近日，“鋼鐵俠”馬斯克旗下美國太空探索技術公司（SpaceX）的獵鷹9號火箭，將60顆衛星發射升空，開啟了其雄心勃勃的“星鏈（Starlink）”組網計劃。有自媒體認為，這是美國將在太空建設下一代寬頻網絡，繞過5G，直接升級到6G。
“星鏈”組網，就是發展6G？顯然是無稽之談。不過美國政府層面此前（3月上旬）早就證實了其正在開展6G實驗——美國聯邦通信委員會（FCC）決定開放面向未來6G網絡服務的“太赫茲”頻譜，用於開展6G技術實驗。
不僅美國，中國、歐盟、俄羅斯等也鑼密鼓地開展相關6G技術實驗工作。
為何5G尚且未至，6G就來搶頭條？各國提出6G技術的時間點是否太早？
6G讓科幻成現實：
遠程手術、跨時空陪伴…
目前階段提出6G技術實驗，真的太早了嗎？
首都師范大學太赫茲光電子學教育部重點實驗室主任張存林在接受筆者採訪時說：“我國的通信器件、芯片研發製造水準與國際發達國家尚有差距，且研究往往比產業化提前10年左右，標準制定往往還需要提前十幾年時間，這時候提出研究6G不算早。”
我們先來看看5G。目前，國際標準化組織3GPP已經為5G定義了三大應用場景：eMBB、mMTC和URLLC。其中，eMBB指3D/超高清視頻等大流量移動寬頻業務，mMTC指大規模物聯網業務，URLLC則指如無人駕駛、工業自動化等需要低時延、高可靠連接的業務。簡單概括為，大帶寬、廣連接、低時延。
“區別於5G之前對電信業務的需求，5G、6G的應用場景更多元化，涉及社會的方方面面。” 北京郵電大學信息與通信工程學院教授牛凱介紹說，6G時代，每個人都是網絡的一部分，每個人都有多個網絡接入設備。娛樂、社交、工作等都可在擴增實境（AR）和虛擬現實（VR）的環境中實現。
“電影《頭號玩家》的場景或成為現實，人類原地不動，周遊世界成為可能；擁有‘分身’，跨空間活動成為可能。”牛凱說。
當然，6G不只娛樂那麽簡單，更重要的是6G 能夠挖潛5G，在速度和延遲方面提供超級性能。
暢想未來，牛凱認為，借助6G的大寬頻傳輸技術，醫生戴上虛擬現實設備，可進行遠程手術，實現緊急突發疾病的處置；面對老齡化，子女可通過一個虛擬時空陪伴老人；工業製造業的流水線上，引入6G低時延，對異常的響應速度更快，減少生產問題；汲取6G成果，醫療護理行業有望先人一步，升級為智慧醫療。
“未來的醫療，使每個人都擁有一個24小時的虛擬家庭醫生。通過家庭醫生，可將人類的腦電圖、血壓、血糖等信息，經由終端網絡傳輸至醫院，及早發現潛在病情，實現早預防早治療。”牛凱憧憬道。
6G仍存在於暢想：
還有漫長的路要走
虛擬世界體系，源於對真實世界體系的采樣、傳輸、分析和重構。日前，牛凱等發表論文，展望6G移動通信技術，為實現更深層次的智能通信需求構築路徑。
牛凱介紹道，要實現 6G，需要在信息理論、傳輸和組網方面實現理論和技術突破。一般來說，為實現大帶寬高速率傳輸，除了依靠太赫茲這樣的頻段，還需要大幅度增加傳輸天線的數量，將目前的十幾根天線增加至上百根，使用大規模天線傳輸。
另外，對現有技術進行挖潛也是重要手段，比如極化碼技術，用於挖掘信道容量的極限。在華為公司推動下，目前該技術已經寫入5G標準。
具體來說，要實現大帶寬、低時延，主要依靠兩大類技術——通信類技術和智能化技術。前者包括傳輸技術和網絡技術，傳輸技術旨在解決跨空間信號傳輸問題，網絡技術著重解決6G網絡架構問題。
