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新冠肺炎(COVID-19)疫情改變了人們的生活和工作模式，不僅越來越依賴快速、可靠的網(wǎng)絡(luò)，并促使6G研究計(jì)劃在全球快速展開。

 

過去一年半以來，通訊網(wǎng)絡(luò)的重要性日益突顯，無論是哪一個(gè)領(lǐng)域，許多人都依賴網(wǎng)絡(luò)維持正常的工作和生活。因此，隨著全球各地慢慢地解除封鎖，政府逐漸放寬限制，被視為通訊領(lǐng)域下一件大事的6G研究，也順理成章地成為研究人員的首要目標(biāo)。

 

例如，英國的兩所大學(xué)最近連手成立了6G虛擬研究中心，但這還只是最近幾個(gè)月來在全球范圍內(nèi)宣布的眾多舉措、聯(lián)盟與合作之一。其它有關(guān)移動還包括：芬蘭與新加坡共同創(chuàng)建的芬蘭6G旗艦計(jì)劃；美國和英國領(lǐng)導(dǎo)人正考慮就6G進(jìn)行合作以形成更廣泛的技術(shù)聯(lián)盟；LG和KDDI之間形成的韓日聯(lián)盟；愛立信(Ericsson)和美國麻省理工學(xué)院(MIT)之間的合作；三星(Samsung)、AT&T、英偉達(dá)(Nvidia)、高通(Qualcomm)和InterDigital連手于美國德州成立了6G研究中心；此外，在德國德累斯頓和慕尼黑也有一座德國政府資助的6G研究中心。

 

同時(shí)，歐盟委員會(EC)與歐洲5G基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)會(5G IA)在今年6月的會議中決定，即將啟動一項(xiàng)9億歐元的歐洲智能網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)(SNS)聯(lián)合計(jì)劃(JU)，以定義并實(shí)施相關(guān)的研究、創(chuàng)新并部署發(fā)展藍(lán)圖，以期使歐洲成為6G領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。SNS JU的第一項(xiàng)計(jì)劃提案預(yù)計(jì)將在今年年底發(fā)布，并將于2022年底啟動。

 

隨著數(shù)字、實(shí)體和個(gè)人世界之間的融合逐漸成為現(xiàn)實(shí)，5G IA發(fā)布了一份白皮書，內(nèi)容涵蓋6G研究的關(guān)鍵領(lǐng)域，并解釋6G在整個(gè)社會邁向2030年的過程中將如何發(fā)揮關(guān)鍵作用(圖1)。此外，6G還將支持歐洲綠色協(xié)議(European Green Deal)在2050年實(shí)現(xiàn)歐洲氣候中和的目標(biāo)。6G的這一目標(biāo)以及其他目標(biāo)還將促進(jìn)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(UN)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

 

 

圖1：針對不同6G要求和KPI影響較大的技術(shù)領(lǐng)域。(來源：5G IA, “European Vision for the 6G Network Ecosystem”)

 

英國大學(xué)成立6G Futures

 

英國布里斯托大學(xué)(University of Bristol)和倫敦國王學(xué)院(King’s College London)成立了名為‘6G Futures’的研究中心，致力于發(fā)展英國的6G網(wǎng)絡(luò)。這座新型虛擬中心齊集了來自兩所大學(xué)約400多名在電信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能(AI)、數(shù)字人文、社會科學(xué)和藝術(shù)領(lǐng)域的世界知名專家。布里斯托大學(xué)和倫敦國王學(xué)院在推動5G的過程中曾經(jīng)發(fā)揮關(guān)鍵作用，盡管雙方都擁有AI和機(jī)器學(xué)習(xí)的專業(yè)知識，但倫敦國王學(xué)院更專注于移動網(wǎng)絡(luò)，布里斯托大學(xué)則擅長于有線/無線和網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)。

 

帶領(lǐng)6G Futures的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)包括布里斯托大學(xué)智能因特網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室(Smart Internet Lab)主任兼布里斯托數(shù)字未來研究所(Bristol Digital Futures Institute)聯(lián)席主任Dimitra Simeonidou，以及國王學(xué)院無線通信教授Mischa Dohler。Simeonidou說：“6G本質(zhì)上是以人為中心的，藉由提供實(shí)時(shí)的感知信息并支持觸覺與全息圖，從而建立網(wǎng)絡(luò)的實(shí)體連續(xù)性。6G Futures將引領(lǐng)我們超越未來預(yù)測，最重要的是，利用所擁有的專業(yè)知識與技術(shù)，6G Futures能夠?qū)⒃妇稗D(zhuǎn)化為實(shí)際的解決方案、加速創(chuàng)新，并為全球社會帶來積極變革。”

 

