如果 6G 按計劃發(fā)揮作用，它將為許多垂直細分市場帶來好處。

6G的推出將為很多問題的重大變革和可能性打開大門，但這項技術是否如宣傳的那樣，需要大規(guī)模的協(xié)作努力、對基礎設施的巨額投資，還需要解決一些沒有先例的問題。 多家公司已經在研究 6G 技術，目標是最大下載速度達到每秒 1 太比特 (Tb/s)，延遲小于 0.1 毫秒，比 5G 提高了 100 倍。如果按計劃順利進行，6G將徹底改變我們的日常生活和許多垂直行業(yè)，包括農業(yè)、智能交通、娛樂、醫(yī)療、工業(yè)領域、公共安全和智慧城市。它還將促進人工智能、VR/AR、語音和大數(shù)據(jù)連接的發(fā)展。 英飛凌科技公司杰出工程師 Steve Hanna 表示：“6G 網絡的新功能將開啟機器人、醫(yī)療保健和工業(yè)應用領域的新應用?！?“但這些新應用也帶來了新的、更高的風險。成功的攻擊不僅可能造成不便，還會帶來安全風險。

對于機器人等實時應用程序，僅僅延遲消息的到達就可能會造成災難性的后果。為了應對這些挑戰(zhàn)，6G 供應商需要通過網絡彈性、可信計算和后量子加密解決方案來提高其安全能力。” 盡管如此，通往 6G 的道路比大多數(shù)公司愿意承認的更具挑戰(zhàn)性。最大的問題是，這些障礙能否在 2030 年之前克服，屆時計劃將正式開始推出。

?愿景和優(yōu)勢

如果 6G 按計劃發(fā)揮作用，它將為許多垂直細分市場帶來好處。例如，在智能交通環(huán)境中，支持 6G 的自動駕駛汽車將提供便利和其他好處。V2X/智能基礎設施連接有助于消除可避免的碰撞，并通過優(yōu)化城市交通管理提高駕駛效率。與此同時，6G 智慧城市支持將幫助救護車克服交通堵塞等問題，縮短前往最近醫(yī)院的時間。最終，交通事故和碰撞可以減少到幾乎為零。 然而，要通過智能交通實現(xiàn)更高的效率、便利性和其他優(yōu)勢，還需要一些必備條件，包括全面集成完全聯(lián)網的自動駕駛汽車、實時連接到云端、實時更新的地圖系統(tǒng)、功能齊全的V2X/蜂窩網絡-V2X（C-V2X）和智能城市/智能基礎設施。許多人認為，使這一切成為可能的關鍵構建模塊是 6G，它能夠實現(xiàn)速度和低延遲，從而確保實時連接而不會造成停機。自動駕駛需要的不僅僅是ADAS和AI，它需要超高速的云連接。

圖 1：基于云的汽車服務包括更高的安全性、更好的車內體驗、高清地圖和其他遠程服務。來源：恩智浦和 ABI 研究。

隨著互聯(lián)醫(yī)療保健的發(fā)展，它也將期待用于遠程機器人手術的 6G 連接的到來，其中連接必須快速且無中斷?？煽啃允菑娭菩缘?。對于遠程外科手術來說，即使互聯(lián)網中斷幾秒鐘也可能造成災難性的后果。 在這里，整個基礎設施和供應鏈——從高速 6G 芯片到可靠的網絡設備——需要完美地協(xié)同工作。成功部署將使來自世界任何地方的患者，包括欠發(fā)達、偏遠地區(qū)，獲得最好的健康和技術護理。 高速連接有可能支持生命體征監(jiān)測、人工智能、增強現(xiàn)實和機器人技術（包括外骨骼）的全面集成，從而使醫(yī)療專業(yè)人員能夠在全球范圍內進行合作。此外，可以共享知識和技術，以便為患者取得更好的結果。 是德科技6G 營銷總監(jiān) Sarah LaSelva 表示：“6G 將擁有比 5G 更好的性能和更快的數(shù)據(jù)速率，這將不可避免地催生新的應用?！?“然而，在現(xiàn)階段的開發(fā)階段，要選出一款能夠成為 6G 殺手級應用的工具是很困難的。

6G的目標是宏偉的。它們的設計目標是影響廣泛，影響更多垂直行業(yè)和應用，并改變人類生活的整體質量?！?6G 的最大影響可能與優(yōu)化有關。LaSelva 表示：“隨著人工智能技術的進步和人工智能原生網絡的市場前景不斷擴大，6G 的目標是以仍然難以掌握的方式優(yōu)化它所涉及的一切?！?“6G 將通過為更多事物添加無線連接來連接人類世界、數(shù)字世界和物理世界——從物聯(lián)網傳感器到可穿戴設備，再到工廠中的機器。這會產生更多可以輸入人工智能算法的數(shù)據(jù)，不僅優(yōu)化我們的無線系統(tǒng)的運行方式，還優(yōu)化與之相連的一切?！?2022年，三星展示了6G速度，在室內30米距離處達到12 Gbps，在室外120米距離處達到2.3 Gbps。另外，愛立信一直致力于新頻譜技術的研究，包括支持 7 至 15 GHz 頻率的厘米波 (cmWave)。全球許多組織和大學也在進行6G研究。 如果這一計劃取得成果，這可能會給整個通信行業(yè)帶來福音。市場研究公司 Fact.MR 預計 6G 收入到 2033 年將達到 3000 億美元。但能否實現(xiàn)這一潛力將取決于多種因素，從用戶體驗和采用到基礎設施建設。

