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6G，打造智慧社會的數(shù)字基石
2025/05/29 09:30 來源：人民網(wǎng) 閱讀：1.4萬
近期，中國紫金山實驗室發(fā)布全球首個6G廣域低空覆蓋的無蜂窩通智感融合外場試驗網(wǎng),，其覆蓋距離,、接入容量和頻譜利用率較5G提升10—20倍。同時,，該系統(tǒng)還可利用6G基站電磁回波，實時感知1公里范圍內(nèi)無人機的運動軌跡及飛行狀態(tài)信息，為低空巡檢,、低空物流、低空安防等低空經(jīng)濟應(yīng)用提供關(guān)鍵技術(shù)支撐,。近年來,，全球多國都在探索未來6G可能突破的新技術(shù)與潛在的應(yīng)用場景，通過戰(zhàn)略規(guī)劃,、資金投入,、技術(shù)研發(fā)等方式積極布局6G產(chǎn)業(yè)。
按照國際電信聯(lián)盟2023年6月審議通過的《IMT（國際移動通信）面向2030及未來發(fā)展的框架和總體目標建議書》規(guī)劃,，從今年開始至2029年,，將完成6G標準制定；2030年前后實現(xiàn)首次商用,。屆時,，全息通話、遠程醫(yī)療,、智慧城市等創(chuàng)新應(yīng)用有望從試點實驗走向大規(guī)模應(yīng)用,。我們相信,，將通信網(wǎng)絡(luò)與人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)深度融合的6G,，帶來的不僅是網(wǎng)速的量變,，更是信息服務(wù)模式的根本性變革，將為未來智慧社會奠定堅實的數(shù)字基石,。
6G技術(shù),，新在哪里？
根據(jù)國際電信聯(lián)盟的2030愿景,，6G有望在網(wǎng)絡(luò)峰值傳輸速率,、通信時延、網(wǎng)絡(luò)終端鏈接密度等核心能力指標上實現(xiàn)量級突破,。一般而言,，5G有增強寬帶通信、超可靠低時延通信,、海量終端連接通信三大典型應(yīng)用場景,，6G在這三大場景的支撐能力將進一步提升10—100倍，達到“極致通信”體驗,。借助6G,，未來我們或許能實現(xiàn)傳輸速率達每秒近萬億比特（1Tbps）的全息通話，眨眼間就能下載500部高清電影,，每平方公里可支持千萬數(shù)量級的設(shè)備連接,，城市里的每一盞路燈、每一個井蓋都能成為智能終端,。
當前,，6G技術(shù)突出表現(xiàn)為三個方面的優(yōu)勢：
一是相較于移動網(wǎng)絡(luò)長期采用的“蜂窩式”組網(wǎng)，6G將引入全新的“無蜂窩式”組網(wǎng)技術(shù),。該技術(shù)旨在構(gòu)建以終端用戶為中心,，分布式基站動態(tài)協(xié)同的靈活覆蓋模式。它可以大幅提高基站功率效率,，減少能源消耗,；讓無線信號在地理空間上覆蓋更均勻，用戶可以享受更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),；使有效信號覆蓋范圍更遠,，更好滿足廣闊水域、工業(yè)場景等特殊行業(yè)應(yīng)用,。
二是與5G扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同,，6G將構(gòu)建“核心網(wǎng)—邊緣網(wǎng)—末梢網(wǎng)”三級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系。以智能工廠為例，其各種設(shè)備可以通過末梢網(wǎng)連接到邊緣網(wǎng),。邊緣網(wǎng)對設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行實時處理和分析,，如設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、生產(chǎn)流程優(yōu)化等,。當遇到復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理任務(wù)時,，邊緣網(wǎng)可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)，利用核心網(wǎng)的強大計算能力進行進一步處理,。同時,，核心網(wǎng)還可以根據(jù)全局的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和業(yè)務(wù)需求，對邊緣網(wǎng)和末梢網(wǎng)進行動態(tài)配置和優(yōu)化,。這種機制可以大大提高無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的資源利用效率,。