Dohler補(bǔ)充說：“該中心的創(chuàng)立是英國技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一件大事。我們將開發(fā)新穎的架構(gòu)，采用聯(lián)合交換和自合成機(jī)制，推進(jìn)技術(shù)因特網(wǎng)，并嵌入?yún)^(qū)塊鏈、量子和聯(lián)合AI技術(shù)。但這不只是純粹的技術(shù)，我們還將與垂直產(chǎn)業(yè)共同創(chuàng)造一些真正激勵人心并具有社會影響力的應(yīng)用，同時(shí)致力于推動政策、聯(lián)盟和全球標(biāo)準(zhǔn)。”

 

兩所大學(xué)的管理階層均表示，該中心將成為英國6G領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。布里斯托大學(xué)研究與企業(yè)副校長Phil Taylor說：“6G Futures關(guān)注的重點(diǎn)不僅在于技術(shù)，還要開發(fā)出能夠促進(jìn)健康、能源和交通的跨領(lǐng)域解決方案。它并為業(yè)界和國際合作者提供了一個(gè)機(jī)會，使其能在倫敦、布里斯托等世界知名的科技聚落，與最優(yōu)秀、最聰明的人才聚集交流。”

 

倫敦國王學(xué)院科學(xué)研究副校長Reza Razavi補(bǔ)充說：“為了讓英國在6G研究中發(fā)揮重要作用，我們需要一個(gè)國家級的中心，將通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、AI、數(shù)字人文、藝術(shù)和社會科學(xué)等領(lǐng)域最優(yōu)秀的人才凝聚在一起。”

 

德國斥資7千萬歐元打造6G研究中心

 

而在德國，德國聯(lián)邦教育及研究部(Bundesministerium für Bildung und Forschung；BMBF)也將在未來4年內(nèi)投資7,000萬歐元，在德國建立四座6G研究中心。其中，佛朗霍夫海因里希研究所(Fraunhofer Heinrich Hertz Institute，HHI)將負(fù)責(zé)管理”6G研究與創(chuàng)新”(6G Research and Innovation Cluster；6G-RIC)中心，德累斯頓工業(yè)大學(xué)(TU Dresden)和慕尼黑工業(yè)大學(xué)(Technical University Munich)則連手在德累斯頓和慕尼黑創(chuàng)建了‘6G-Life’研究中心。

 

這四座研究中心大約有50名研究人員，分別來自科學(xué)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，將致力于德國的6G研究工作，為未來的移動通訊世代奠定技術(shù)基礎(chǔ)。其主要關(guān)注焦點(diǎn)是在德國與歐洲開發(fā)與制造的技術(shù)和關(guān)鍵組件，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)主權(quán)并確保數(shù)據(jù)安全。

 

Fraunhofer HHI中心協(xié)調(diào)員Slawomir Stanczak說：“6G-RIC聯(lián)盟從基礎(chǔ)研究到實(shí)作，涉及了多個(gè)研究領(lǐng)域，包括移動通訊、AI以及光的數(shù)據(jù)傳輸與壓縮。該研究中心集結(jié)了經(jīng)驗(yàn)豐富的跨學(xué)科合作伙伴，并進(jìn)一步增強(qiáng)德國在全球6G發(fā)展的重要地位。”6G-RIC聯(lián)盟是由11所大學(xué)組成的超區(qū)域協(xié)會。

 

由德累斯頓和慕尼黑為主導(dǎo)的6G-Life中心則聚焦于人機(jī)協(xié)作領(lǐng)域，結(jié)合各自在觸覺因特網(wǎng)、5G通訊網(wǎng)絡(luò)、量子通訊、后香農(nóng)理論、AI、自適應(yīng)與軟性硬件和軟件平臺等領(lǐng)域的研究，為通訊網(wǎng)絡(luò)的安全(量子通訊、后量子安全性)和延遲提供新思維。

 

6G-Life中心的另一項(xiàng)重要任務(wù)是刺激德國創(chuàng)業(yè)環(huán)境，其目標(biāo)是在前四年創(chuàng)建至少10家新創(chuàng)公司，最終達(dá)到至少30家新創(chuàng)公司。

 

跨國合作推動6G旗艦計(jì)劃

 

芬蘭的6G旗艦計(jì)劃是歐洲較成熟的研究項(xiàng)目之一。芬蘭并宣布與新加坡成立未來通訊研發(fā)計(jì)劃(FCP)，連手進(jìn)行6G的研究發(fā)展，F(xiàn)CP由新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)(SUTD)負(fù)責(zé)，是新加坡研究、創(chuàng)新和企業(yè)計(jì)劃的一部份。新加坡于今年7月宣布投資7千萬美元于FCP計(jì)劃。

 

芬蘭6G旗艦計(jì)劃總監(jiān)Matti Latva-aho解釋與新加坡FCP合作的重要性。他說：“像6G這樣的全球突破性技術(shù)發(fā)展，始終需要國際間的合作。因此，與新加坡這樣的技術(shù)領(lǐng)先國家合作對我們在6G競爭中取得成功至關(guān)重要。雙方在互惠互利的基礎(chǔ)上展開合作，將有助于促進(jìn)芬蘭6G技術(shù)全面發(fā)展。”

 

