对于大多数人来说,5G虽然是个已经喊了很久的口号,但真正投入商用至今其实也才不到一年的时间而已。这既意味着迄今为止5G的网络与设备,距离真正意义上的“普及”还有很远距离,也意味着对于很多已经购买或者还没有买5G手机的消费者来说,5G目前的表现距离令他们满意的水准也还有着一定的差距。此前我们三易生活曾为大家简要解析了,被誉为“第一个完整的5G技术标准”的3GPP Rel-16规范。并针对新一代5G技术在性能、频段、应用场景、是否需要更换手机等多个大家关心的问题,做出了解读。然而,即便是一向关注先进通讯技术的我们也没有料到,5G的继任者会来得这么快。没错,就在短短的一周多后,三星方面突然发布了一份名为“The Next Hyper-Connected Experience for All(直译为:下一代全民超连接体验)”的技术白皮书。而它所描述的,正是这家科技企业对于6G的诸多预定指标、技术细节,以及实现时间的构想。
2017年2月,国际电信联盟正式批准了IMT-2020 5G关键性能规范,其中规定5G的网络带宽应该高达20Gbps。这是迄今为止最正式,关于“5G到底应该多快”的官方数据。但实际上由于各种各样的因素,我们目前在5G手机上能够体验到的带宽仅有最高1Gbps左右,这还是不考虑信号因素的理论值,实际上真用起来还会更低一些。为什么5G没能达到官方规定的网速?这个问题我们暂时不作讨论。但很显然,三星在制定6G的相关速率标准时已经考虑到了这一点。因为按照他们的白皮书中的说法,6G网络的目标是“提供1000Gbps的峰值数据速率和1Gbps的用户体验数据速率”。有意思的是,按照三星这份白皮书中的这张表格,5G用户体验的带宽其实只有100Mbps这是什么意思呢?简单来说,就是6G网络的带宽设计目标高达一百万兆,是“完全体5G”的50倍,同时起码要保证消费者在手机上起码有千兆级的实际下载带宽。不仅如此,为了满足沉浸式联网虚拟现实应用的需求,三星的6G标准还计划将网络的端到端延迟降低到1ms之内,而为了让6G能够更好的支撑工业自动化与远程医疗等应用场景,它的错误率必须要做到仅有当前5G的1/100。除此之外,在网络覆盖性能方面,6G也针对5G当前所暴露出的一些问题提出了改进目标。比如说,6G必须要能在每平方公里的土地面积内,同时带动约一千万台联网设备——这意味着它的承载能力要达到5G的十倍。与此同时,相比5G理论最高只能支持到350km/h的设备移动速度,6G计划将把这一指标提升到500km/h。很显然,以上的两个设计指标,前者为的是能让6G网络直连更多的物联网、车联网和可穿戴设备,而后者面向的则是未来的轨道交通体系,说白了,也就是三星的6G原生或将能够支持更极端的“高铁模式”。
很显然,单论网络性能,三星规划中的6G技术已经远远凌驾于5G的理论峰值数十倍以上。但是如此一来问题就出现了,我们为什么非得建设6G,或者说,6G到底能够带来怎样的生活方式改变呢?针对这个问题,三星在6G白皮书里举了很详细的几个例子。首先,根据思科在2018年进行的一项预测显示,到2030年,全世界联网设备的数量或将达到500亿台,是届时世界预期人口的59倍。这意味着对于届时的6G通信技术来说,它们的“主要用户”将会是机器而非人类。这是什么意思呢?三星进一步解释称。与人类相比,不管是家庭里使用的智能家电和陪伴机器人,街道上运作着的无人车、无人机,还是工厂里的工业机器,它们的视觉(所配备的相机)分辨率和可见光波段会远高于人眼,它们的听觉(麦克风)频率范围会大大超过人耳,同时,机器从感知到环境到做出判断和行动的反应速度也要大大快于人体。于是乎,要想满足所有这些机器设备将感知到的信息相互传输、统合、分布式计算的需求,就必须要使用带宽和延迟远远优于5G网络的新技术才行——自然,这指的就是6G。除此之外,如果大家有关注如今5G相关的各种信息,会发现超高清分辨率的在线直播功能很多时候被作为5G优胜于4G的“招牌体验”而广为宣传。