電信業(yè)一直都在追求創(chuàng)新技術(shù)，以支持對(duì)移動(dòng)帶寬不斷增長(zhǎng)的需求，這種需求大約每?jī)赡攴环?/p>

例如，在過去20年中，已經(jīng)推出了三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：從2001年3G的推出開始，到2009年4G的商業(yè)引入，最后到今天第一批5G網(wǎng)絡(luò)的部署。與此同時(shí)，其他的移動(dòng)通信方式--如Wi-Fi也已經(jīng)占據(jù)了一席之地。

盡管有了這些新的發(fā)展，我們對(duì)帶寬的渴求仍然是無止境的。此外，還需要越來越低的延遲，特別是在工業(yè)環(huán)境中，它們已經(jīng)成為保持運(yùn)作的關(guān)鍵要求。這就是為什么該行業(yè)已經(jīng)開始準(zhǔn)備下一步，即推出第六代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（6G）。

誠(chéng)然，現(xiàn)在還為時(shí)過早，國(guó)際6G標(biāo)準(zhǔn)仍在制定中。但有一點(diǎn)是明確的，6G將把它的前輩們遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面。

每秒100Gbps

對(duì)于大多數(shù)人來說，移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)只是一種方式，可以在旅途中播放電影和電視劇，或者隨時(shí)隨地快速下載大文件。他們需要的是速度。

這應(yīng)該是一個(gè)驚喜嗎？其實(shí)不然，二十多年來，速度一直是電信運(yùn)營(yíng)商試圖吸引客戶的頭號(hào)賣點(diǎn)。

事實(shí)是，我們不斷地在互聯(lián)網(wǎng)上分享越來越多，越來越大的視頻文件。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，人們每天在YouTube上觀看超過10億小時(shí)的視頻。四分之三的YouTube用戶通過移動(dòng)設(shè)備訪問該平臺(tái)。

對(duì)人們來說，關(guān)鍵是能夠隨時(shí)隨地訪問這些下載，并以盡可能高的分辨率觀看視頻，進(jìn)入移動(dòng)寬帶。

6G網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)建立在這一趨勢(shì)之上，其特點(diǎn)是預(yù)計(jì)下載速度不低于100Gbps。這比5G網(wǎng)絡(luò)的（理論）下載速度快10倍，比今天最先進(jìn)的4G網(wǎng)絡(luò)所能容納的速度快300倍。

100GHz（及以上）的頻率

頻率越高，可用的帶寬就越多。因此，為了實(shí)現(xiàn)這些帶寬，我們將需要利用更高的無線電頻率。

例如，4G網(wǎng)絡(luò)被限制在2.5GHz以下的頻率，而5G網(wǎng)絡(luò)在28和39GHz頻段運(yùn)行。而下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（包括6G），預(yù)計(jì)將采用100GHz以上的頻率。

只有幾微秒的延遲

人們的移動(dòng)體驗(yàn)不僅僅取決于他們能夠（快速）下載的數(shù)據(jù)量。對(duì)于許多應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)的延遲是一個(gè)同樣重要的因素。

例如，在觀看電視直播節(jié)目時(shí)，延遲會(huì)影響客戶體驗(yàn)。畢竟，沒有人愿意錯(cuò)過世界杯足球賽決賽期間的那個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)球。

誠(chéng)然，5G網(wǎng)絡(luò)的引入（以及其不到1毫秒的延遲）應(yīng)該已經(jīng)結(jié)束了這樣的小插曲。然而，6G提出了一個(gè)更加完善的延遲，只有幾微秒。

這對(duì)于支持越來越多的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用尤其必要。想一想基于實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)獨(dú)立控制機(jī)器和復(fù)雜工業(yè)流程的閉環(huán)控制系統(tǒng);或時(shí)間敏感的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如心電圖（ECG）或腦電圖（EEG）信號(hào)的處理和解釋。

每平方公里1000萬個(gè)連接設(shè)備

物聯(lián)網(wǎng)的能力是由連接的傳感器和設(shè)備的數(shù)量決定的。在這里，預(yù)計(jì)也會(huì)有巨大的增長(zhǎng)。市場(chǎng)研究公司Statista預(yù)測(cè)，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)將由近310億臺(tái)設(shè)備組成，而現(xiàn)在只有120至130億臺(tái)設(shè)備。隨著設(shè)備數(shù)量的不斷增加，將盡可能多的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上（每平方米或每平方公里）是一個(gè)挑戰(zhàn)。這個(gè)數(shù)字被稱為連接密度。

今天的4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了每平方公里約10萬個(gè)設(shè)備的連接密度。5G已經(jīng)做得很好了，允許每平方公里連接100萬臺(tái)設(shè)備。而隨著6G網(wǎng)絡(luò)的引入，每平方公里1000萬臺(tái)連接設(shè)備的數(shù)字也指日可待。

每位能耗少于1納焦

如前所述，6G網(wǎng)絡(luò)將不得不采用更高的無線電頻率，以支持對(duì)更高帶寬的需求。但問題之一是，底層（芯片）技術(shù)（尚未）能夠在這些頻段上以節(jié)能的方式運(yùn)行。

電信強(qiáng)國(guó)愛立信在最近的一份報(bào)告中表示，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的能源消耗確實(shí)有可能急劇增加，以環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)的總部署成本為代價(jià)。

盡管如此，電信業(yè)并沒有坐以待斃。根據(jù)電信運(yùn)營(yíng)商Orange的說法，與4G相比，到2025年，新技術(shù)和軟件的引入可以將5G網(wǎng)絡(luò)的能耗降低10倍（每傳輸千兆）。而到2030年，這甚至可能成為20倍。

相比之下，今天提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能源效率的努力有可能被需要傳輸?shù)目焖僭鲩L(zhǎng)的數(shù)據(jù)量所抵消。多年來，一場(chǎng)類似的戰(zhàn)斗一直在數(shù)據(jù)中心上演，以光纖連接為特色，需要在保持高能效的同時(shí)處理盡可能多的數(shù)據(jù)。今天，在測(cè)試設(shè)置中，光纖以每比特幾百飛焦耳的速度運(yùn)行（1飛焦耳相當(dāng)于10-15焦耳）。

對(duì)于6G，研究人員設(shè)定的目標(biāo)是將其能源消耗減少到每比特1納焦耳（10-9焦耳）以下。

為此，研究人員對(duì)新的III-V材料（如磷化銦）寄予厚望，盡管這些材料還不適合集成到硅平臺(tái)上。因此，研究界正在專門研究III-V/CMOS混合方法，研究如何將III-V材料與CMOS技術(shù)異質(zhì)地結(jié)合起來，這些材料在可靠性方面的表現(xiàn)如何，哪些退化機(jī)制在起作用等等。在這些見解的基礎(chǔ)上，研究人員的目標(biāo)是創(chuàng)造出能在100GHz及以上頻率下有效和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行的移動(dòng)設(shè)備技術(shù)。
責(zé)編AJX