當(dāng)全球正力拼2019年啟動5G商用服務(wù)，位于北歐斯堪的納維亞半島的芬蘭(Finland)已經(jīng)展開超越5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究了。不久前，芬蘭奧盧市(Oulu, Finland)邀請大批媒體記者前來體驗其針對6G網(wǎng)絡(luò)所啟動的研究與工作進展，我當(dāng)時立刻想到的是，我們連5G都還沒商用，又怎么能談?wù)?G呢?

不過，當(dāng)我一到達奧盧市，就開始意識到那只是一種象征——如同世界上其他地區(qū)一樣，奧盧市目前所展開的大部份工作都在推動5G、進行試驗以及尋找商業(yè)模式和使用案例。正如諾基亞(Nokia)供應(yīng)鏈負責(zé)人所說的，該公司已經(jīng)在全球各個城市出貨了數(shù)百萬套Airscale無線接取平臺，用于5G網(wǎng)絡(luò)的安裝。

芬蘭奧盧市(Oulu, Finland)鳥瞰圖(來源：EE Times)

然而，除了今天可能實現(xiàn)的移動網(wǎng)絡(luò)之外，還必須要有一個關(guān)于下一步的方向與愿景。這將意味著未來的一些出路，以及一個可望有助于獲得研究資助的象征。

Ari Pouttu

奧盧大學(xué)(University of Oulu)無線通信中心(Center for Wireless Communications)可信賴無線技術(shù)教授Ari Pouttu說：“這應(yīng)該稱為5G長程演進(LTE)還是6G?”他說他們很不得已地決定了6G這個名稱，而結(jié)果是為其旗艦級6Genesis計劃贏得了未來八年超過2.5億歐元(約2.91億美元)的資金。

這項計劃稱為“6Genesis—支持6G的無線智能社會與生態(tài)系統(tǒng)”(6Genesis — the 6G-Enabled Wireless Smart Society & Ecosystem)，專注于無線技術(shù)的發(fā)展、探索5G通訊技術(shù)的實施以及發(fā)展可能的6G標(biāo)準(zhǔn)。其主要目標(biāo)是透過進行具有測試網(wǎng)絡(luò)的大型試點，支持業(yè)界將5G標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入商業(yè)化階段，并進一步探索6G可能需要的基本技術(shù)組件發(fā)展——無論是任何可能，瞄準(zhǔn)無線連接等領(lǐng)域和分布式智能計算。除了人與人之間的溝通，該研究還將側(cè)重于設(shè)備、流程和對象之間的通訊。

芬蘭奧盧大學(xué)(University of Oulu)

近乎實時的連接能力

這確實是有關(guān)學(xué)術(shù)界跳脫框架的想法，并思考2030年的愿景。6Genesis計劃由奧盧大學(xué)與諾基亞、芬蘭VTT技術(shù)研究中心(VTT Technical Research Center of Finland)、阿爾托大學(xué)(Aalto University)、Business Oulu和奧盧應(yīng)用科學(xué)大學(xué)(Oulu University of Applied Sciences)共同合作。

Pouttu教授描述該計劃未來八年的愿景：掌握“近乎實時”(near-instant)且毫無限制的無線連接對于數(shù)據(jù)導(dǎo)向型(data-driven)社會的影響。這意味著必須考慮到無線連接、組件與電路以及分布式計算的要求，從而在無線連接無處不在的社會各領(lǐng)域，滿足對于人工智能(AI)相關(guān)應(yīng)用的期待。

Pouttu說：“人與人之間已經(jīng)互連了，因此，5G或6G的承諾將是連接更多對象。從延遲來看，5G的近乎實時連接仍未完全解決：對于某些(時間要求嚴(yán)格的)應(yīng)用而言，毫秒(ms)級的延遲還不夠好，因此還有很大的潛力可以升級通訊能力。”

Pouttu補充說，當(dāng)您開始需要處理大量資料時，一開始就能達到TB/s級的通訊速率。而當(dāng)增加數(shù)據(jù)速率時，需要同樣提高頻率——其范圍從100GHz直到Terahertz (THz)頻率。

Pouttu說：“為此，由于無線信號無處不在，距離將因此縮短。我們將需要開始尋找提供空中傳輸(OTA)通訊的全新方式。這可能意味著超寬帶無線還是OFDM的復(fù)興?”

Pouttu表示，已經(jīng)有人認為未來10年每個人將有1,000個無線電。當(dāng)您進入這個領(lǐng)域時，組件和電路技術(shù)將成為重要主題，也可能需要對于材料科學(xué)的新思考。

該計劃所關(guān)注的一個研究領(lǐng)域是滿足更多數(shù)據(jù)導(dǎo)向的近乎實時連接能力需求所需要的“移動邊緣智慧”。分布式計算將變得更加重要，尤其是多接取移動邊緣計算。

Pouttu指出，許多計算都將在邊緣完成，目前的手持式設(shè)備本身即已完成了大量建模。例如Apple最新推出的iPhone手機，即可看出這一趨勢已經(jīng)發(fā)生在A12仿生芯片了。

奧盧大學(xué)無線電工程教授Aarno Parssinen表示，開始思考下一代技術(shù)非常重要，因為技術(shù)可能需要很長時間才能發(fā)展成熟。他說：“我們的開發(fā)時間表就不是以季來算——對我們來說，10年其實已經(jīng)算是短的時間架構(gòu)了。”

