6G研究浪潮全面启动

新冠肺炎(COVID-19)疫情改变了人们的生活和工作模式，不仅越来越依赖快速、可靠的网络，并促使6G研究计划在全球快速展开。

过去一年半以来，通讯网络的重要性日益突显，无论是哪一个领域，许多人都依赖网络维持正常的工作和生活。因此，随着全球各地慢慢地解除封锁，政府逐渐放宽限制，被视为通讯领域下一件大事的6G研究，也顺理成章地成为研究人员的首要目标。

例如，英国的两所大学最近连手成立了6G虚拟研究中心，但这还只是最近几个月来在全球范围内宣布的众多举措、联盟与合作之一。其它有关移动还包括：芬兰与新加坡共同创建的芬兰6G旗舰计划；美国和英国领导人正考虑就6G进行合作以形成更广泛的技术联盟；LG和KDDI之间形成的韩日联盟；爱立信(Ericsson)和美国麻省理工学院(MIT)之间的合作；三星(Samsung)、AT&T、英伟达(Nvidia)、高通(Qualcomm)和InterDigital连手于美国德州成立了6G研究中心；此外，在德国德累斯顿和慕尼黑也有一座德国政府资助的6G研究中心。

同时，欧盟委员会(EC)与欧洲5G基础设施协会(5G IA)在今年6月的会议中决定，即将启动一项9亿欧元的欧洲智能网络和服务(SNS)联合计划(JU)，以定义并实施相关的研究、创新并部署发展蓝图，以期使欧洲成为6G领域的领导者。SNS JU的第一项计划提案预计将在今年年底发布，并将于2022年底启动。

随着数字、实体和个人世界之间的融合逐渐成为现实，5G IA发布了一份白皮书，内容涵盖6G研究的关键领域，并解释6G在整个社会迈向2030年的过程中将如何发挥关键作用(图1)。此外，6G还将支持欧洲绿色协议(European Green Deal)在2050年实现欧洲气候中和的目标。6G的这一目标以及其他目标还将促进实现联合国(UN)的可持续发展目标。

图1：针对不同6G要求和KPI影响较大的技术领域。(来源：5G IA, “European Vision for the 6G Network Ecosystem”)

英国大学成立6G Futures

英国布里斯托大学(University of Bristol)和伦敦国王学院(King’s College London)成立了名为‘6G Futures’的研究中心，致力于发展英国的6G网络。这座新型虚拟中心齐集了来自两所大学约400多名在电信网络、计算机网络、人工智能(AI)、数字人文、社会科学和艺术领域的世界知名专家。布里斯托大学和伦敦国王学院在推动5G的过程中曾经发挥关键作用，尽管双方都拥有AI和机器学习的专业知识，但伦敦国王学院更专注于移动网络，布里斯托大学则擅长于有线/无线和网络层技术。

图注：Dimitra Simeonidou，布里斯托大学智能因特网实验室主任兼布里斯托数字未来研究所联席主任

带领6G Futures的学术团队包括布里斯托大学智能因特网实验室(Smart Internet Lab)主任兼布里斯托数字未来研究所(Bristol Digital Futures Institute)联席主任Dimitra Simeonidou，以及国王学院无线通信教授Mischa Dohler。Simeonidou说：“6G本质上是以人为中心的，藉由提供实时的感知信息并支持触觉与全息图，从而建立网络的实体连续性。6G Futures将引领我们超越未来预测，最重要的是，利用所拥有的专业知识与技术，6G Futures能够将愿景转化为实际的解决方案、加速创新，并为全球社会带来积极变革。”

图注：Mischa Dohler，国王学院无线通信教授

Dohler补充说：“该中心的创立是英国技术产业的一件大事。我们将开发新颖的架构，采用联合交换和自合成机制，推进技术因特网，并嵌入区块链、量子和联合AI技术。但这不只是纯粹的技术，我们还将与垂直产业共同创造一些真正激励人心并具有社会影响力的应用，同时致力于推动政策、联盟和全球标准。”

两所大学的管理阶层均表示，该中心将成为英国6G领域的领导者。布里斯托大学研究与企业副校长Phil Taylor说：“6G Futures关注的重点不仅在于技术，还要开发出能够促进健康、能源和交通的跨领域解决方案。它并为业界和国际合作者提供了一个机会，使其能在伦敦、布里斯托等世界知名的科技聚落，与最优秀、最聪明的人才聚集交流。”

伦敦国王学院科学研究副校长Reza Razavi补充说：“为了让英国在6G研究中发挥重要作用，我们需要一个国家级的中心，将通讯技术、网络、AI、数字人文、艺术和社会科学等领域最优秀的人才凝聚在一起。”

德国斥资7千万欧元打造6G研究中心

而在德国，德国联邦教育及研究部(Bundesministerium für Bildung und Forschung；BMBF)也将在未来4年内投资7,000万欧元，在德国建立四座6G研究中心。其中，佛朗霍夫海因里希研究所(Fraunhofer Heinrich Hertz Institute，HHI)将负责管理”6G研究与创新”(6G Research and Innovation Cluster；6G-RIC)中心，德累斯顿工业大学(TU Dresden)和慕尼黑工业大学(Technical University Munich)则连手在德累斯顿和慕尼黑创建了‘6G-Life’研究中心。

这四座研究中心大约有50名研究人员，分别来自科学和产业领域，将致力于德国的6G研究工作，为未来的移动通讯世代奠定技术基础。其主要关注焦点是在德国与欧洲开发与制造的技术和关键组件，以实现技术主权并确保数据安全。