但三星在计算了当今的显示技术所需的带宽数值之后发现,实际上对于真正足够清晰的AR和VR体验来说,如今的5G网络性能其实是不够的。比如说,要想实现真正身临其境、基本看不出破绽的视觉效果,无论是AR和VR或者MR(混合显示),都需要至少16K(16384*4680)的画面分辨率。那么这就意味着网络必须要能够稳定在至少不小于0.9Gbps的带宽水平上,请注意这不是峰值带宽的需求,而是在最卡顿的时候也不能够低于的最小值。很显然,这只有6G才可能做到。更进一步地说,如果我们还想追求将虚拟世界更真实地在现实中呈现,那么三星其实也已经提出了更加强大的显示方案,这就是高保真的全息显示技术。根据计算,如果想要在6.7英寸大小的手机屏幕上显示肉眼无法看到像素点的高清全息图形,则图形分辨率需要达到11.1千兆像素,也就是111亿像素,如果再加上实时传输的需求的话,此时需要的网络带宽将会高达580Gbps,是5G理论峰值的29倍。而如果想直接在现实世界里投影肉眼无法分辨真假,和真人等大的虚拟形象,则此时非压缩数据的码率将会达到匪夷所思的数Tbps。真假难辨的虚拟男/女友,是不是能够解决很大的社会问题?(笑)根据Mordor智库2019年发布的研究报告显示,到2023年,全息显示器的市场规模将会达到76亿美元,而全息显示技术发展的终极形态,自然就是直接在现实世界里投影虚拟形象。设想一下,它会对未来的互联网社交、远程教育、网络游戏、商务办公造成多大的影响?当然,也正是因为这样的场景已经远远超过了5G技术理论上的性能极限,因此更大带宽、更低延迟的6G网络才变得不可或缺。当然,6G能够做到的不仅仅是实现巨量自动化机器的大连接,实现虚拟世界和现实世界的视觉融合,它还能做到犹如科幻电影一般的数字副本技术,比如让医生对着全息投影做手术,机器手就在世界的另一端为一个真实的人进行相同的操作。除此之外还有全新的“拆分计算”概念,不同于现有的“云电脑”,6G的拆分计算技术并非是在移动设备上运行一个服务器发来的,渲染好的远程界面,而是真正实现小型移动设备和大型远端服务器之间智能分配任务,同时负担计算量。如此一来,连接到远程服务器上的移动设备越多,整个体系的计算力就反而越强——是不是有种“天网”的感觉了?
看了6G的性能指标和它所可能带来的使用场景,大家是不是已经感到兴奋了呢?别急,虽然三星方面在6G白皮书中坦言,他们早在2019年5月就已经成立了“高级通信研究中心”,开始加速6G通信标准的研究。但正如他们在官方新闻稿里所说的那样,“从研究开始到新一代的通信技术商业化通常需要10年时间”。换句话说,三星认为,按照一般的情况推算,6G技术差不多要等到2029年或者2030年才能实现大规模的商业化。但是就在6G白皮书中,三星也特别提到了一个现象,那就是从3G、4G到5G,近几代的移动通信技术在产业化的速度、消费者购买设备的积极性上呈现出了逐级攀升的趋势。这似乎可以用移动通信技术在消费者日常生活中的重要性不断加强、更快的网络开始赋能于更多行业来解释。也正因为如此,考虑到三星这次在6G白皮书中所提出的6G网络性能指标,很多一开始就是冲着5G“先天”的缺陷去的,因此我们也不能排除6G同样会因为全社会的追捧而使得商用化大幅提前的可能性。当然,从技术层面上来说,6G的1000Gbps网络要想实现,需要将太赫兹(THz)频段、卫星网络、时间敏感网络(TSN),以及全链路AI边缘计算等,一系列技术进行充分整合。这其中既涉及到对现有网络技术的进一步提炼改造,也涉及到新的低功耗半导体工艺,更需要用上当前还处于“无人区”的特殊频段资源,各种所涉及的技术、经济、政策因素数不胜数,既考验相关企业的全生态链研发和制造能力,更是考验各国对于6G的发展决心和扶持力度。也正如三星研究员Sunghyun Choi所言,“虽然5G商业化仍处于起步阶段,但开始准备6G永远不会为时过早”。
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