?6G 更新

下圖 2 中 5G 和 6G 的比較顯示 6G 正在以多種方式突破技術極限。除了速度和延遲的改善外，6G還將帶來帶寬、效率、可靠性和網絡覆蓋范圍的改善，顯著增強用戶體驗。

圖2：5G和6G屬性對比。來源：“用于自動駕駛的 6G V2X 技術和協(xié)調傳感”

標準和聯(lián)盟

截至目前，6G 還沒有普遍制定的標準。然而，全球各地正在組建多個 6G 聯(lián)盟。 電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟 (ATIS) 與定義 5G 標準的 3GPP 合作，正在嘗試定義 6G。其成員包括許多科技巨頭，如 AT&T、思科、戴爾、愛立信、谷歌、惠普、華為、是德科技、LG、諾基亞、NTT Docomo、高通、三星、T-Mobile、Verizon 等。 此外，北美的 ATIS Next G 聯(lián)盟與 6G-IA（歐洲）、5G 論壇（韓國）和 Beyond 5G 推廣聯(lián)盟（日本）簽訂了合作協(xié)議。韓國已宣布其 K-Network 2030 計劃，其中包括到2028年推出6G網絡商用服務。其他地區(qū)也啟動了6G研究計劃，以幫助推進6G進入商用市場。北美Next G聯(lián)盟正在與美國積極討論。 印度電信部 (DoT) 成立了巴拉特 6G 聯(lián)盟 (B6GA)，以支持公共和私營公司、學術界、研究機構和標準組織之間的合作。

該聯(lián)盟在 2023 年 6 月舉行的國際電聯(lián)日內瓦會議期間向聯(lián)合國國際電信聯(lián)盟（ITU）提交了有關 6G 技術框架的意見。其他區(qū)域研究團體和組織也已開始以制定 6G 指南和標準為目標。 聯(lián)合國國際電信聯(lián)盟 (ITU) 無線電通信部門 (ITU-R) 及其 ITU-R IMT-2030 著眼于 2030 年以后。在該框架的初步建議草案中，列出了六種使用場景。它們是沉浸式通信、海量通信以及超可靠和低延遲的通信。新增了三個，包括泛在連接、人工智能與通信集成、傳感與通信集成。 最終，供應鏈中的各個參與者——6G芯片開發(fā)商、設備和基礎設施提供商、軟件開發(fā)商和硬件制造商——需要共同努力，以避免6G碎片化。與此同時，企業(yè)或獨立或合作，力爭成為領跑者。 ?

6G 障礙

6G 的成功實施不會一帆風順，有許多障礙需要克服。明顯的障礙將是建設網絡和移動 6G 基礎設施。盡管 6G 可以建立在 5G 的基礎上，但從 4G 到 5G 的遷移需要很長時間，并且仍在不斷發(fā)展。建設6G基礎設施的成本肯定是非常高的。此外，包括頻譜分配和許多網絡問題需要解決。

?太赫茲波

實現(xiàn)兼具可持續(xù)吞吐量和靈活性特點的太赫茲波將具有挑戰(zhàn)性，整個6G供應鏈的成熟需要時間。 除了 5G、5G+ 和 6G 毫米波應用面臨的基本技術挑戰(zhàn)之外，信號容易受到天氣或任何固體（例如窗戶和墻壁）的干擾，該行業(yè)仍然缺乏需要 6G 功能的殺手級應用，此外，在芯片和小芯片之間以高出兩個數(shù)量級的數(shù)據(jù)速度智能傳輸大量數(shù)據(jù)將面臨挑戰(zhàn)。當然，從架構上定義從設備到邊緣再到數(shù)據(jù)中心的最佳計算平衡也至關重要。此外，消費者對安全、安保和隱私的擔憂將影響技術的接受程度，從而影響技術的采用。

