6G那些事(1)-------初次见面

姓名：毛智；学号：21021110040 ；

学院：电子工程学院。

 转自    https://zhuanlan.zhihu.com/p/268330184

【嵌牛导读】本文主要简要介绍了第六代移动通信6G的由来和意义。

【嵌牛鼻子】6G  起源  简介

【嵌牛提问】什么是6G？为什么需要6G？6G有什么新功能？

【嵌牛正文】

6G 初次见面

6G，即第六代移动通信标准，也被称为第六代移动通信技术。主要促进的就是物联网的发展。6G的传输能力可能比5G提升100倍，网络延迟也可能从毫秒降到微秒级。学术和产业界共同认可6G将于2030年推向市场，。

怎么5G手机还没买呢，就开始6G研究了？

1、首先，理论研究永远走在实践应用的前面。

2、抢占先机。通信行业，谁定义了行业标准，谁就有了话语权和利润。

前车之鉴：高通与华为就许可纠纷达成和解，并签署了一项长期协议。具体的内容是：华为将一次性向高通支付18亿美金，这笔费用将用于支付此前未支付的专利许可费。高通还表示，当华为现如今被禁止购买高通芯片，但已经恢复支付无线技术的许可费用。另外，华为还并与高通达成了一项多年协议，以获得高通授权使用其相关专利技术。有网友就不明白，不是说华为的5G技术专利非常多吗？之前还说要向美国企业收取专利授权费用，为什么还要给高通钱呢？原来，高通实际上比华为更早参与到技术上来，拥有大量2G、3G、4G专利，已经形成了专利技术壁垒，所有的手机厂商都需要向高通支付一定的费用，即便是魅族之前没有采用高通的芯片，也同样需要给高通支付专利授权费用，因为魅族手机也是需要支持2G、3G、4G网络的，高通可以躺着收钱。因为高通如果按照3.25%~5%，每台机的销售价格收取专利费，按照华为目前在全球市场上每年接近2亿台的手机计算，能够收取的专利费用就非常的高。

官宣 ： 2019年11月3日，科技部会同发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G技术研发工作启动会。会议宣布成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组。其中，推进工作组由相关政府部门组成，职责是推动6G技术研发工作实施；总体专家组由来自高校、科研院所和企业共37位专家组成，主要负责提出6G技术研究布局建议与技术论证，为重大决策提供咨询与建议。6G技术研发推进工作组和总体专家组的成立，标志着我国6G技术研发工作正式启动。

所以6G的研发，不仅是通信行业的利润争夺战，更是国家博弈的重要筹码。

从技术角度，目前通信的技术发展能支持我们在6G做到什么？

1.泛在智能与集体AI

很多人期望的通信是用户不可见的，也就是说无论何时、任何人走到哪里，都能随心所欲地传递信息，这就是整个通信行业的大远景之一“泛在通信”。但是这个通信愿景并未链接到现实体验。从个人需求来看，所有人其实都期望自己的居住环境更智能，这也是目前智慧城市、智慧家庭、智慧社区概念兴盛的由来。

在未来十年里，通信行业普遍认为，人类生活将会呈现智能设备广泛部署，这些智能设备能够以最少的人工干预进行最优决策。我们周围的一切将会非常智能，甚至于可能能够智能操纵编解码、信号处理和感知通信结构。也正是基于这种判断，在目前几乎所有6G论文里都认为AI将会成为6G不可缺少的一部分，从而形成“泛在智能”。

泛在智能与集体AI

从另一方面说，随着智能设备的广泛部署和终端计算能力越来越强大，AI模型的训练和推理将很有可能下放到微基站或者网络边缘节点（比如雾联网fog-RAN），分布式AI训练和推理可能会成为未来主流。这和目前5G网络并未过多考虑AI训练相反，6G中很有可能会实现“集体AI” ------各个终端有望训练部分模型，通过网络传输带数据中心之后再进行模型整合。

