據(jù)麥姆斯咨詢介紹，手機(jī)通信系統(tǒng)通常每十年更新一次，目前，5G通信正在全球推廣，是時候?yàn)?030年規(guī)劃6G通信了！

賽道已然開啟

近日，蘋果公司針對6G無線技術(shù)發(fā)布了相關(guān)工作崗位的招聘啟示，蘋果在招聘信息中提到，該部門的使命是研究和開發(fā)下一代無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，蘋果需要對高頻（GHz、THz）領(lǐng)域無線通信技術(shù)、智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的無線系統(tǒng)等方面都比較熟悉的人。而在工作經(jīng)驗(yàn)需求方面，蘋果提到了邊緣計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、定位、測距等等。

事實(shí)上，全球很多國家2020年就開始了6G通信的實(shí)質(zhì)工作，已經(jīng)投入了超過10億美元。中國發(fā)射了一顆衛(wèi)星進(jìn)行了可能性試驗(yàn)。芬蘭、韓國和中國在研究將成為6G核心的太赫茲電子器件方面特別活躍，而印度等其它國家也取得了出色的研究成果。

支持芬蘭及其合作伙伴的歐盟研究經(jīng)費(fèi)超過了3.5億美元，顯然這是動真格的。盡管很多東西幾乎還沒有確定（甚至頻率），但是關(guān)于6G的目標(biāo)和挑戰(zhàn)可以說是雄心勃勃。英國知名研究公司IDTechEx在本報告中對未來20年的6G通信及其發(fā)展進(jìn)行了深入調(diào)研和評估。

6G無線技術(shù)需求

遠(yuǎn)超5G的期待

5G的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了智能手機(jī)及個人電子產(chǎn)品的需求。6G更是如此，物聯(lián)網(wǎng)通信的意義可能比人際通信更重要。因?yàn)椋澜缈梢曰ヂ?lián)的“物”，遠(yuǎn)超人口數(shù)量！

6G的基本功能和規(guī)范至少應(yīng)包含傳感、定位、邊緣計(jì)算、高清成像，當(dāng)然，還有通信的需求。對人類來說，6G的反應(yīng)時間幾乎是瞬時的。第一次，移動設(shè)備將沒有cell-to-cell的切換，不會再有服務(wù)丟失的問題。

大幅的改善

為實(shí)現(xiàn)雄心勃勃的6G目標(biāo)，需要重點(diǎn)關(guān)注六個參數(shù)：
● 首次真正意義上無處不在的3D覆蓋，萬米高空、太空以及水下。
● 數(shù)據(jù)速率超過100 Gbps，100倍的超高容量。
● 無功耗或低功耗、低成本的邊緣設(shè)備。
● 始終低延遲，響應(yīng)速度<1 ms。
● 可靠性99.99999%，安全、私密、迅速恢復(fù)能力。
● 每平方公里1000萬臺設(shè)備的大規(guī)模連接。

躍入“太赫茲間隙”

6G的關(guān)鍵參數(shù)至少將比5G好十倍，主要是因?yàn)轭l率將至少高出十倍。這意味著未分配的275 GHz到10 THz太赫茲波段。這是物理學(xué)的“狂野西部”，這個頻段的組件很少，產(chǎn)生的信號也很微弱，被工程師們稱之為“太赫茲間隙”。

5G vs. 6G設(shè)備的硬件性能

為此，最初的實(shí)驗(yàn)通常在相對更容易的一端進(jìn)行——100~300 GHz。美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）提出在116~246 GHz之間的一些頻段上正式設(shè)置“實(shí)驗(yàn)區(qū)”。6G的推出可能會像5G一樣，先從相對容易的頻率（275 GHz？）開始，之后再遷移到具有挑戰(zhàn)性的更高頻率（1 THz），以獲取最高的性能。

最終的太赫茲頻率不太可能高于1 THz，因?yàn)樵谀侵螅ㄊ拇髿馑p會上升到嚴(yán)重的水平，而且相關(guān)組件的開發(fā)也將變得極具挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在的問題，未來的商機(jī)

