瞭望2025全球6G技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

6G目前還處在以研究為主的階段，但在未來(lái)兩年，6G將從技術(shù)研究走向?qū)嵸|(zhì)性開(kāi)發(fā)。業(yè)界已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，在2029年3月完成第一個(gè)版本的技術(shù)規(guī)范，因此6G的發(fā)展還有很長(zhǎng)的一段路要走。幾年前備受關(guān)注的使能技術(shù)經(jīng)過(guò)了一定程度的培育和發(fā)展。進(jìn)一步的技術(shù)研究、早期開(kāi)發(fā)和一些初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，甚至在某些情況下反證了某項(xiàng)技術(shù)的可行性，2025年最熱門(mén)的技術(shù)無(wú)疑也會(huì)隨之發(fā)生變化。瞭望2025年6G關(guān)鍵使能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是德科技6G項(xiàng)目經(jīng)理Roger Nichols做了如下探討。

首先，在 6G 關(guān)鍵使能技術(shù)中，大概率不會(huì)被踢出局的幾項(xiàng)技術(shù)有：

7-16GHz地面移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)

無(wú)線技術(shù)的發(fā)展首先取決于可以使用的頻譜資源。數(shù)據(jù)使用量的增加和無(wú)線連接的增長(zhǎng)已經(jīng)并將繼續(xù)對(duì)頻譜帶寬提出越來(lái)越高的要求。對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，最理想（某些時(shí)候甚至是唯一可接受的）的情況是在其運(yùn)營(yíng)的區(qū)域內(nèi)獨(dú)占頻譜資源。并且，在這些頻段上，他們可以支持足夠高的無(wú)線電發(fā)射功率，以確保網(wǎng)絡(luò)的高容量和高可靠性。對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量需求的增長(zhǎng)促使人們不斷探索如何重新利用7-24 GHz的無(wú)線電頻譜資源，尤其是7-16 GHz的頻段。該頻段在無(wú)線電導(dǎo)航、無(wú)線電定位和衛(wèi)星應(yīng)用中具有重要用途。世界各地的政府機(jī)構(gòu)大多使用這一頻段，甚至將其作為專用頻段，這使問(wèn)題變得更加復(fù)雜。

若要確保移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在7-16 GHz 頻段正常工作，就必須認(rèn)真考慮如何共享部分頻譜資源的問(wèn)題。而頻譜共享機(jī)制涉及復(fù)雜的政策和技術(shù)，因此兩者都備受關(guān)注。即使是將這一頻率范圍中的部分頻段專門(mén)留給商用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用，更高的傳播損耗也會(huì)需要各方投入更多精力來(lái)應(yīng)對(duì)繁重的技術(shù)工作任務(wù)。若要解決接收機(jī)信噪比較低的問(wèn)題，最顯著的方法就是縮小信號(hào)的覆蓋范圍。不過(guò)，由于無(wú)線電臺(tái)站的購(gòu)置成本高以及在更多蜂窩網(wǎng)絡(luò)之間增加高密度回程連接所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，這在經(jīng)濟(jì)適用性上對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商而言并不可行。因此，研究如何利用先進(jìn)的集成無(wú)線電和天線系統(tǒng)來(lái)克服上述挑戰(zhàn)至關(guān)重要（請(qǐng)參考下文中的新一代MIMO部分）。

人工智能

伴隨著多種通用的、功能強(qiáng)大的大型語(yǔ)言模型（LLM）的出現(xiàn)，機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）作為實(shí)現(xiàn)人工智能的關(guān)鍵技術(shù)之一變得非常流行。但是，電信網(wǎng)絡(luò)工程師正在探索各種不同類型的大模型。LLM 基于網(wǎng)絡(luò)上的大量文本數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練，提升理解和生成人類語(yǔ)言的能力。而移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)行業(yè)正在開(kāi)發(fā)人工智能技術(shù)來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能、解決無(wú)線電波束管理的復(fù)雜性、優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、提高數(shù)據(jù)傳輸效率以及降低整體功耗。

在這些領(lǐng)域并沒(méi)有使用LLM, 而是采用基于網(wǎng)絡(luò)和電路的技術(shù)數(shù)據(jù)，甚至是模擬和仿真工具生成的數(shù)據(jù)，訓(xùn)練出來(lái)的ML模型。關(guān)鍵的技術(shù)難題在于需要構(gòu)建一個(gè)可靠的模型，并且要確保該模型能夠持續(xù)取得比傳統(tǒng)方法更加出色的效果。這些難題可以歸納為：如何開(kāi)發(fā)、完善和訓(xùn)練模型（這意味著開(kāi)發(fā)人員需要獲取大量可信賴的數(shù)據(jù)）；2）如何驗(yàn)證模型在絕大多數(shù)情況下都能正常工作。