Aarno Parssinen

Parssinen說：“如果你觀察毫米波(mmWave)，它最初的基本原理可能是在2000年左右的時間完成的，但是業(yè)界一直到10～15年后才算開發(fā)到成熟的程度。即便如此，5G mmWave在實施上還比它困難10倍。相同的基本原理可能適用，但其尺寸會越來越小。隨著天線變得越來越小，周圍的電子組件越來越多，到了THz級通訊時將變得更加困難。”

Parssinen還說目前我們還沒有充份的晶體管技術(shù)得以因應(yīng)THz頻率挑戰(zhàn)。

針對未來的5G和6G開發(fā)，Parssinen表示感興趣的區(qū)域?qū)?00GHz到1THz。其間將有如此多的頻率可用，因而可能包含龐大的數(shù)據(jù)量。數(shù)據(jù)的密集不僅出現(xiàn)在信息技術(shù)中，同時也發(fā)生在無線傳輸。

Parssinen說：“我們必須提出一個有效的解決方案，讓這些頻率合理且實際可用。我們需要做一些尚未真正完成的事情。但那就是科學(xué)的目的。目標(biāo)就是在可讓電波天文學(xué)(radio astronomy)和其他科學(xué)或一些非常嚴(yán)苛的應(yīng)用取得重大進展的頻率上創(chuàng)造新事物?，F(xiàn)在，重點是將其用于價格合理的小型設(shè)備商用化，以及如何讓無線電信號在此環(huán)境中傳播。”

因此，無線電、電子組件和材料，將成為未來8年該計劃面臨的巨大挑戰(zhàn)。

5G測試網(wǎng)絡(luò)

但在6G實現(xiàn)之前，還得先著眼于即將推出的5G網(wǎng)絡(luò)。這也是該計劃工作的重要部份，其中包括由奧盧大學(xué)和VTT營運的5G測試網(wǎng)絡(luò)(5GTN)，并由諾基亞及其核心網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品提供支持。目前還有大約25家合作伙伴也參與這項計劃贊助。

共同資助芬蘭奧盧5G測試網(wǎng)絡(luò)的合作伙伴

5GTN理論上是5G研究的驗證平臺，同時也是合作伙伴研發(fā)和試驗的測試臺，合作伙伴可以使用其技術(shù)以及保健和公共服務(wù)。該測試網(wǎng)絡(luò)位于大學(xué)的中心位置，企業(yè)可以使用其SIM卡連接至該網(wǎng)絡(luò)。這讓產(chǎn)品開發(fā)人員可以存取網(wǎng)絡(luò)上的所有功能和接口，以測試其技術(shù)原型，同時讓想要試用服務(wù)的其他企業(yè)也能從利用5G網(wǎng)絡(luò)中受益。

芬蘭奧盧市的5G測試網(wǎng)絡(luò)

該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使用3GPP指定的演進封包核心元素和LTE無線接取技術(shù)，并特別強調(diào)基于小型基地臺(small cell)的解決方案。5GTN計劃團隊還可提供頻率授權(quán)。它目前有許多項目正積極進行中，包括照護、保健和健身、家庭數(shù)字醫(yī)療(e-health)、媒體制作和發(fā)行，以及使用5G的諾基亞自動化工廠。

可用于存取奧盧大學(xué)5G測試網(wǎng)絡(luò)的SIM卡

6G離我們還有多遠?

當(dāng)我們知道5G還有很多工作尚待完善之際，有人已經(jīng)開始在談?wù)?G，這很容易讓人抱持懷疑態(tài)度。曾經(jīng)在西班牙電信公司(Telefonica)任職長達17年、目前是英國政府國際貿(mào)易機構(gòu)的首席科學(xué)顧問Mike Tele說：“我認為現(xiàn)在討論6G只是一種轉(zhuǎn)移注意力(red herring)的方式，至少在2020-2022年之前都不值得太過于投入。我們現(xiàn)在需要的是先看看5G客戶的真正需求然后推出5G。”

然而，世界各地已經(jīng)在為下一代網(wǎng)絡(luò)各方面展開工作了，科學(xué)家和研究人員也已經(jīng)在思考這些挑戰(zhàn)，因為它是必須在某個時間點之間及時展開的任務(wù)。例如，據(jù)悉中國已經(jīng)在去年底開始研究下一代移動通訊——即6G了。此外，國際電信聯(lián)盟(ITU)還有一個焦點小組，負責(zé)研究前進2030年的下一代網(wǎng)絡(luò)之骨干技術(shù)。半導(dǎo)體研究聯(lián)盟(SRC)則設(shè)有融合THz通訊和感測中心(Center for Converged Terahertz Communications and Sensing)，致力于開發(fā)未來的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施，為終端用戶提供1～100Gb/s的速率，以及具有100～1,000個同步獨立調(diào)變的波束和數(shù)十個Tb/s的中心容量。

Pouttu接著說，這只是人類對于一項技術(shù)任務(wù)的好奇心。“找到更好的辦法來完成任務(wù)。不要擔(dān)心應(yīng)用或業(yè)務(wù)——因為還有其他人也這樣做。我們是工程師，總是有著好奇心。”