牛凱說，技術實現過程困難重重，且“家家有本難念的經”。他舉例說，比如在傳輸技術中，太赫茲技術難在信道分析與射頻器件設計。目前，他所在研究團隊正在進行信道特性測試，為芯片與信號設計提供參考。
同時，實現多天線的困難也不可忽視，由5G的十幾根向6G的成百上千根邁進，需解決理論和工程問題；此外，極化編碼傳輸技術問題最艱巨，目前對現有技術的挖潛已趨於理論極限，繼續提升難度大。
網絡技術方面，傳統組網方式依靠基地台實現，6G將顛覆傳統方式，實現類腦結構的超級智能化網絡。“這時候每一個基地台就相當於大腦中的一部分神經元，海量‘神經元’互相連接，依靠強大的人工智能算法，完成數據傳輸和網絡運算。”
如何理解“超級智能化網絡”？牛凱表示，全息網絡提供了參考。2018年，國際電信聯盟（ITU）發布對2030的移動通信網絡的預測，認為全息網絡將是未來移動通信的主要發展方向，它是挖掘聽覺信息、視覺信息以外的其他觸覺，實現全感知的通信網絡。
牛凱表示，這一過程分兩個階段實現，第一步，完成感知信息和腦電波信息的采集；第二步，實現人的腦電波、意識與機器的互動，使兩者融合為一個超級智能化的整體。
清華大學電子工程系教授牛志升提醒道，從技術角度看，6G依然是一個前沿課題，暢想居多，研發還有漫長的路要走。現階段，研究人員應該摒除消費因素、商業炒作的影響，以問題為導向，梳理出6G技術的突破點。
6G甚至7G的基礎：
太赫茲
“太赫茲技術是實現6G的方式之一。太赫茲頻段具有 100Gbps 以上大容量傳輸能力，在未來無線與移動通信中大有用武之地。”張存林說。
太赫茲波是波長介於微波與紅外線之間的電磁波。隨著未來無線通信需求與技術持續發展，需要不斷開發新的頻譜資源，提高信息傳輸速率。有觀點認為，太赫茲將是6G甚至7G通信的基礎。
牛凱介紹道，業界對太赫茲如此重視，主要是因為太赫茲頻段獨特的空間傳輸優勢。由於外太空近似真空狀態，這時寬頻傳輸速度大大提高，比當前的超寬頻技術快數百至一千倍。這樣，太赫茲通信可以為6G移動通信的衛星或近距離傳輸提供極高的帶寬與傳輸速率。
“美國選擇開展太赫茲研究，除了技術本身的吸引力，還因為美國衛星通信技術發達，選擇太赫茲作為研究6G技術的起點，具有優越性。”西南郵電大學一位要求匿名的教授向筆者透露。
在美國宣布開展太赫茲研究前，中國的一些院校也已開展過相關研究。目前，在人體安全檢查、環境監測、病變診斷、農產品質量控制等諸多領域取得了階段性進展。
太赫茲亞毫米波在大氣遙感中具有廣泛的應用前景。張存林解釋道，大氣中的微粒對光束有散射作用，當大氣中存在的微粒尺寸與探測波長接近時，探測信號會明顯改變，因此，使用太赫茲可用於監測沙塵氣象。
而由於許多氣體分子的振動和轉動能譜處於太赫茲頻段，當用太赫茲探測時可以產生特徵吸收線，因而，太赫茲可以用來探測大氣中特定種類或相態的大氣蹤跡成分，如水氣、冰雲、臭氧等，從而給出有關對流層和平流層中上升氣流運動的信息，實現環境降水分布監測。
此外，太赫茲波對因人類活動而排放的含氯、氮、硫、氰的廢氣有特殊的敏感性，可用於臭氧層的大氣環保監控。
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