瞭望2025全球6G技術(shù)發(fā)展趨勢

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)研究走向實(shí)質(zhì)性開(kāi)發(fā)。業(yè)界已經(jīng)達成共識，在2029年3月完成第一個(gè)版本的技術(shù)規范，因此6G的發(fā)展還有很長(cháng)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)驗結果證明，甚至在某些情況下反證了某項技術(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，是德科技6G項目經(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 )被踢出局的幾項技術(shù)有：

7-16GHz地面移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信系統

無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展首先取決于可以使用的頻譜資源。數據使用量的增加和無(wú)線(xiàn)連接的增長(cháng)已經(jīng)并將繼續對頻譜帶寬提出越來(lái)越高的要求。對于移動(dòng)運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，最理想（某些時(shí)候甚至是唯一可接受的）的情況是在其運營(yíng)的區域內獨占頻譜資源。并且，在這些頻段上，他們可以支持足夠高的無(wú)線(xiàn)電發(fā)射功率，以確保網(wǎng)絡(luò )的高容量和高可靠性。對網(wǎng)絡(luò )容量需求的增長(cháng)促使人們不斷探索如何重新利用7-24 GHz的無(wú)線(xiàn)電頻譜資源，尤其是7-16 GHz的頻段。該頻段在無(wú)線(xiàn)電導航、無(wú)線(xiàn)電定位和衛星應用中具有重要用途。世界各地的政府機構大多使用這一頻段，甚至將其作為專(zhuān)用頻段，這使問(wèn)題變得更加復雜。

若要確保移動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )在7-16 GHz 頻段正常工作，就必須認真考慮如何共享部分頻譜資源的問(wèn)題。而頻譜共享機制涉及復雜的政策和技術(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(zhuān)門(mén)留給商用無(wú)線(xiàn)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)應對繁重的技術(shù)工作任務(wù)。若要解決接收機信噪比較低的問(wèn)題，最顯著(zhù)的方法就是縮小信號的覆蓋范圍。不過(guò)，由于無(wú)線(xiàn)電臺站的購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，這在經(jīng)濟適用性上對于移動(dòng)運營(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(xiàn)電和天線(xiàn)系統來(lái)克服上述挑戰至關(guān)重要（請參考下文中的新一代MIMO部分）。

人工智能

伴隨著(zhù)多種通用的、功能強大的大型語(yǔ)言模型（LLM）的出現，機器學(xué)習（ML）作為實(shí)現人工智能的關(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(lèi)型的大模型。LLM 基于網(wǎng)絡(luò )上的大量文本數據來(lái)進(jìn)行訓練，提升理解和生成人類(lèi)語(yǔ)言的能力。而移動(dòng)無(wú)線(xiàn)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(xiàn)電波束管理的復雜性、優(yōu)化電路設計、提高數據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)數據，甚至是模擬和仿真工具生成的數據，訓練出來(lái)的ML模型。關(guān)鍵的技術(shù)難題在于需要構建一個(gè)可靠的模型，并且要確保該模型能夠持續取得比傳統方法更加出色的效果。這些難題可以歸納為：如何開(kāi)發(fā)、完善和訓練模型（這意味著(zhù)開(kāi)發(fā)人員需要獲取大量可信賴(lài)的數據）；2）如何驗證模型在絕大多數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 出現之前，多路徑傳播一直是無(wú)線(xiàn)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的花屏 “鬼影”，當時(shí)唯一的信號接入方式是通過(guò)天線(xiàn)的廣播系統）。蜂窩網(wǎng)絡(luò )中使用的 MIMO 現已發(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)現方式?；痉椒òǎ菏褂迷S多天線(xiàn)元件和復雜的數字信號處理（DSP），讓天線(xiàn)元件之間能夠協(xié)同工作，提高接收端的有效信噪比；不斷測量發(fā)射端和接收端之間的信道狀態(tài)（移動(dòng)無(wú)線(xiàn)信道處于不斷變化的狀態(tài)），使得DSP 能夠持續執行任務(wù)，利用多個(gè)天線(xiàn)元件來(lái)克服信道狀態(tài)的不斷變化。 在保持信號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(zhù) MIMO 系統的技術(shù)復雜性進(jìn)一步提高：將搭載更多的天線(xiàn)元件甚至是分布式天線(xiàn)元件，并配備更強的 DSP。  鑒于整個(gè)系統所需克服的復雜性，這是利用 ML 的絕佳機會(huì )。