这样就利用低延迟、高带宽的通信技术把原本的单设备智能组合形成智能设备群，利用群体决策来实现更加可靠高效的“泛在智慧”。

2.网络内生安全

当前通信系统的安全性主要来自于网络不同层级的安全协议，比如大家很常见的加密协议，应用层主要采用HTTPS协议，传输层可能采用SSH协议-----这是一种“外挂式”和“补丁式‘的思想，

“外挂式“安全配置并非不好，但是正因为基础网络本身设计时并未考虑安全标准，导致目前的移动通信系统在身份认证、接入控制方面暂时存在比较多的挑战和威胁。实际上，这种威胁正是物理SIM卡没有被eSIM卡替代的重要原因之一。

通信网络安全

3.基于雷达上下文的通信感知一体化

从整个电子工程行业的两大应用，雷达和通信本身来说，正在呈现一体化趋势。

作者这里提到的一体化，并非单单指代电子设备或者电磁波发射平台的一体化，其实上随着毫米波雷达的快速发展，越来越多毫米波雷达呈现小型化、民用化趋势，很多雷达也小到足够嵌入用户设备中。

比如Google的Project Soli—--Google把毫米波雷达制作成芯片，嵌入手机终端，这样可以识别手势动作，从而隔空操作手机。

毫米波芯片

从另一方面来看，5G中通信本身正在探索毫米波频段的商业可行性，相信随着整个毫米波产业链越来越成熟，十年以内毫米波通信设备成本有望大幅度降低。这样，在6G中通信和雷达射频有望在同一个用户终端同时出现，而得益于毫米波频段电磁波的强方向性、低绕射能力，整个通信的信号处理也越来越向雷达信号处理靠拢-----这正是通信感知一体化的趋势基础。

发射一个波形同时完成通信和感知功能，这既能满足未来物联设备对本体环境感知的要求，也能满足未来物联设备通信的基本需求，同时还能够降低成本，可以说是一举三得。如果我们更深入想一层，当雷达和通信设备同时存在于一个终端上时，雷达可以为通信提供基本的信息，比如用户可以通过雷达设备的观测来识别和定位潜在通信对象，从而更方便的完成波束赋形等等通信算法，或者可以调用更多物理层安全策略来保护通信不受干扰。

4.基于智能超材料的可编程无线电环境

其实关于超材料的天线和射频器件已经研究了二十多年，但是并未对通信本身造成太大影响，这归根到底是因为目前实验室和产业链并不成熟。但是最近几年，市面上出现了越来越多基于超材料的天线，比如柔性天线和流体天线。

液体天线

爱立信已经完成可弯曲柔性天线的商业化制作，相信未来不久大家就会在家里看到相应的产品，而液体天线不仅仅可以弯曲，也可以在不被施加压力的情况下变化成各种形状，甚至能在被裁断之后自我修复，这对密闭空间中的天线设计会带来很大增益。

另一种大有可为的超材料就是设计大型的智能反射表面（RIS），实现可以编程的无线环境。这里需要稍微解释一下，智能反射表面是一种可以通过电流控制通断，从而影响电磁波反射相位的表面材料，换一句更加通俗的话，智能反射面可以改变电磁波的电磁特性，从而影响周围的传播环境。

智能反射表面

5.大容量电池+低功耗终端解决方案

这一项其实并不仅仅是通信技术，鉴于目前整个通信产业中用户对手机（终端）侧的感知最强，所以我把这一项单独拿出来说。

我们在每一代通信都认为，用户设备的能力定义了每一代通信设备，这对6G依然如此。在本文中我们一开始就认为，6G很有可能会和AI深度融合，这样对用户设备来说，提出了吧比较高的计算和功耗要求，用户设备往往比以往更加耗电。传统的收发器组件主要基于半导体材料，比如硅和砷化镓（GaAs），这些材料会产生很多热量，但是功耗比相比对比较低的CMOS放大器往往很难提高超过300GHz，这意味着它们很难支持6G的大带宽和计算密集应用。

其实从另一个技术路线来看，大容量电池并不一定真的成真，但是至少快充和充电正在如火如荼发展，这是另一种生态。或许如果有一天，我们的手机在任何地方能够快速充电，大容量电池也许真的并不需要。