赵德权

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，吉林 长春 130012）

0 引 言

近年来，人们的生活水平不断提高，对科技信息有了更高的要求。5G信号的普及和商业化进程加快促使了信息科技水平的日趋提升。相关研究机构已认识到6G通信技术的发展前景，并对6G展开了新的探索。现阶段，6G研究处于设想阶段，少部分研究在大学实验室和高新产业区开展，如硅谷和中关村等国家重点科研聚集区。从理论层面分析，6G的下载速度能达到1 Tb/s[1]。

1 通信技术发展概况

1.1 第一代通信技术（1G）

1G为接听电话摆脱了电线的束缚。完成了从最初的电话信号传输需要电线到去除电线等通信设施的转变，打开了移动通信的研究路程。其传输的信号主要是模拟信号。

1.2 第二代通信技术（2G）

2G传输是数字信号。相对于1G而言，其传输范围更广。现在的电话大部分采用的还是2G网络[2]。

1.3 第三代通信技术（3G）

3G传输采用全新的信息编码，可展开移动多媒体多项业务，实现对图片和音乐等一些较大数据的传播。其改变了手机仅用于电话的情况，但因网速慢，因此具有进一步的研究空间。

1.4 第四代通信技术（4G）

4G在数据传输方面融入了新型技术，相比3G而言，4G传输效率更高且速度更快。对互联网的普及也随着4G开始不断延伸。

1.5 第五代通信技术（5G）

5G的特点在于万物互联。因5G具传输效率高和延迟低等特点，可以将场景实时传输至接收方，在移动或间隔距离较大情况下实现通信需求的同时，管理相关信息。在无线网络的发展中，可以看到历代通信技术均是为了满足人们对信息传播的需求，而且都是基于上一代无线通信的发展期望。

2 6G通信技术重要性

6G是由英国电信集团首席网络架构师提出的设想，其认为6G是5G+卫星网络，即在5G的基础上集成卫星网络来实现全球覆盖。6G是第六代无线通信的简称。根据现在一些6G研究机构获取的信息来看，一些国家和企业已经开启了相关研究，但是还没有达到统一认识。随着现在人们对图片和视频清晰度的需求越来越高，数据信息含量越来越大，现有的通信技术已无法满足人们的需求。5G在带宽、连结方式以及速度方面获取了质的突破，可在人与人、人与物以及物与物间形成海量联系，实现万物互联。但也存在一定的局限性，其带宽仅为对4G的扩展，较为有限，且其信号的传输只能依赖于地面基站，而海洋和天空等区域却无法进行基站建设。6G网络在此基础上提出，旨在突破局限，以实现其更加宽、广、快以及省的特点。5G和6G网络关键能力对比如表1所示。

表1 5G和6G网络关键能力对比

3 6G技术优势

通信设施是发展无线通信技术的关键。对于6G时代所想要达成“天地万物、皆随我心”的愿景，需支持新技术系列，从而经由天地海空的智慧链接实现世界关联方式的彻底改变。结合4G和5G经验针对，进行了初步探讨了6G时代的关键性技术，认为其表现为以下3个方面。

3.1 新频谱通信

无线电为移动通信的基础，其频谱虽多，但资源却是有限的。频谱对于通信技术而言，是一种专有的基础设施。并且在通信上属于稀有的通信构建项目。据频谱资源特点和6G技术需求，可采用超高频和可见光频谱区段，发挥万物互联的作用。

3.2 太赫兹技术

太赫兹波技术信息传播有着资源传输量大和传输速率高的特点。2018年世界移动通信大会上提出，可以将太赫兹技术用于6G的信息传输。太赫兹波是一种在0.1～10 THz电磁波上发展的技术，波长为30～3 000 μm。频谱介于微波和光波之间太赫兹波的独特个性使其较其他波段在传播上更具优势，在短距离的传播中，使无线通信可达到更高的层次。太赫兹波的传输因波束窄有着非常安全的效果，在短距离中能够精确传输，在2～5 km可以实现保密运输，被盗取风险较低[3-5]。其波段高，在传输过程中可以实现大数据的运输，可以容纳大量的通信信息，满足当时的信息传输频率。在外太空的条件下，因为是真空空间，所以信号损伤会大大降低，在低功率的条件下便能做到传输信息的效果，接收也相对容易，适合卫星之间的信息互联，能够达到预期建立多领域互联的互联网体系。此外，太赫兹波的长短更能满足密集城区的信号覆盖，能量需要低，可以为信息载体提供更高能量。而且穿透能力强，信号能在一些特殊环境中传播。但目前对于太赫兹波的监管尚未明确，对于以后的传播情况也需要更多的探究。

3.3 可见光通信

在6G较为复杂的通信环境下，既往的传统无线通信技术较难发挥全面高速覆盖作用。可见光通信为高速率通信方式，其频谱无须授权，可作为常规无线局域网络的最好替代，具有无电磁辐射、对人体无害以及高保密性等特性，可覆盖人们80%左右的活动范围。此外，可见光通信利用400～800 THz超宽频谱，可在大气内外和水面以下等场景中实现通信。

4 6G的特殊运用

4.1 空天海一体化

所谓空天海一体化是指在5G所开展的地面传播基础上向海洋与天空进行深入和延伸，覆盖太空、海洋以及陆地等多个空间，将这些空间联系在一起。6G可基于无人飞行器和卫星等基础设施，满足容量和覆盖需求，促使实现立体三维（3D）网络，形成空天海一体化。其具有以下特点。一是在空间传播中的传播路径远，信号传输的质量会受到影响，甚至出现信号延迟或中断现象。二是空间传播的节点不容易计算，由于空间传播的基站要以卫星作为传播媒介，因此对于基站的分布和高度设置均有较高的要求。三是在系统交换与管理方面，对空间的信息传播和后期的管理与维护都会有较大难点。在不容的通信设备上，资源传输也会受到影响。卫星间的信息传输与地面的信息传输有着较大的区别，但随着科技的发展，此类问题会迎刃而解，并会安排出合理的卫星传输标准。

天地一体化的通信将会运用到地球表面上一些现有信号无法达到的区域，如山川、岛屿以及海洋等。完善应急设施，在出现紧急情况时多种传输方式是对灾情预防的保障。天地一体化的通信也会运用到偏远地区的网络服务和GPS，可减少地面信息传输压力。对于现在的天地一体化建设目标设想，将会使人们的生活更加便捷，还能提高整体社会的信息传送效率，促进物流和导航等方面的快速发展。

4.2 水下传输

水下传输方式包括水下电磁波通信、水下声呐通信及水下光通信。其中，水下光通信在沿海水域通信中获得频繁应用，其通信范围虽仅可达到几米，但带宽却较高，且可改变相关操作，因此在平台实施短距离通信中是可行的。受限于水的特殊环境，为实现构建不同通信距离和不同数据速率的多节点网络，6G依托水声通信和可见光通信结合形成的声光混合网络，在水下传输中发挥重要作用。就各个节点而言，可见光通信具低延迟和高数据速率优点。同时，水声通信可弥补长通信距离的系统短板。使用声光混合网络是在水下传输的最佳方法。

4.3 AI的智能“灵”

对于6G的设想，还包括通过电子设备建立一个思维组织。通过思维组织的运算完成传输，感知环境变化，并对新的变化提供切实可行的办法，达到人、物以及机的结合。

5 结 论

实现6G建设对于建立可靠的网络传输意义重大。6G概念虽已提出，但研究尚处于初步阶段，而且还存在很多技术挑战。随着网络在信息世界的建立，此项研究也越来越重要，越来越成熟。其中，安全可靠性是网络的重要发展方向。