5G还在路上，6G研究已经开始了！

当全球正力拼2019年启动5G商用服务，位于北欧斯堪的纳维亚半岛的芬兰(Finland)已经展开超越5G网络技术的研究了。不久前，芬兰奥卢市(Oulu, Finland)邀请大批媒体记者前来体验其针对6G网络所启动的研究与工作进展，我当时立刻想到的是，我们连5G都还没商用，又怎么能谈论6G呢?

不过，当我一到达奥卢市，就开始意识到那只是一种象征——如同世界上其他地区一样，奥卢市目前所展开的大部份工作都在推动5G、进行试验以及寻找商业模式和使用案例。正如诺基亚(Nokia)供应链负责人所说的，该公司已经在全球各个城市出货了数百万套Airscale无线接取平台，用于5G网络的安装。

芬兰奥卢市(Oulu, Finland)鸟瞰图(来源：EE Times)

然而，除了今天可能实现的移动网络之外，还必须要有一个关于下一步的方向与愿景。这将意味着未来的一些出路，以及一个可望有助于获得研究资助的象征。

Ari Pouttu

奥卢大学(University of Oulu)无线通信中心(Center for Wireless Communications)可信赖无线技术教授Ari Pouttu说：“这应该称为5G长程演进(LTE)还是6G?”他说他们很不得已地决定了6G这个名称，而结果是为其旗舰级6Genesis计划赢得了未来八年超过2.5亿欧元(约2.91亿美元)的资金。

这项计划称为“6Genesis—支持6G的无线智能社会与生态系统”(6Genesis — the 6G-Enabled Wireless Smart Society & Ecosystem)，专注于无线技术的发展、探索5G通讯技术的实施以及发展可能的6G标准。其主要目标是透过进行具有测试网络的大型试点，支持业界将5G标准导入商业化阶段，并进一步探索6G可能需要的基本技术组件发展——无论是任何可能，瞄准无线连接等领域和分布式智能计算。除了人与人之间的沟通，该研究还将侧重于设备、流程和对象之间的通讯。

芬兰奥卢大学(University of Oulu)

近乎实时的连接能力

这确实是有关学术界跳脱框架的想法，并思考2030年的愿景。6Genesis计划由奥卢大学与诺基亚、芬兰VTT技术研究中心(VTT Technical Research Center of Finland)、阿尔托大学(Aalto University)、Business Oulu和奥卢应用科学大学(Oulu University of Applied Sciences)共同合作。

Pouttu教授描述该计划未来八年的愿景：掌握“近乎实时”(near-instant)且毫无限制的无线连接对于数据导向型(data-driven)社会的影响。这意味着必须考虑到无线连接、组件与电路以及分布式计算的要求，从而在无线连接无处不在的社会各领域，满足对于人工智能(AI)相关应用的期待。

Pouttu说：“人与人之间已经互连了，因此，5G或6G的承诺将是连接更多对象。从延迟来看，5G的近乎实时连接仍未完全解决：对于某些(时间要求严格的)应用而言，毫秒(ms)级的延迟还不够好，因此还有很大的潜力可以升级通讯能力。”

Pouttu补充说，当您开始需要处理大量资料时，一开始就能达到TB/s级的通讯速率。而当增加数据速率时，需要同样提高频率——其范围从100GHz直到Terahertz (THz)频率。

Pouttu说：“为此，由于无线信号无处不在，距离将因此缩短。我们将需要开始寻找提供空中传输(OTA)通讯的全新方式。这可能意味着超宽带无线还是OFDM的复兴?”

