6G還能做什么

6G的愿景

今天可能有人會問，5G已經發展到萬物互聯這個階段了，那6G還有什么用呢？

大家可能玩過《塞爾達傳說》《賽博朋克2077》這類沉浸式游戲。在這些游戲里，無論場景如何精美逼真，情節多么跌宕起伏，我們從來不會覺得游戲里的角色就是自己，也不會認為游戲里的生活就是真實的生活。我們始終是一個游戲角色的操縱者。

2018年，一部叫《頭號玩家》的電影上映；近幾年，許多知名的互聯網企業開始布局元宇宙。這些都指向了同一個遠方：在未來，人們可能構建一個平行于現實世界的虛擬世界。在這個世界里，“眼鏡一戴，誰都不愛；閃展騰挪，升級打怪”，給人一種超強的臨場感和沉浸感。而這些看似天馬行空的設想，有可能在6G技術的助力下成為現實。

在5G時代，人們通過萬物互聯可以收集大量數據信息，結合人工智能、大數據、云計算等技術，推動整個社會的數字化進程。而在6G時代，數字化程度會進一步加深。

我想到了古希臘數學家畢達哥拉斯的一個著名觀點——萬物皆數。在6G時代，我們將用采集到的大量數據信息，建立物理世界的另一個孿生兄弟。這就是我們在闡述6G愿景時經常提到的“數字孿生”。

這比起《頭號玩家》里的場景更進了一步，因為它不僅僅是對現實世界1比1的還原和模擬。我們在這個數字世界里還可以模擬未來、預測未來，進而提前采取一些措施對現實世界進行干預。如果兩個世界建立起緊密的聯系，那就可以實現6G改變世界的愿景。

6G愿景的另一個特點就是智慧泛在。

在5G時代，我們已經有了智慧家居、智慧工廠、智能汽車，但這些設施是一個個孤島。對這些技術，我們只能評價為聰明，但它們談不上有智慧。在6G時代，科研人員有可能把這些孤立的設施有機地融合起來，通過學習、分析、預測，讓它們對人類的行為進行合理化建議，讓人感覺智慧無處不在。

我選取了幾個比較有意思的場景和大家一起暢想一下。

第一個場景：數字孿生人。通過一些可穿戴設備和植入體內的傳感器，科研人員可以深入地采集人體的一些信息，并用這些信息構建一個數字化的“人”的模型。基于這個模型，我們可以預測人體器官和系統可能出現的病變，進而提早進行人為干預，有效地預防卒中、心肌梗死這類疾病的發生，增加人類的生存機會。

第二個場景：通感互聯。未來可以傳遞的將不僅僅是圖像、聲音，還可能傳遞更多的感官信息，譬如嗅覺、味覺、觸覺，乃至情感。

試想有這樣一對異地戀的情侶，他們最初是見字如面，紙短情長；后來是通宵打電話，意惹情牽；再后來是打視頻電話，實時分享。但6G將可能讓他們跨越千里相擁，讓情意在電磁波中流淌。

第三個場景：全息通信。大家可能對全息投影并不陌生。2013年，周杰倫在演唱會上和“鄧麗君”隔空對唱了一首《千里之外》，當時就是利用全息投影成像技術給人以裸眼3D的視覺體驗。而6G將讓這種視覺技術拓展成具有可操作性的應用，我們通過移動通信網絡，能實現多人遠程實時互動。未來遠隔重洋的親人們可能就可以通過全息通信，齊聚在老房子的葡萄架下，一起尋找流逝的舊時光。

這些愿景是十分美好的，但我們還是要回到現實，看看我們現在距離成熟的6G技術還有多遠。其實，我們現在距離實現這些目標還有很長的路要走，這就需要我們繼續探索和創新，持續突破6G的關鍵技術。

6G的關鍵技術

6G的關鍵技術大致分成這4個方向：無線通信、無線組網、網絡功能和網絡架構。我挑取其中的一些技術跟大家展開來說說。

第一個技術是智簡網絡架構，所謂“大道至簡”，少即多。

比如，大家都吃過快餐，很多連鎖快餐店的經營模式都是中央廚房配送半成品給各個連鎖門店，門店再根據顧客的需求進行一些定制化處理。

智簡網絡也采用了類似的云邊兩極架構：把總體控制放到云端，統領整個系統；把用戶側需要快速控制的一些信令放在邊緣。這樣就使6G在統一的架構下，實現功能劃分簡明、控制流程簡化、用戶體驗簡潔、服務按需提供、處理按需定制的效果。

第二個技術是向高頻段拓展。如果我們把數據理解成車道上面的車輛，那么，頻段寬度就是馬路的寬度。從5G到6G，如果我們想實現百倍速率提升，最直接的方法就是探索新頻段，進一步拓寬這個車道。

目前我們常用的頻率主要集中在10吉赫茲以下，在5G時代，我們已經向上探索到了毫米波波段。在6G時代，科研人員將進一步向上探索太赫茲和可見光波段。

太赫茲波段可以給我們帶來更高的傳輸速率和更小的天線尺寸。那到可見光波段呢？未來我們可能只要打開電燈，就可以上網。以后朋友到你家做客，可能就不會問Wi-Fi密碼是什么，而是問你家燈的開關在哪兒。

還有一個技術叫“空天地一體化組網”。首先我要解釋一下什么是“組網”。組網是指支持通信的網絡設備相互連接，最后形成一張覆蓋一定區域的網絡。這些網絡設備可以是地面上的基站，也可以是天上的衛星。

據有關統計數據，截至2024年6月底，我國建成5G基站391.7萬個，構成了全世界最大的一張5G網絡。即便如此，依然存在網絡覆蓋不足和覆蓋不到的地方，像沙漠、海洋、地形十分復雜的山區，都不適合大規模建立地面基站。所以在6G技術的支撐下，一個解決辦法就是憑借空天地一體化實現三維立體覆蓋。這時候，基站不僅僅可以部署在地面上，還可以部署在高空平臺、無人機，甚至衛星上。

可能有人會問，衛星通信由來已久，為什么以前沒有做到空天地一體化？這個問題的關鍵就在于“融合”兩個字。

第一個融合是標準的融合。過去地面通信和衛星通信的標準是完全不同的，就像兩個語言不通的人在聊天，雞同鴨講。這導致兩個產業的用戶、產品都是獨立開發和發展的。6G將使衛星和地面的通信使用統一的標準，這就使其在技術層面上做到了互聯、互通和互操作。

第二個融合是終端的融合。現在已有國產手機支持天通衛星通信，雖然通信質量和形式還比較受限，但已經證明了空天地一體化終端融合的可行性。以后人們“一機在手，上天入地都不怕”。

第三個融合是網絡的融合。衛星網絡和地面網絡進行有機融合，無縫銜接，網絡資源統一調度。到那時，用戶在使用手機的過程中，將“不識信源真面目，只緣身在此網中”。

（凌風摘自微信公眾號“中國科學院格致論道”，本刊節選，Mucro圖）