,車路協同技術也將得到很大程度的發展,可以通過實時路況與云計算融合的方式,實現智慧交通的構建。
信息通信產業:第六代移動通信技術將為信息通信產業帶來全息通信、感官互聯、通信感知等創新技術。長久以來,視覺和聽覺一直是信息傳遞與接收的主要方式。第六代移動通信技術將推動信息的三維動態交互式傳遞,打破虛擬場景與現實場景之間的界限,滿足人們更高的溝通需求。同時,第六代移動通信技術還將促使觸覺、嗅覺和味覺參與到通信環節中,讓信息傳遞在健康醫療、應用學習、生活娛樂、生產辦公和情感交流等方面更加真實有效。
6G時代將描繪一種星地一體融合的網絡模式,實現空天地一體化的全球信號無縫覆蓋,隨時隨地滿足安全可靠的“人機物”無限連接需求。有關6G時代的更多壯麗景象,未來可以在元宇宙里面尋找答案。
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