Pouttu表示，已经有人认为未来10年每个人将有1,000个无线电。当您进入这个领域时，组件和电路技术将成为重要主题，也可能需要对于材料科学的新思考。

该计划所关注的一个研究领域是满足更多数据导向的近乎实时连接能力需求所需要的“移动边缘智慧”。分布式计算将变得更加重要，尤其是多接取移动边缘计算。

Pouttu指出，许多计算都将在边缘完成，目前的手持式设备本身即已完成了大量建模。例如Apple最新推出的iPhone手机，即可看出这一趋势已经发生在A12仿生芯片了。

奥卢大学无线电工程教授Aarno Parssinen表示，开始思考下一代技术非常重要，因为技术可能需要很长时间才能发展成熟。他说：“我们的开发时间表就不是以季来算——对我们来说，10年其实已经算是短的时间架构了。”

Aarno Parssinen

Parssinen说：“如果你观察毫米波(mmWave)，它最初的基本原理可能是在2000年左右的时间完成的，但是业界一直到10～15年后才算开发到成熟的程度。即便如此，5G mmWave在实施上还比它困难10倍。相同的基本原理可能适用，但其尺寸会越来越小。随着天线变得越来越小，周围的电子组件越来越多，到了THz级通讯时将变得更加困难。”

Parssinen还说目前我们还没有充份的晶体管技术得以因应THz频率挑战。

针对未来的5G和6G开发，Parssinen表示感兴趣的区域将从100GHz到1THz。其间将有如此多的频率可用，因而可能包含庞大的数据量。数据的密集不仅出现在信息技术中，同时也发生在无线传输。

Parssinen说：“我们必须提出一个有效的解决方案，让这些频率合理且实际可用。我们需要做一些尚未真正完成的事情。但那就是科学的目的。目标就是在可让电波天文学(radio astronomy)和其他科学或一些非常严苛的应用取得重大进展的频率上创造新事物。现在，重点是将其用于价格合理的小型设备商用化，以及如何让无线电信号在此环境中传播。”

因此，无线电、电子组件和材料，将成为未来8年该计划面临的巨大挑战。

5G测试网络

但在6G实现之前，还得先着眼于即将推出的5G网络。这也是该计划工作的重要部份，其中包括由奥卢大学和VTT营运的5G测试网络(5GTN)，并由诺基亚及其核心网络产品提供支持。目前还有大约25家合作伙伴也参与这项计划赞助。

共同资助芬兰奥卢5G测试网络的合作伙伴

5GTN理论上是5G研究的验证平台，同时也是合作伙伴研发和试验的测试台，合作伙伴可以使用其技术以及保健和公共服务。该测试网络位于大学的中心位置，企业可以使用其SIM卡连接至该网络。这让产品开发人员可以存取网络上的所有功能和接口，以测试其技术原型，同时让想要试用服务的其他企业也能从利用5G网络中受益。

芬兰奥卢市的5G测试网络

该网络架构使用3GPP指定的演进封包核心元素和LTE无线接取技术，并特别强调基于小型基地台(small cell)的解决方案。5GTN计划团队还可提供频率授权。它目前有许多项目正积极进行中，包括照护、保健和健身、家庭数字医疗(e-health)、媒体制作和发行，以及使用5G的诺基亚自动化工厂。

可用于存取奥卢大学5G测试网络的SIM卡

6G离我们还有多远?

当我们知道5G还有很多工作尚待完善之际，有人已经开始在谈论6G，这很容易让人抱持怀疑态度。曾经在西班牙电信公司(Telefonica)任职长达17年、目前是英国政府国际贸易机构的首席科学顾问Mike Tele说：“我认为现在讨论6G只是一种转移注意力(red herring)的方式，至少在2020-2022年之前都不值得太过于投入。我们现在需要的是先看看5G客户的真正需求然后推出5G。”

然而，世界各地已经在为下一代网络各方面展开工作了，科学家和研究人员也已经在思考这些挑战，因为它是必须在某个时间点之间及时展开的任务。例如，据悉中国已经在去年底开始研究下一代移动通讯——即6G了。此外，国际电信联盟(ITU)还有一个焦点小组，负责研究前进2030年的下一代网络之骨干技术。半导体研究联盟(SRC)则设有融合THz通讯和感测中心(Center for Converged Terahertz Communications and Sensing)，致力于开发未来的蜂窝基础设施，为终端用户提供1～100Gb/s的速率，以及具有100～1,000个同步独立调变的波束和数十个Tb/s的中心容量。

Pouttu接着说，这只是人类对于一项技术任务的好奇心。“找到更好的办法来完成任务。不要担心应用或业务——因为还有其他人也这样做。我们是工程师，总是有着好奇心。”