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5G前進演化 悄然向「6」

2024-07-20科技

7月15日上午,廣東部份高考錄取通知書透過無人機派送。

南方日報記者 鐘誌輝 張令 攝

人在家中坐,offer天上來……近日,廣東首封高考錄取通知書由無人機精準派送,廣東的快遞無人機正在深圳、中山、珠海、東莞、湛江等地試營運;在地上,武漢、廣州街頭出現的「蘿蔔快跑」自動駕駛網約車,引發熱議。

在北京的一間實驗室裏,還有一件裏程碑式事件轟動通訊科技界:國際第一個通訊與智慧融合的6G試驗網成功搭建,中國6G技術研發又向前行進了一步。快遞無人機和自動駕駛網約車,正在漸漸闖入我們的生活,但鮮有人知的是,它們未來會與實驗室裏的6G產生千絲萬縷的聯系。

●南方日報記者 姚翀

5.5G已來

對部份6G關鍵技術提前驗證

今年以來,低空經濟頻上熱搜。在廣東深圳,「空中的士」eVTOL電動垂直起降航空器實作了全球首條跨海跨城航線的公開演示飛行,將深圳蛇口郵輪母港到珠海九洲港碼頭原本3小時的地面車程縮短至20分鐘。

「空中的士」飛過江面、海面,自動駕駛網約車開始「闖入」更多人的生活,這些面向大眾的現場,讓人真切感受到「無人」世界即將到來。這些變化背後,有無形的5G網路技術在默默提供支持。

2019年6月6日,工業和資訊化部頒發5G牌照,中國進入5G商用元年。5年來,中國5G實作了令人矚目的規模化發展,截至目前,中國已建成全球規模最大的5G網路,5G行動電話使用者達8.89億,在全球5G使用者數占比超52%,5G套用創新案例超過9.4萬個,套用已融入到97個國民經濟大類中的74個。

5G的基本特性是高速率、低時延、大連線,隨著5G網路技術的發展,5G網路技術也在前進演化,5.5G已經來到你我身邊。5.5G即5G-A(5G-advanced),是5G的下一個發展階段,也是5G和6G之間的過渡階段。2024年被稱為5.5G商用元年,與2019年開始商用的5G相比,5.5G將頻寬速度提升10倍、時延降低10倍、連線密度提升10倍,定位精度也從5G的亞米級提升至厘米級。

在消費者端,像小米、OPPO等手機在系統升級後,已經可以支持5.5G,日前,中國移動先發5.5G商用部署,公布首批100個5.5G網路商用城市名單。僅以廣東為例,便有廣州、深圳、東莞、佛山、惠州、湛江、中山、汕頭、江門、茂名、揭陽、珠海、梅州、清遠、肇慶15個城市。

但是,相較於5.5G給手機帶來的體驗變化,它的前進演化在低空經濟、智慧駕駛等新場景中能帶給消費者更多驚嘆,這得益於5.5G網路的通感一體技術。

「5.5G網路具備比雷達更高精度的感知功能。」中國電信技術專家介紹,在這樣的網路下,低空區域可即時感知並跟蹤特定範圍內無人機、飛鳥等的活動,在陸地區域能感知人員、車輛等的活動,提供即時交通資訊、安全預警等服務。同時,結合AI能力,基站還能對感知的數據進行分析和處理,自動辨識和預警潛在的入侵風險。

「5.5G是5G發展的關鍵步驟,而5.5G將對部份6G關鍵技術進行提前驗證,並為6G標準制定和技術落地積累寶貴經驗。」中國工程院院士鄔賀銓說。

裏程碑事件

三項核心指標獲10倍效能提升

6G,指的是第六代行動通訊技術。從5G向6G的前進演化,已經在無人巴士、無人快遞、智慧駕駛出租車中發生。業內普遍認為,5G向6G發展,是從萬物互聯走向「萬物智聯,數位孿生」的過程,在5G時代提出的眾多套用和場景的設想,有望在6G商用後完全成為現實。

比如,今年低空經濟被寫入政府工作報告,多地出台支持政策加快低空經濟發展。要實作空天地一體泛在連線,6G被視為推動低空經濟發展的基石之一。

「6G是通感融合的網路——既是通訊網路,也是感知網路。對比5G,它擁有更深度、更廣泛的感知能力,可以對電波傳播環境及其中的目標物體進行無線感知,從而得到位置、速度、方向等資訊,甚至還能感知觸覺、味覺等。」北京交通大學教授艾渤說。