新一代MIMO

多路輸入/多路輸出（MIMO）技術(shù)是利用電磁波在發(fā)射端和接收端之間可以有多條傳輸路徑（如直接路徑、一條或多條反射路徑）這一事實(shí)而開(kāi)發(fā)的。  在 MIMO 出現(xiàn)之前，多路徑傳播一直是無(wú)線通信領(lǐng)域需要解決的痛點(diǎn)問(wèn)題，它會(huì)造成 "多路徑干擾"（有些人可能還記得電視機(jī)的花屏 “鬼影”，當(dāng)時(shí)唯一的信號(hào)接入方式是通過(guò)天線的廣播系統(tǒng)）。蜂窩網(wǎng)絡(luò)中使用的 MIMO 現(xiàn)已發(fā)展到第四代。

為了解決用于5G網(wǎng)絡(luò)的 3.5 GHz 頻段下的高損耗問(wèn)題，有必要采用最新的實(shí)現(xiàn)方式。基本方法包括：使用許多天線元件和復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理（DSP），讓天線元件之間能夠協(xié)同工作，提高接收端的有效信噪比；不斷測(cè)量發(fā)射端和接收端之間的信道狀態(tài)（移動(dòng)無(wú)線信道處于不斷變化的狀態(tài)），使得DSP 能夠持續(xù)執(zhí)行任務(wù)，利用多個(gè)天線元件來(lái)克服信道狀態(tài)的不斷變化。 在保持信號(hào)覆蓋范圍不變的情況下（例如，保持與 3.5 GHz頻段相同的最大收發(fā)距離），向 7-16 GHz 頻段演進(jìn)意味著 MIMO 系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜性進(jìn)一步提高：將搭載更多的天線元件甚至是分布式天線元件，并配備更強(qiáng)的 DSP。  鑒于整個(gè)系統(tǒng)所需克服的復(fù)雜性，這是利用 ML 的絕佳機(jī)會(huì)。

Open RAN

無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）指的是無(wú)線通信系統(tǒng)中連接移動(dòng)終端設(shè)備（如智能手機(jī)）與基站之間的傳輸網(wǎng)絡(luò)。在5G網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)之前，RAN是一個(gè)封閉的架構(gòu)，少數(shù)幾家大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商都使用自己的專有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。然而，將 RAN 的數(shù)字部分虛擬化（在高性能通用服務(wù)器上運(yùn)行的軟件實(shí)體）的想法促使業(yè)界共同努力將由此帶來(lái)的RAN系統(tǒng)功能拆分（無(wú)線電單元、數(shù)字單元、集中單元）標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)在這些架構(gòu)組件之間也實(shí)現(xiàn)接口的標(biāo)準(zhǔn)化。這種O-RAN （開(kāi)放式無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)）架構(gòu)帶來(lái)了新的概念，包括 RAN 功能的智能控制（RAN 智能控制器或 RIC），這其中 ML 已經(jīng)在一定程度上得到了應(yīng)用。許多人認(rèn)為，O-RAN（和其他開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)）是實(shí)現(xiàn) 6G 的必由之路。因此在該領(lǐng)域，業(yè)界正在開(kāi)展進(jìn)一步的工作，以便推動(dòng)這些概念的迭代升級(jí)。

其次，在2025年，6G 領(lǐng)域中下面這幾項(xiàng)技術(shù)將備受關(guān)注，但商業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)較高。

毫米波技術(shù)（用于5G網(wǎng)絡(luò)的24-71 GHz頻段）

3GPP 協(xié)議規(guī)定的頻率范圍 2（FR2）已在 5G 網(wǎng)絡(luò)中投入使用，不過(guò)業(yè)界一直在努力推動(dòng)其商業(yè)化進(jìn)程，希望該服務(wù)能夠盈利。但是這項(xiàng)技術(shù)依然價(jià)格昂貴，沒(méi)有明確的 "殺手級(jí)應(yīng)用 "來(lái)推動(dòng)應(yīng)用的普及和量產(chǎn)（從而通過(guò)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)來(lái)降低成本）。此外，還需要在標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)際部署方面下功夫，以提高無(wú)線鏈路的可靠性，尤其是智能波束管理，它與多輸入多輸出（MIMO）類似，依賴于準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)信道狀態(tài)信息，也可受益于 ML。然而，這對(duì)更高網(wǎng)絡(luò)容量和頻譜接入的需求是巨大的，7-17 GHz頻率范圍釋放出來(lái)的容量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，F(xiàn)R2頻段（大部分已分配但尚未充分利用）可以成為其中必要的一部分。

地面和非地面網(wǎng)絡(luò)的融合

最近有很多關(guān)于地面和非地面無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（NTN）融合的新聞，也就是利用衛(wèi)星和高空平臺(tái)基站（HAPS--氣球、亞軌道平流層飛艇等）。這關(guān)系到是否能夠?qū)崿F(xiàn)更好的信號(hào)覆蓋和更高的可靠性，特別是在發(fā)生自然災(zāi)害或海難時(shí)。 然后，要實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)也頗具挑戰(zhàn)性：