芬蘭6G旗艦計(jì)劃還與日本總務(wù)省的超越5G促進(jìn)聯(lián)盟(Beyond 5G Promotion Consortium)簽署了6G技術(shù)合作備忘錄(MoU)。超越5G促進(jìn)聯(lián)盟的主要成員包括幾家日本電信公司、營運(yùn)商和軟銀(Softbank)集團(tuán)。Matti Latva-aho表示：“日本的無線移動技術(shù)位居全球領(lǐng)先地位，芬蘭非常樂于在6G的發(fā)展中擴(kuò)大與日本的合作，促使彼此在市場競爭中取得成功。日本早在今年春天決定投資20億美元用于6G技術(shù)開發(fā)，這同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了合作的重要性。”

 

愛立信與MIT研發(fā)鋰電和零能耗裝置

 

MIT和愛立信合作進(jìn)行兩項(xiàng)重要的研究計(jì)劃，設(shè)計(jì)可為下一代5G和6G網(wǎng)絡(luò)供電的先進(jìn)硬件，包括基于鋰電的裝置研究以實(shí)現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)運(yùn)算，以及為AI算法指數(shù)級提升更高能源效率；而硬件的進(jìn)步能夠使“零能耗”裝置直接從接收到的無線電訊號中采集能量，并利用所采集的能量連接至移動網(wǎng)絡(luò)。

 

新型的移動網(wǎng)絡(luò)功能豐富，最終可能演變?yōu)樾枰删W(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商管理的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。愛立信正在研究認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)——將依靠AI實(shí)現(xiàn)安全、高度自動化、數(shù)據(jù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)。為了提高認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算能力、速度和能源效率，愛立信研究中心和MIT材料研究實(shí)驗(yàn)室(Materials Research Laboratory)正著手設(shè)計(jì)新的鋰離子芯片，用于支持神經(jīng)形態(tài)運(yùn)算，并以指數(shù)級提高AI的處理能效。這種設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)完全認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，其操作復(fù)雜性和能耗都比當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)更大幅降低。圖2的未來城市概念圖展示了由下一代網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的人類生活。

 

除了鋰電技術(shù)的研究，愛立信和MIT研究實(shí)驗(yàn)室(RLE)并連手研究移動網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)連接著重在我們生活周遭數(shù)以兆計(jì)的傳感器和其他“零能耗”裝置。以低成本為這些裝置供電，甚至直接透過無線電訊號供電，將是極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。愛立信和MIT RLE的研究將展示裝置如何從無線電訊號和其他來源采集能量，以及如何設(shè)計(jì)系統(tǒng)才能以較低功耗完成簡單的任務(wù)，包括如何設(shè)計(jì)移動網(wǎng)絡(luò)以連接并控制這些裝置。

 

MIT院長Anantha P. Chandrakasan表示：“結(jié)合我們的知識與愛立信的移動技術(shù)專業(yè)，將有助于開發(fā)創(chuàng)新硬件，為激動人心的新型邊緣AI應(yīng)用供電，讓我們能在下一代移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中大步前行。”

 

產(chǎn)學(xué)合作深入6G基礎(chǔ)研究

 

美國德州大學(xué)奧斯汀分校(UT-Austin)與業(yè)界多家公司共同成立新的研究中心6G@UT，致力于6G的基礎(chǔ)研究。共同成立6G@UT的聯(lián)盟成員包括三星、AT&T、Nvidia、高通和InterDigital，將分別為該中心至少兩項(xiàng)計(jì)劃資助三年的研發(fā)。這些公司的研究人員將與UT的教職員和學(xué)生一起開發(fā)針對無線應(yīng)用的機(jī)器學(xué)習(xí)算法、先進(jìn)的感測技術(shù)和核心網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新，這些都將成為6G的技術(shù)的骨干。

 

6G@UT研究中心主任、UT-Austin電氣與計(jì)算機(jī)工程系教授Jeffrey Andrews表示：“6G擁有大量新的感測和定位功能，以及前所未有的原生智能，使網(wǎng)絡(luò)能夠提供令人難以置信的服務(wù)。”

 

6G@UT的四個(gè)重點(diǎn)研究方向是：

 

從物理層到應(yīng)用層的深度嵌入式機(jī)器學(xué)習(xí)；

 

無處不在的感測以實(shí)現(xiàn)全面情境感知；

 

實(shí)現(xiàn)新的頻譜和拓?fù)洌?/span>

 

靈活的資源共享，包括頻譜和運(yùn)算資源的共享。

 

該研究小組認(rèn)為，大部份的創(chuàng)新將出現(xiàn)在交叉領(lǐng)域；換言之，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)工具與全面感知的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)高效的資源和頻譜共享或高度指向性的波束成形。研究小組并構(gòu)想在開放式無線電接取網(wǎng)絡(luò)(ORAN)典范的基礎(chǔ)上建立一個(gè)軟件定義、日益開放的蜂窩網(wǎng)絡(luò)；提供了一個(gè)較5G更能促進(jìn)持續(xù)且快速創(chuàng)新的平臺，尤其是針對機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)。