● 太赫茲（THz）頻譜位于微波和紅外線之間，但由于其能量低，科學(xué)家一直很難發(fā)揮其潛力。

● 用于更高頻率的前端和調(diào)制解調(diào)器芯片。競爭技術(shù)包括GaAs、GaN、InP、SiGe、全耗盡絕緣體上硅（FD-SOI）CMOS。

● 前程/回程：超高容量連接，可利用太陽能連續(xù)飛行5年的高空太陽能無人機(jī)。中國、德國/法國、英國和美國已經(jīng)在空中進(jìn)行了連續(xù)飛行數(shù)周的試驗(yàn)。其中一些將是無人駕駛飛艇，法國/意大利研發(fā)的新一代平流層飛艇Stratobus將于2021年發(fā)射，其繞艙體安裝的圓環(huán)會使飛艇旋轉(zhuǎn)，從而使其聚光太陽能板始終面對太陽。此外，也需要?dú)W洲和美國SpaceX公司正在部署的數(shù)萬顆近地軌道低軌衛(wèi)星。這些飛機(jī)和衛(wèi)星都非專門用于6G，但它們對于部署6G是必不可少的。

● 異構(gòu)硬件限制了到單一平臺的復(fù)雜集成。

● 邊緣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能。

● 三維網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜資源管理。

● 頻譜和干擾管理。

● 太赫茲大氣吸收。

● 太赫茲波束管理。

● 物理層安全。

● 太赫茲建模。

● 成本控制。

現(xiàn)在，我們能做哪些預(yù)測？

6G將首次通過信號提供能量，實(shí)現(xiàn)無電池設(shè)備。物與物的連接蓬勃發(fā)展到以數(shù)十億計(jì)，節(jié)點(diǎn)能量采集從無望到充足。憑借6G，傳感、定位和分布式智能首次成為基本概念和設(shè)計(jì)的核心。

許多所需要的基本新硬件還有待開發(fā)，例如，軟件可編程的超表面，足夠的太赫茲晶體管，以及能夠在平流層連續(xù)飛行五年的太陽能無人機(jī)等等。數(shù)以萬計(jì)的超低軌道衛(wèi)星必須部署，這將是一場爭奪國家利益的競爭。為此，政府和企業(yè)將投入數(shù)百億美元，以創(chuàng)造數(shù)萬億美元的可能收益。

那么，我們?nèi)绾卧谶@個非常早期的階段把握6G趨勢？IDTechEx提出，對于智能手機(jī)，可以利用IDTechEx關(guān)于5G技術(shù)的預(yù)測，并將時間線提前11年。5G和6G功能的重疊將相當(dāng)可觀，至少7年。

IDTechEx關(guān)于6G與5G智能手機(jī)出貨量的預(yù)測

材料供應(yīng)商的新機(jī)遇

高附加值材料供應(yīng)商將看到石墨烯和超材料在熱、光、電和電子功能方面變得非常重要。在5G中廣泛使用的lll-V族化合物將變得更加重要。還有價值數(shù)十億美元的器件和材料業(yè)務(wù)值得期待。

6G中廣泛應(yīng)用的材料將包括石墨烯和超材料（超級電容器、熱平衡、天線、超表面等）以及許多不同的lll-V族化合物（HEMT晶體管、THz二極管、襯底、能量收集、太陽能飛機(jī)等）。

2021~2041年發(fā)展路線圖

IDTechEx給出了邁向6G的可能路線圖。

2021~2041年6G發(fā)展路線圖預(yù)測

本報告以IDTechEx最暢銷的5G研究報告為基礎(chǔ)，通過多語言博士分析師的全球?qū)嵉卣{(diào)研，側(cè)重商業(yè)和市場發(fā)展，而非歷史或?qū)W術(shù)研究，報告的介紹形式主要是易于吸收的新穎圖表、表格和圖片等。

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