初窥 6G 时代：频段的探索、广域覆盖、云与连接

当5G的R16、R17还没落地的时候，6G的声浪已经此起彼伏，一方面可能由于通信行业喜欢不断看向未来的习惯，另一方面也可能是因为人们潜意识中信奉的逢双才是正式版的信条。尽管3GPP预计在2023年才开展6G的研究，在2025年下半年开始对6G进行标准化。但随着不少公司已经开始启动6G研究，并在不同场合展望6G的愿景，对于6G目前已经足已管中窥豹。频段的探索5G时代，通信业已经开始了对于频段的探索，频段不再局限于Sub-6GHz，开始利用资源更丰富的毫米波频段，来实现更高的速率与更低的延迟，进而实现5G的10Gbps，甚至是20Gbps的峰值速率。6G将会进一步对更高频段进行探索，除了目前开始在5G中应用的毫米波频段外，太赫兹已经被普遍提及。不过随之而来的技术难题也可想而知，由于频率更高，单一基站的覆盖范围可能只有100多米，同时信号的穿透能力肯定更加有限，这就意味着基站的密度会更大，实现连续覆盖的难度会更高。由于要使用太赫兹，联合处理的方法比如信源信道联合编码、语音和通信结合等同样需要解决。业内已经开始预计会在6G时代使用全双工技术，告别目前时间、频率、空间分开的情况，可以实现同样频段同样资源。天线问题无疑将会更复杂，目前5G设备的频段组合已经成倍上升，增加了太赫兹后肯定会再翻上几倍。甚至除了太赫兹外，卫星通讯同样已经被考虑到6G网络中。近期的消息已经显示，苹果多维度覆盖目前，5G地面蜂窝系统覆盖了地球表面不到10%，具体约7%左右，而6G实际想实现覆盖的空天地海的一体化。Starlink大量发射卫星的目的就在于实现全域覆盖。实际上，在目前的生产生活领域有着大量的信号盲区，例如科考活动集中的北极区域，只能依靠铱星系统进行通信，对于高带宽网络的覆盖有着巨大需求。同样在沿海的大量航线中，同样没有蜂窝网络的覆盖，存在着大量宽带覆盖盲区，卫星通信无疑将会解决这一问题。不过，如果通过卫星实现广域覆盖，也存在服务质量能否有保障的问题，容易出现业务分配的不均衡，StarLink这种规模的低轨卫星成本还是过高，设计中的规模换能力还是会导致效费比太低。而高轨卫星又存在着回传延迟，高轨资源不充分的问题。与此同时，大量卫星的升空上天还存在着环境保护的问题，天文学家目前在观测自然星体的过程中，已经开始出现了被卫星干扰的问题，随着更大规模发射活动的进行，天文学家将会更加难以了解外太空的世界。随着未来卫星到达使用年限，还存在着巨大的太空垃圾问题。除了解决广域覆盖的问题外，深度覆盖同样需要进行，其旨在消除盲点，提升弱覆盖区域的覆盖能力以及用户的通信体验，为了实现无处不在的智能通信，6G系统对深度覆盖率要求将接近100%。另外，人工智能的地位将更加重要，预计在R18开始将会为6G进行铺垫，其中重要的一点就在于，人工智能将会在基站中发挥作用，产业将会设计由数据驱动的端到端无线系统，实现具备机器学习能力的空口设计，实现动态化优化无线系统的性能和效率，例如可动态空口适应、跨网络和终端的联合训练、模型共享和分布式推理。6G时代，无疑将会朝着上天下海入地均有网络的目标前行。云与连接5G无疑正在朝着物联网的愿景迈进，工业中的大量设备，生活中仪器仪表都将具备连接能力。当然，如今在垂直行业的推广还存在着成本难题，一方面应用方认为通信模组的成本较高，大规模应用后花费较多。另一方面，模组厂商也常年薄利求生。要想压下价格，恐怕还真不是轻而易举能解决的课题。然而6G时代更是豪言每一粒沙都要接入网络，给沙子装上模组自然不可能，但至少可能得每一把铲子都能具备连接力了。但这无疑更是一个巨大的成本问题，至少5G模组的成本问题还悬而未决，6G时代如果需要支持更多频段，通过更先进的制程腾出空间，才能放入“铲子”中的话，那么恐怕并不是每个人都买得起这样一把“铲子”，也许信号是实现了全面覆盖，但数字鸿沟的问题却会卡在钱上。万事万物的连接，也将让云变得更加重要，每个人手持终端中的系统将会全面云化，工作娱乐也更加依赖云，也许届时连接力会比本地算力更加重要。这也意味着安全性将更加重要，数据如何脱敏，隐私如何保护，云端会不会监守自盗，都将是更为严峻的课题。