6G可能是什么？

在过去三十年里，全球数据流量始终在经历无休止增长，甚至无停止趋势。国际电信联盟（ITU）曾经预测，按照目前的趋势来看，直到2030年全球移动数据流量每年增长速率将会达到55%。这个数字可能看起来并不直观，我们简单做一下翻译：2025年左右，全球移动数据流量可能达到607 EB，2030年达到5016 EB （1EB=106TB）；从今年到2030年，全球移动数据流量将会提升100倍，这并不是一个小数字。

来源：思科

这也是我们认为6G可能会在2030年左右诞生的现实基础-----从古至今，人类始终有不可遏制的数据渴求，我把它叫做“数据/信息饥渴”。这自然而然是移动通信系统代际变化的源动力：

用户对通信需求的提升是每一代移动通信系统要满足的首要目标，而新的通信技术是驱动每代移动通信系统变革的技术动力，两者缺一不可。

2030年是一个学术和产业界都认可的里程碑（当然我们其实只能预测）。

于是很多学者和公司都试图在今年开始探讨6G，对6G布局。vivo通信研究院在今年发布了《数字生活2030+》白皮书，全文分析了11个方面，呈现了29个场景。其中采用了大量的脑洞和案例，试图用未来的生活预测倒推未来通移动系统指标，这是一个很好的尝试。

虽然产业界和大众对未来生活的脑洞比较偏向想象，但不被束缚的想象会带来很多未来十年可能出现的应用场景，这也会对通信技术研究趋势带来一定启发，比如“体貌孪生试衣魔镜”和虚拟试衣-----快速虚拟试衣镜在未来十年非常有可能实现，而这些“杀手级”却很有可能被通信研究人员忽略。

虚拟试衣

但是正如我之前所说，每一代移动通信系统的演进，都是由用户需求和技术发展共同决定的。单单用户需求并不能完全决定下一代移动通信系统的演进趋势，更重要的其实是，

从技术角度，目前通信的技术发展能支持我们在6G做到什么？

这是vivo的白皮书忽略，而我试图在本文中回答的问题。

1.泛在智能与集体AI

很多人曾经跟我说过，他们期望的通信是用户不可见的，也就是说无论何时、任何人走到哪里，都能随心所欲地传递信息，这就是整个通信行业的大远景之一“泛在通信”。但是这个通信愿景并未链接到现实体验。从个人需求来看，所有人其实都期望自己的居住环境更智能，这也是目前智慧城市、智慧家庭、智慧社区概念兴盛的由来。

在未来十年里，通信行业普遍认为，人类生活将会呈现智能设备广泛部署，这些智能设备能够以最少的人工干预进行最优决策。我们周围的一切将会非常智能，甚至于可能能够智能操纵编解码、信号处理和感知通信结构。也正是基于这种判断，在目前几乎所有6G论文里都认为AI将会成为6G不可缺少的一部分，从而形成“泛在智能”。

从另一方面说，随着智能设备的广泛部署和终端计算能力越来越强大，AI模型的训练和推理将很有可能下放到微基站或者网络边缘节点（比如雾联网fog-RAN），分布式AI训练和推理可能会成为未来主流。这和目前5G网络并未过多考虑AI训练相反，6G中很有可能会实现“集体AI” ------各个终端有望训练部分模型，通过网络传输带数据中心之后再进行模型整合。

这样就利用低延迟、高带宽的通信技术把原本的单设备智能组合形成智能设备群，利用群体决策来实现更加可靠高效的“泛在智慧”。

2.网络内生安全

估计很多同学并不清楚，当前通信系统的安全性主要来自于网络不同层级的安全协议，比如大家很常见的加密协议，应用层主要采用HTTPS协议，传输层可能采用SSH协议-----这是一种“外挂式”和“补丁式‘的思想，

“外挂式“安全配置并非不好，但是正因为基础网络本身设计时并未考虑安全标准，导致目前的移动通信系统在身份认证、接入控制方面暂时存在比较多的挑战和威胁。实际上，这种威胁正是物理SIM卡没有被eSIM卡替代的重要原因之一。

因此，通信行业从业者期望6G网络不在依靠传统的、打包补丁式安全方案，希望能够让6G网络存在内生安全支持，在网络协议设计之初，就可以从用户、基站、边缘侧来构建整体安全体系。当然，具体的实现方式有很多种，我这里不在赘述。