圖 3：6G 時間表 來源：愛立信

?6G測試

6G測試是另一個不容忽視的重要領域。此外，在一個地點成功實施 6G 并不意味著它可以擴展，這有助于解釋為什么一些國家的 5G 速度比美國更快，因為美國的覆蓋面積要大得多。對于 6G，可靠、不間斷的“24/7”網絡服務的期望可能需要花費大量的時間和精力才能實現(xiàn)。 Keysight 的 LaSelva 指出，要在 6G sub-THz（100 至 300 GHz）頻段實現(xiàn) 100 Gbps 或更高的高數(shù)據(jù)吞吐量性能，可能需要利用高階調制以及 10 至 30 GHz 的寬甚至極端占用帶寬?！爸С謱捳{制帶寬需要非常快速的模數(shù)轉換器 (ADC) 和具有高動態(tài)范圍和線性度的數(shù)模轉換器 (DAC)，以解決高峰均比的候選 6G 波形。IF/RF/THz 無線電硬件和通道損傷將在寬調制帶寬上引入顯著的幅度和相位損傷，這可以通過接收機基帶均衡算法來解決。

然而，這種方法需要高時鐘速率和高度實現(xiàn)并行化，這會快速消耗基帶資源?！?測量這些寬帶高速系統(tǒng)的誤差矢量幅度 (EVM) 性能需要高性能測試系統(tǒng)，配備極高速任意波形發(fā)生器 (AWG) 和數(shù)字示波器，以生成和分析具有低殘余 EVM 的寬帶波形表現(xiàn)，她說?！袄纾琄eysight M8199A AWG 的采樣率高達 128 GSa/s，四個通道的模擬帶寬為 70 GHz，而該公司的 UXR 數(shù)字示波器的采樣率高達 256 GSa/s，四個通道的模擬帶寬為 110 GHz 。這些儀器為 6G 研究奠定了亞太赫茲測試臺的基礎，使工程團隊能夠評估和測量他們的高速 6G 技術?！?/p>

?安全性

隨著速度的提高和連接的增多，網絡風險的水平也會增加。 在 Next G Alliance 報告《6G 系統(tǒng)的信任、安全和彈性》中，可信網絡的組織是一個生命周期，其中包括對安全性、隱私、可靠性、可用性和功能安全的強有力保證。網絡部署過程應經歷標準化、設計、開發(fā)和集成階段。

圖 4：值得信賴的網絡組織是一個生命周期，其中包括對安全性、隱私性、可靠性、可用性和功能安全性的強有力保證。 來源：Next G 聯(lián)盟的“6G 路線圖” ?

對芯片的影響

? 6G發(fā)展的性能要求將對未來的芯片和IP產生重大影響。其中一些障礙包括芯片、IP、小芯片和電源管理的混合。 Schirrmeister 表示：“覆蓋范圍、成本和功耗是從 5G 過渡到 5G+，并最終過渡到 6G 的重要驅動因素?！?“在所選頻譜和波束成形等技術的推動下，建筑滲透率顯著阻礙了 5G 覆蓋和室內使用。大多數(shù)芯片將基于小芯片，因為不同技術節(jié)點的混合和匹配可能是最好的方法。這一策略可以實現(xiàn)更高的頻譜，并降低為蜂窩網絡供電的設備成本不斷上升，同時仔細管理電力?！?從片上網絡（NoC）的角度來看，海量數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)局部性和計算需求將推動協(xié)議和帶寬需求。 “最重要的是，跨小芯片和相關一致性方面，正確組合 NoC 將確定對 NoC 特性、內存、芯片間控制器和 PHY 的要求。

小芯片對于 6G 應用至關重要，因為它們將允許開發(fā)人員為設計的各個部分組合最合適的技術節(jié)點?？紤]用于 HPC 型數(shù)據(jù)計算的先進 3nm、2nm 及更高技術節(jié)點，結合 RF 方面最合適的技術節(jié)點?！?簡而言之，6G 將有多個戰(zhàn)線需要征服，包括實現(xiàn)預期的速度。以 5G 為例，我們看到北美的峰值下載速度為 3.3 Gbps。平均速度要低得多，距離 5G 規(guī)范中的 10 Gbps 目標還很遠。實現(xiàn) 1 Tbps 將更具挑戰(zhàn)性，而且很可能需要更長的時間。 展望未來，數(shù)據(jù)管理是另一個需要更多研發(fā)的領域，因為更多的數(shù)據(jù)將以更高的速度生成。反過來，這將直接影響數(shù)據(jù)存儲要求、網絡安全、流量管理和分析。如果做得不正確，時間、精力和成本都會增加，同時 6G 網絡效率也會低下。

?結論

? 6G 背后的勢頭強勁。雖然該技術提供了許多好處，但成功部署的障礙也不容忽視。其中一些障礙包括實現(xiàn)太赫茲波、6G 基礎設施、6G 芯片的開發(fā)、測試和網絡安全。此外，6G 供應鏈、可擴展性和海量數(shù)據(jù)管理的協(xié)調也可能具有挑戰(zhàn)性。 到 2030 年實現(xiàn) 6G 是一個雄心勃勃的目標。到達那里可能會很棘手。目前尚不清楚 6G 最終是否會成為所有人都可以使用的無處不在的網絡，或者它是否會成為具有各種速度和修改規(guī)格的區(qū)域網絡的集合。

編輯：黃飛

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