三是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將迎來革命性的“手機直連衛(wèi)星”通信模式。在傳統(tǒng)衛(wèi)星通信架構(gòu)中,，地面用戶需要通過地面基站中轉(zhuǎn)才能連接到衛(wèi)星,。隨著用戶規(guī)模擴大，地面基站會遭遇通信瓶頸,。6G手機直連衛(wèi)星通信，消除了地面基礎(chǔ)設(shè)施中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié),，通過低軌衛(wèi)星星座的協(xié)同組網(wǎng),，將無線信號覆蓋從地面二維平面擴展至空天地三維空間。美國SpaceX公司的最新測試顯示,，6G星地直連通信技術(shù)可在單星通信容量,、通信時延等關(guān)鍵指標上，較5G衛(wèi)星系統(tǒng)提升數(shù)十倍,。
有哪些突破性場景應(yīng)用,？
近年來，6G技術(shù)的一些突破和運用已初見端倪：2023年,，日本都科摩公司基于現(xiàn)有商用網(wǎng)絡(luò)成功演示了2Gbps（每秒20億比特）全息視頻通話,。隨著6G傳輸速率的大幅提高，未來在大規(guī)模會議中,，所有人都能實現(xiàn)線上實時沉浸式交互,，仿佛置身于同一空間。在美國圣地亞哥智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗基地,，諾基亞,、福特、美國電話電報公司和高通等公司聯(lián)合完成基于蜂窩車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實驗,，驗證了車輛與路邊基站的實時互聯(lián)能力,。未來6G技術(shù)將為L3及更高級別輔助駕駛技術(shù)賦能，實現(xiàn)車與車之間的直接通信,，讓出行變得更加智能,、便捷,。德國電信和瑞典愛立信公司在德國亞琛工業(yè)大學(xué)互聯(lián)工業(yè)中心，開展了用于未來工廠的端到端專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試,，實現(xiàn)了最低1毫秒的網(wǎng)絡(luò)時延,。未來，6G技術(shù)有望將時延進一步壓縮至亞毫秒級,，將讓生產(chǎn)更加高效和精準,。
在醫(yī)療領(lǐng)域，6G將推動遠程手術(shù)實現(xiàn)革命性突破,。例如,，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院的醫(yī)生曾借助5G網(wǎng)絡(luò)為數(shù)千公里之外的新疆患者做了一臺肝膽手術(shù)，未來6G可在確保手術(shù)機器人控制信號精準安全傳輸前提下,，大幅降低傳輸時延,，為復(fù)雜手術(shù)在數(shù)千乃至上萬公里的遠程精細操作提供有力保障。
在交通領(lǐng)域,，6G有助于推進全域交通和智慧城市建設(shè),。例如浙江杭州西站樞紐通過部署6G超大規(guī)模天線技術(shù)，在10萬平方米的候車大廳內(nèi)實現(xiàn)了厘米級精度的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng),，實測數(shù)據(jù)顯示,，該技術(shù)使旅客平均換乘時間縮短40%。
6G技術(shù)所帶來的應(yīng)用突破將是廣泛的,。通過將無線感知定位功能深度集成至基站,，并內(nèi)置人工智能技術(shù)，6G網(wǎng)絡(luò)將具備厘米級立體空間感知能力和毫秒級自主決策控制智慧,。它將打破5G地面網(wǎng)絡(luò)限制,，實現(xiàn)從“傳輸管道”到“智能中樞”的蛻變進化，開創(chuàng)通信與感知融合,、通信與AI融合,、空天地一體化通信三大新應(yīng)用場景，引領(lǐng)通信網(wǎng)絡(luò)從“萬物互聯(lián)”邁向“萬物智聯(lián)”的新階段,。
如何與產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新,？