5G 身份认证面临的主要安全问题及 6G 潜在解决途径

3.基于雷达上下文的通信感知一体化

从整个电子工程行业的两大应用，雷达和通信本身来说，正在呈现一体化趋势。

我这里提到的一体化，并非单单指代电子设备或者电磁波发射平台的一体化，其实上随着毫米波雷达的快速发展，越来越多毫米波雷达呈现小型化、民用化趋势，很多雷达也小到足够嵌入用户设备中。

比如Google的Project Soli—--Google把毫米波雷达制作成芯片，嵌入手机终端，这样可以识别手势动作，从而隔空操作手机。

从另一方面来看，5G中通信本身正在探索毫米波频段的商业可行性，相信随着整个毫米波产业链越来越成熟，十年以内毫米波通信设备成本有望大幅度降低。这样，在6G中通信和雷达射频有望在同一个用户终端同时出现，而得益于毫米波频段电磁波的强方向性、低绕射能力，整个通信的信号处理也越来越向雷达信号处理靠拢-----这正是通信感知一体化的趋势基础。

发射一个波形同时完成通信和感知功能，这既能满足未来物联设备对本体环境感知的要求，也能满足未来物联设备通信的基本需求，同时还能够降低成本，可以说是一举三得。

如果我们更深入想一层，当雷达和通信设备同时存在于一个终端上时，雷达可以为通信提供基本的信息，比如用户可以通过雷达设备的观测来识别和定位潜在通信对象，从而更方便的完成波束赋形等等通信算法，或者可以调用更多物理层安全策略来保护通信不受干扰。

4.基于智能超材料的可编程无线电环境（没错，目前非常火的智能反射表面RIS就是其中一种）

其实关于超材料的天线和射频器件已经研究了二十多年，但是并未对通信本身造成太大影响，这归根到底是因为目前实验室和产业链并不成熟。但是最近几年，市面上出现了越来越多基于超材料的天线，比如柔性天线和流体天线。

液体天线

爱立信已经完成可弯曲柔性天线的商业化制作，相信未来不久大家就会在家里看到相应的产品，而液体天线不仅仅可以弯曲，也可以在不被施加压力的情况下变化成各种形状，甚至能在被裁断之后自我修复，这对密闭空间中的天线设计会带来很大增益。

另一种大有可为的超材料就是设计大型的智能反射表面（RIS），实现可以编程的无线环境。这里需要稍微解释一下，智能反射表面是一种可以通过电流控制通断，从而影响电磁波反射相位的表面材料，换一句更加通俗的话，智能反射面可以改变电磁波的电磁特性，从而影响周围的传播环境。

比如在屋顶铺设RIS，可以通过编程配置无线电黑盒，或者加强屋顶信号向某一个方向的反射增益，从而起到中继的作用。实际上，RIS改变的不仅仅是传播特性，很多人认为它有望改变目前通信产业的无线收发器架构，这样不需要出传统射频链路中的混频或者本振，就可以有效完成无线电信号调制-----这大大降低了通信成本。

5.大容量电池+低功耗终端解决方案

这一项其实并不仅仅是通信技术，鉴于目前整个通信产业中用户对手机（终端）侧的感知最强，所以我把这一项单独拿出来说。

我们在每一代通信都认为，用户设备的能力定义了每一代通信设备，这对6G依然如此。在本文中我们一开始就认为，6G很有可能会和AI深度融合，这样对用户设备来说，提出了吧比较高的计算和功耗要求，用户设备往往比以往更加耗电。传统的收发器组件主要基于半导体材料，比如硅和砷化镓（GaAs），这些材料会产生很多热量，但是功耗比相比对比较低的CMOS放大器往往很难提高超过300GHz，这意味着它们很难支持6G的大带宽和计算密集应用。

其实从另一个技术路线来看，大容量电池并不一定真的成真，但是至少快充和充电正在如火如荼发展，这是另一种生态。或许如果有一天，我们的手机在任何地方能够快速充电，大容量电池也许真的并不需要。

vivo今年设计了获得红点设计奖的可分离镜头系统，这种模块化实现也许同样能给低功耗终端提供一些思路-------拆掉一些无用模块，或许也可以降低用户功耗。

Ending

我们其实并不能预测每一代通信到底如何发展，但是在10年前的今天，我们却能够参与学术界和产业界关于6G实现形态的大讨论中贡献自己的观点。没有人是预言者，相信所有人总会有遗漏之处，但这同样并不影响我们对未来技术的追逐，真理始终应该越辩越明，相信如果有一天，大家就6G实现形态达成共识的时候，或许就是我们开始6G标准化的时候，那时才是真正的开始。

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