图注：Slawomir Stanczak，Fraunhofer HHI中心协调员

Fraunhofer HHI中心协调员Slawomir Stanczak说：“6G-RIC联盟从基础研究到实作，涉及了多个研究领域，包括移动通讯、AI以及光的数据传输与压缩。该研究中心集结了经验丰富的跨学科合作伙伴，并进一步增强德国在全球6G发展的重要地位。”6G-RIC联盟是由11所大学组成的超区域协会。

由德累斯顿和慕尼黑为主导的6G-Life中心则聚焦于人机协作领域，结合各自在触觉因特网、5G通讯网络、量子通讯、后香农理论、AI、自适应与软性硬件和软件平台等领域的研究，为通讯网络的安全(量子通讯、后量子安全性)和延迟提供新思维。

6G-Life中心的另一项重要任务是刺激德国创业环境，其目标是在前四年创建至少10家新创公司，最终达到至少30家新创公司。

跨国合作推动6G旗舰计划

芬兰的6G旗舰计划是欧洲较成熟的研究项目之一。芬兰并宣布与新加坡成立未来通讯研发计划(FCP)，连手进行6G的研究发展，FCP由新加坡科技设计大学(SUTD)负责，是新加坡研究、创新和企业计划的一部份。新加坡于今年7月宣布投资7千万美元于FCP计划。

图注：Matti Latva-aho，芬兰6G旗舰计划总监

芬兰6G旗舰计划总监Matti Latva-aho解释与新加坡FCP合作的重要性。他说：“像6G这样的全球突破性技术发展，始终需要国际间的合作。因此，与新加坡这样的技术领先国家合作对我们在6G竞争中取得成功至关重要。双方在互惠互利的基础上展开合作，将有助于促进芬兰6G技术全面发展。”

芬兰6G旗舰计划还与日本总务省的超越5G促进联盟(Beyond 5G Promotion Consortium)签署了6G技术合作备忘录(MoU)。超越5G促进联盟的主要成员包括几家日本电信公司、营运商和软银(Softbank)集团。Matti Latva-aho表示：“日本的无线移动技术位居全球领先地位，芬兰非常乐于在6G的发展中扩大与日本的合作，促使彼此在市场竞争中取得成功。日本早在今年春天决定投资20亿美元用于6G技术开发，这同时也强调了合作的重要性。”

爱立信与MIT研发锂电和零能耗装置

MIT和爱立信合作进行两项重要的研究计划，设计可为下一代5G和6G网络供电的先进硬件，包括基于锂电的装置研究以实现神经形态运算，以及为AI算法指数级提升更高能源效率；而硬件的进步能够使“零能耗”装置直接从接收到的无线电讯号中采集能量，并利用所采集的能量连接至移动网络。

新型的移动网络功能丰富，最终可能演变为需要由网络营运商管理的复杂结构。爱立信正在研究认知网络——将依靠AI实现安全、高度自动化、数据驱动的网络营运。为了提高认知网络的运算能力、速度和能源效率，爱立信研究中心和MIT材料研究实验室(Materials Research Laboratory)正着手设计新的锂离子芯片，用于支持神经形态运算，并以指数级提高AI的处理能效。这种设计可以实现完全认知网络，其操作复杂性和能耗都比当今网络更大幅降低。图2的未来城市概念图展示了由下一代网络驱动的人类生活。

图2：未来城市概念图展示下一代网络实现的人类生活。(图片来源：Ericsson)

除了锂电技术的研究，爱立信和MIT研究实验室(RLE)并连手研究移动网络，这些网络连接着重在我们生活周遭数以兆计的传感器和其他“零能耗”装置。以低成本为这些装置供电，甚至直接透过无线电讯号供电，将是极大的技术挑战。爱立信和MIT RLE的研究将展示装置如何从无线电讯号和其他来源采集能量，以及如何设计系统才能以较低功耗完成简单的任务，包括如何设计移动网络以连接并控制这些装置。

MIT院长Anantha P. Chandrakasan表示：“结合我们的知识与爱立信的移动技术专业，将有助于开发创新硬件，为激动人心的新型边缘AI应用供电，让我们能在下一代移动网络的发展中大步前行。”

产学合作深入6G基础研究

美国德州大学奥斯汀分校(UT-Austin)与业界多家公司共同成立新的研究中心6G@UT，致力于6G的基础研究。共同成立6G@UT的联盟成员包括三星、AT&T、Nvidia、高通和InterDigital，将分别为该中心至少两项计划资助三年的研发。这些公司的研究人员将与UT的教职员和学生一起开发针对无线应用的机器学习算法、先进的感测技术和核心网络创新，这些都将成为6G的技术的骨干。

6G@UT研究中心主任、UT-Austin电气与计算机工程系教授Jeffrey Andrews表示：“6G拥有大量新的感测和定位功能，以及前所未有的原生智能，使网络能够提供令人难以置信的服务。”

6G@UT的四个重点研究方向是：

从物理层到应用层的深度嵌入式机器学习；

无处不在的感测以实现全面情境感知；

实现新的频谱和拓扑；

灵活的资源共享，包括频谱和运算资源的共享。

该研究小组认为，大部份的创新将出现在交叉领域；换言之，结合机器学习工具与全面感知的应用，可实现高效的资源和频谱共享或高度指向性的波束成形。研究小组并构想在开放式无线电接取网络(ORAN)典范的基础上建立一个软件定义、日益开放的蜂窝网络；提供了一个较5G更能促进持续且快速创新的平台，尤其是针对机器学习相关技术。

责编：Amy Wu

(参考原文：Research Alliances Grow to Learn How 6G Will Play Out，by Nition Dahad)