探索6G通信网络的可能性和挑战性

编译 胡德良 袁立镁

想象一下这样的远程会议：用全息图代替了跟棋盘格似的众多脸部头像；或者设想一下：整个互联网上的网站和媒体允许你进行触觉连接——那些涉及触摸和视听的连接。目前，尽管存在不确定性，但是第六代无线通信技术（6G）的研究人员正在描绘出未来的6G 可能需要用到的各种技术。

瑞典隆德大学通信工程讲师哈什•塔坦利亚（Harsh Tataria）称，6G 的特点是低延迟率和超高频率，数据传输速度可能达到100 千兆比特每秒（Gbps）。最近，塔坦利亚与来自隆德大学、新西兰星火公司、南加州大学和伦敦国王学院的研究人员合作，在《电气与电子工程师协会会刊》（Proceedings of the IEEE）上发表了一篇论文，对6G 无线系统的设计提出了自上而下的整体看法。他们的研究首先考虑了下一代网络技术将会遇到的挑战和技术要求，并预测了在这样的背景下可以真正实现的一些技术可能性。

随着5G 在全球的加速部署，6G 的前景是可以预期的，届时后续的几代无线技术将会受到更多关注。塔坦利亚从技术需求方面和消费需求方面来看待这种新兴趋势，将其称为一种“自然的进程”。他说：“当我们面对6G 时，我们真正看到的是社会的广泛连接，甚至会比5G 所能达到的连接程度更进一步，比如，可以实现实时全息通信。如果使用全息图作为通信媒介，那么能够监测我们心理健康的、具有情绪感知功能的可穿戴设备等硬件，将成为未来网络的构建模块。”

在“高保真全息社会”中，全息存在将会使所代表的远程用户变为经过渲染的本地存在。例如，技术人员进行远程故障检查和维修，医生进行远程手术，教师进行远程教育，他们都可以从全息图渲染中受益。4G 和预期中的5G 数据速率可能无法实现此类技术，但是6G 会实现，因为全息图需要从多个视角传输，以便反映出倾斜度变化、角度变化和观看者相对于全息图的位置变化。

即使简单的电话交谈，也可能涉及富含多媒体的新层次体验。例如，会谈中可以跟渲染的人像进行交谈，这样将会提供比目前的音频通话更加丰富的体验。

这项研究分析中涉及的另一种可能实现的愿望是所谓的“触觉互联网”。各种感官体验可能会与全息图整合。为此，使用全息图作为通信媒介，可穿戴设备将成为未来网络的构建模块。这种可穿戴设备具有情绪感知功能，能够监测我们的心理健康，促进社交互动，改善用户体验。

研究人员米莎•多勒（Mischa Dohler）认为：6G 将会巩固“技能互联网”，而技能互联网就是通过互联网传输技能的能力。他说：“我们可以用音频和视频来做到这一点，但我们无法通过互联网实现触摸或物体移动。边缘计算、机器人技术、人工智能、增强现实和6G 通信的整合将会使这些成为可能。就像互联网已经使信息民主化那样，下一代互联网将会使技能民主化。”

此外，隆德大学教授安德烈亚斯•莫利施（Andreas F.Molisch）希望，6G将会使芯片间通信的效果更佳。他说：“当数据传输达到200Gbps 或更快时，电缆连接就无法跟上这种速度了。当数据传输速率更高、处理速度更快时，无线连接是克服这一障碍的一种方式。”这也意味着可靠性提高了，因为无线连接不受线缆摇晃或振动的影响；成本降低了，因为更换线缆可能会比在芯片上安装无线收发器更加昂贵。

一些用例包括所谓的“信息淋浴”，其中的数据传输速度极高，这是个热点研究领域，涉及移动边缘计算和空陆集成网络。但是，在实际的标准化工序开始之前，仍然有很多研究工作需要做。

随着6G 的传输频率上升到太赫兹，在构建新硬件方面也将面临巨大的挑战。更快的设备也将需要更加尖端的半导体技术；其他挑战也依然存在，包括功耗问题。塔坦利亚说：“随着频段上升到数十万兆赫，即使开发电路和电路基板这样的基础研究也是非常棘手的。因此，把所有这些工作做好，从基本层面的细节开始，一直到建立一个系统，将比最初遇到的情况困难得多。”因此，他们的研究试图探索每项未来技术中所涉及的利弊。

对于6G 通信的功能和局限性，这项研究并没有进行全面而明确的说明，而是记录了迄今为止所进行的研究，以及未来在6G 技术方面研究人员可能要寻求的、值得关注的研究方向。