●   從發(fā)射端到接收端的距離高達(dá)數(shù)百公里（而不是數(shù)百米）

●   需要管理多個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸

●   需要進(jìn)行干擾管理，因?yàn)閭鬏敺较蛟黾恿艘粋€(gè)維度（幾乎沒(méi)有手機(jī)信號(hào)塔會(huì)將信號(hào)直接向上或者向下發(fā)射，而且所有標(biāo)準(zhǔn)化的無(wú)線電信道模型都只有二個(gè)維度）

這是一個(gè)令人振奮的領(lǐng)域，雖然衛(wèi)星公司的商業(yè)模式似乎顯而易見(jiàn)（相同的基礎(chǔ)設(shè)施，更多的用戶），但對(duì)于管理地面網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，卻不那么清晰。

集成傳感與通信（ISAC）

利用通信信號(hào)感知周圍的環(huán)境是另一個(gè)備受關(guān)注的領(lǐng)域。交通管理、無(wú)人機(jī)管理、人群管理以及無(wú)數(shù)其他應(yīng)用都在考慮使用這樣技術(shù)。所面臨的挑戰(zhàn)主要與以下兩個(gè)方面有關(guān)：電磁波的頻率、波長(zhǎng)和信號(hào)帶寬；網(wǎng)絡(luò)容量管理。信號(hào)的頻率、波長(zhǎng)和帶寬與傳感技術(shù)能否達(dá)到超高的物理和時(shí)間精度有直接關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)容量也很重要，將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源僅用于傳感意味著這些資源不能被用于通信，而網(wǎng)絡(luò)容量需求已在上文討論過(guò)。

然而，適合用于數(shù)據(jù)通信的信號(hào)并不一定適合用于傳感。此外，如果傳感和通信可以使用完全相同的信號(hào)，也不能保證實(shí)現(xiàn)傳感所需的信號(hào)理想方向與系統(tǒng)傳輸所需的電磁波信號(hào)的方向一致。因此，在技術(shù)層面執(zhí)行的工作意味著除了要應(yīng)對(duì)來(lái)自多個(gè)基站和移動(dòng)設(shè)備的復(fù)雜傳感干擾之外，還要應(yīng)對(duì)多重挑戰(zhàn)。這方面的商業(yè)模式并不明顯，因此這項(xiàng)技術(shù)的最終效用還有待觀察。

第三，下面這些課題仍然會(huì)受到科研界的關(guān)注，但其商用的可能性會(huì)更加不明朗。

智能超表面

在許多無(wú)線通信系統(tǒng)中，信號(hào)在室內(nèi)傳播和室外到室內(nèi)的傳播都存在著問(wèn)題。 例如，停車場(chǎng)、大型商業(yè)樓宇、購(gòu)物中心和室內(nèi)體育館都采用分布式天線系統(tǒng)和無(wú)線電中繼器，有時(shí)甚至采用額外的獨(dú)立基站。理論上，使用安裝在墻壁上的大型 "表面 "來(lái)實(shí)施智能反射表面這項(xiàng)技術(shù)，是一種成本較低的方法，可以使室內(nèi)的信號(hào)接收效果大為改觀。它們也將變得足夠智能，能夠適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件（人員、家具變化、室內(nèi)機(jī)器搬遷等）。  目前面臨的挑戰(zhàn)是如何在降低成本的同時(shí)，提高可靠性和靈活性，并提高性能。還需要開(kāi)展大量的工作來(lái)解決諸多挑戰(zhàn)，特別是在降低成本方面這種需求更加迫切。

亞太赫茲技術(shù)（頻率超過(guò)100 GHz）

由于在上文提到的FR2 頻段上缺乏商業(yè)成功，工作頻率在100 GHz 以上超寬頻帶范圍吸引力減弱。再加上亞太赫茲頻段比 24-71 GHz 頻段更昂貴、更難管理的事實(shí)，這種情況進(jìn)一步加劇。業(yè)界和學(xué)術(shù)界仍在進(jìn)行大量研究，但太赫茲頻段已不再被考慮納入6G 無(wú)線接入技術(shù)的主流用途。盡管如此，使用 D 波段技術(shù)（110-170 GHz）的點(diǎn)對(duì)點(diǎn) “微波”通信鏈路已經(jīng)取得了巨大成功。對(duì)高容量回程數(shù)據(jù)傳輸解決方案的巨大需求可能會(huì)推動(dòng)在該領(lǐng)域和其他利基應(yīng)用中對(duì)更高頻率技術(shù)的進(jìn)一步投資。不出所料，正在研究的技術(shù)包括半導(dǎo)體、天線、波束管理、高速數(shù)字信號(hào)處理器，甚至帶內(nèi)全雙工技術(shù)（同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)傳輸速率提高一倍）。