Open RAN

無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)（RAN）指的是無(wú)線(xiàn)通信系統中連接移動(dòng)終端設備（如智能手機）與基站之間的傳輸網(wǎng)絡(luò )。在5G網(wǎng)絡(luò )出現之前，RAN是一個(gè)封閉的架構，少數幾家大型網(wǎng)絡(luò )設備制造商都使用自己的專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò )設備。然而，將 RAN 的數字部分虛擬化（在高性能通用服務(wù)器上運行的軟件實(shí)體）的想法促使業(yè)界共同努力將由此帶來(lái)的RAN系統功能拆分（無(wú)線(xiàn)電單元、數字單元、集中單元）標準化，同時(shí)在這些架構組件之間也實(shí)現接口的標準化。這種O-RAN （開(kāi)放式無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )）架構帶來(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用。許多人認為，O-RAN（和其他開(kāi)放標準）是實(shí)現 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。

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

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。但是這項技術(shù)依然價(jià)格昂貴，沒(méi)有明確的 "殺手級應用 "來(lái)推動(dòng)應用的普及和量產(chǎn)（從而通過(guò)規模經(jīng)濟效應來(lái)降低成本）。此外，還需要在標準的制定和實(shí)際部署方面下功夫，以提高無(wú)線(xiàn)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(lèi)似，依賴(lài)于準確的實(shí)時(shí)信道狀態(tài)信息，也可受益于 ML。然而，這對更高網(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)的容量是遠遠不夠的。因此，FR2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(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（NTN）融合的新聞，也就是利用衛星和高空平臺基站（HAPS--氣球、亞軌道平流層飛艇等）。這關(guān)系到是否能夠實(shí)現更好的信號覆蓋和更高的可靠性，特別是在發(fā)生自然災害或海難時(shí)。 然后，要實(shí)現這些技術(shù)也頗具挑戰性：

●   從發(fā)射端到接收端的距離高達數百公里（而不是數百米）

●   需要管理多個(gè)不同網(wǎng)絡(luò )之間的數據傳輸

●   需要進(jìn)行干擾管理，因為傳輸方向增加了一個(gè)維度（幾乎沒(méi)有手機信號塔會(huì )將信號直接向上或者向下發(fā)射，而且所有標準化的無(wú)線(xiàn)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，雖然衛星公司的商業(yè)模式似乎顯而易見(jiàn)（相同的基礎設施，更多的用戶(hù)），但對于管理地面網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，卻不那么清晰。

集成傳感與通信（ISAC）

利用通信信號感知周?chē)沫h(huán)境是另一個(gè)備受關(guān)注的領(lǐng)域。交通管理、無(wú)人機管理、人群管理以及無(wú)數其他應用都在考慮使用這樣技術(shù)。所面臨的挑戰主要與以下兩個(gè)方面有關(guān)：電磁波的頻率、波長(cháng)和信號帶寬；網(wǎng)絡(luò )容量管理。信號的頻率、波長(cháng)和帶寬與傳感技術(shù)能否達到超高的物理和時(shí)間精度有直接關(guān)系。網(wǎng)絡(luò )容量也很重要，將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )資源僅用于傳感意味著(zhù)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，適合用于數據通信的信號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，也不能保證實(shí)現傳感所需的信號理想方向與系統傳輸所需的電磁波信號的方向一致。因此，在技術(shù)層面執行的工作意味著(zhù)除了要應對來(lái)自多個(gè)基站和移動(dòng)設備的復雜傳感干擾之外，還要應對多重挑戰。這方面的商業(yè)模式并不明顯，因此這項技術(shù)的最終效用還有待觀(guān)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(xiàn)通信系統中，信號在室內傳播和室外到室內的傳播都存在著(zhù)問(wèn)題。 例如，停車(chē)場(chǎng)、大型商業(yè)樓宇、購物中心和室內體育館都采用分布式天線(xiàn)系統和無(wú)線(xiàn)電中繼器，有時(shí)甚至采用額外的獨立基站。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技術(shù)，是一種成本較低的方法，可以使室內的信號接收效果大為改觀(guān)。它們也將變得足夠智能，能夠適應不斷變化的環(huán)境條件（人員、家具變化、室內機器搬遷等）。  目前面臨的挑戰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，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(xiàn)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)對點(diǎn) “微波”通信鏈路已經(jīng)取得了巨大成功。對高容量回程數據傳輸解決方案的巨大需求可能會(huì )推動(dòng)在該領(lǐng)域和其他利基應用中對更高頻率技術(shù)的進(jìn)一步投資。不出所料，正在研究的技術(shù)包括半導體、天線(xiàn)、波束管理、高速數字信號處理器，甚至帶內全雙工技術(shù)（同時(shí)發(fā)送和接收數據，使數據傳輸速率提高一倍）。