2025全球6G技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會不久前在中國南京召開。作為6G標準化元年的標志性活動,，大會旨在凝聚全球共識,，推動6G標準制定與產(chǎn)業(yè)協(xié)同。
移動通信是一項高度復(fù)雜的系統(tǒng)性工程,。作為新一代通信技術(shù)的集大成者,，6G需要大量的產(chǎn)業(yè)合作與協(xié)同創(chuàng)新。從基礎(chǔ)理論到硬件生態(tài)、標準制定,，6G將由數(shù)以萬計的“技術(shù)模塊”精密耦合而成,，最終構(gòu)建起支撐數(shù)字社會的全新基礎(chǔ)設(shè)施。
當前,，在基礎(chǔ)理論方面,，紫金山實驗室創(chuàng)新性地解決了無線通信領(lǐng)域的“不可能三角”難題。在傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中,，無法同時優(yōu)化時延,、可靠性和數(shù)據(jù)速率三大指標，“魚與熊掌”不能兼得,。紫金山實驗室提出的“空時二維信道編碼”理論,，通過多天線陣列引入全新空間維度，形成空間維度與時間維度的二維資源交換快償能力,，使得原本在時間維度不可能解決的問題,，能夠在新的空間維度加持下得以解決。這為打破“不可能三角”難題提供了新思路,，支撐6G超高可靠,、超低時延通信。
在硬件生態(tài)方面,，在3月舉行的2025年世界移動通信大會上,，諾基亞宣布將與全球合作伙伴共同研發(fā)深度嵌入人工智能的新型無線接入網(wǎng)絡(luò)，將人工智能與先進計算集成到共享的云基礎(chǔ)設(shè)施中,，推動6G網(wǎng)絡(luò)向多功能平臺演進。中國多家領(lǐng)軍企業(yè)也在通力合作,、聯(lián)合攻關(guān),，努力打造6G“硬件底座”。
在國際合作與全球標準化方面,，中國IMT—2030推進組,、美國Next G聯(lián)盟、歐盟Hexa—X—Ⅱ項目等主要技術(shù)項目,，正通過集結(jié)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員,，協(xié)同開展6G關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，共同推進全球統(tǒng)一標準的制定工作,。國際電信聯(lián)盟,、國際移動通信第三代合作伙伴計劃（3GPP）等國際組織也積極促進6G技術(shù)的標準制定和全球推廣。
通過產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新,，除了將5G通信性能推向“極致體驗”,，6G還會形成對通感算智控融合、天地融合、數(shù)實融合的強有力支撐,，也即“一極致三融合”,，成為其區(qū)別于之前幾代移動網(wǎng)絡(luò)的獨特發(fā)展格局。這些融合技術(shù)將賦能包括工業(yè)/企業(yè)需求在內(nèi)的垂直應(yīng)用,，將行業(yè)所需的關(guān)鍵指標能力作為移動通信技術(shù)創(chuàng)新的導(dǎo)向,，提供集通信、感知,、算力,、數(shù)據(jù)和AI于一體的綜合信息服務(wù)，推動工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新實現(xiàn)質(zhì)的飛躍,。
縱觀移動通信發(fā)展歷程,，每一次代際躍遷都深刻重塑了人類社會的生產(chǎn)生活方式。當前,，我們正站在一個獨特的歷史交匯點：人工智能技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展與6G關(guān)鍵技術(shù)的突破性創(chuàng)新形成“雙浪疊加”效應(yīng),。面對這一重大歷史機遇，中國將主動擁抱技術(shù)變革浪潮,，與世界各國攜手開創(chuàng)更加智能,、互聯(lián)、普惠的數(shù)字文明新時代,。
?。?span style="font-family: "Microsoft YaHei", 微軟雅黑; text-wrap-mode: wrap; font-size: 20px;">尤肖虎??許? 威 作者分別為中國科學(xué)院院士、紫金山實驗室主任兼首席科學(xué)家,、東南大學(xué)教授,；東南大學(xué)教授、紫金山實驗室課題負責(zé)人）