北京郵電大學教授彭木根說,未來,借助6G能解決自動駕駛傳感器感知範圍受限、感知精度不足、資訊傳輸有延遲等問題,提升車輛應對突發事件的響應能力。

無論是低空經濟還是智慧駕駛套用,它們都讓消費者愈發感受到AI時代的到來,實際上,AI時代的深度與廣度,未來完全有賴於6G讓網路更聰明的程度。通訊行業專家項立剛預期,6G將把社會管理、社會營運、生產制造等領域的場景結合起來,建立更加強大的服務平台和體系。

為了讓網路更聰明,得先在基礎研究上有突破。「比如,6G的基礎理論創新需要突破,現有通訊技術已逼近‘夏農定理’‘莫耳定律’極限,6G需要更多源頭技術創新。」中國移動研究院未來研究院副院長王啟星坦言。

關於「夏農定理」和「莫耳定律」的極限,通俗地講,憂慮的是對於影響整體效果的幾個變量的同時突破,比如,在通訊上,頻寬一定的前提下想傳輸更多資訊,就要降低保真品質,這好比看視訊如果卡得受不了,切換到流暢模式,就要犧牲畫質,很多畫質資訊在傳輸過程中被省略了。

近日,引發關註的全球第一個6G外場試驗網,被認為是6G技術創新發展的裏程碑,正因為它突破了這樣的掣肘——該試驗網驗證了語意通訊在4G鏈路上可以達到6G傳輸能力,語意通道容量突破了「夏農極限」對通訊系統的禁錮,在容量、覆蓋和效率三項通訊核心基礎指標上均獲得10倍的效能提升,形成從基礎理論、關鍵技術到實驗驗證的完整體系。

訊號「從天降」

「無死角」庇護無人場景

支撐低空經濟、智慧駕駛等「無人」場景,不只需要聰明的網路,還更需要全方位無死角的依托和支撐。

從數據上看,6G的傳輸速度至少比5G快100倍,峰值網速最高可達100Gbps;網路延遲也可能從毫秒級降到微秒級。

「5G行動網路下,人們可以用3秒下載一部高畫質電影;但到了6G時代,只需1秒就可以下載上百部。如果用交通工具來類比,那2G是牛車,3G是自由車,4G是汽車,5G是高鐵,6G則是飛機。」彭木根舉例稱。

快速的支撐得基於覆蓋的給力。從覆蓋上看,區別於此前的網路,6G的一大特點是天地空一體化覆蓋。盡管各國在大量建設5G基站,但是離全球覆蓋的目標仍然很遠,這主要是因為5G地面基站對地理環境的要求較高,荒漠、深山、遠海等區域成了訊號建設的盲區。統計數據顯示,到目前為止,地面行動通訊系統只覆蓋了20%的陸地面積,僅占地球表面積的約6%。

「隨著6G進入太赫茲高頻套用頻譜,未來廣域覆蓋可以走向空中,經由衛星往下覆蓋。簡單來說,就是通訊訊號將一改過往從地面發射的模式,經由衛星等‘從天而降’,這將徹底解決山區、海洋、草原、荒漠等偏遠地區的網路覆蓋問題,實作全球高速網無死角。」對於「空天地海一體化覆蓋」,中國工程院院士劉韻潔指出。

商用仍路遠

成本功耗產業模式等有待突破

3G時代出現了智慧型手機,4G則撐起了移動視訊套用,5G時代,在類似的消費者業務上,還沒有出現劃時代的變化,隨著5G向6G邁進,這樣的時刻會到來嗎?這也是很多人關心的話題。

「6G不僅有望成為各行各業數位化轉型的加速器,也將為廣大平台、物聯網和終端企業創造比5G更豐富的創新和商業機會。在發展6G時,要更加強調套用生態,加強產業鏈上下遊協同。同時,6G技術的高挑戰性對高水平標準的國際統一期望更迫切,需要集思廣益,為6G國際合作創造更好的開放生態。」對於6G的發展機遇,鄔賀銓認為。

目前,6G的發展還處於技術研發階段。如果將新一代行動通訊技術分為框架及總體目標釋出(M1)、標準啟動(M2)、標準凍結(M3)、網路試驗(M4)、商用落地(M5)五個階段,當前6G技術介於M1與M2之間,預計標準啟動階段將在2023年至2025年,6G商用將在2030年左右。

同人工智慧套用場景慢慢來到消費者身邊一樣,6G的商用之路也註定漫長。「6G空天地覆蓋建網成本將是5G的成百上千倍,與此同時,在‘雙碳’目標下,6G的功耗問題也需要攻克,另外,產業模式存在不確定性,關鍵核心芯片、器件、作業系統等產業基礎仍然薄弱,生態構建難度變大。」王啟星說。