6G争夺战正式打响,美、日两国共同出资研发,华
弯道超车,这是中国科技界最常用的形容词了,不过这次有点不一样,这次是美国要弯道超车中国,而这个弯道,就是6G!
4月18日,日经亚洲评论发布消息,美国将和日本联手,共同出资45亿美元,进行6G技术的研发,这种家庭和睦的场面我们也见了不少,不过这次有点不一样。
从2018年开始,美国就在组建一个6G技术的“第一岛链”,用来封锁和孤立中国,这次日本的加入,就是这个技术第一岛链的最后一环,我们从头开始说。
世界通信发展有一个十年定律,每过十年,都会有变革性的技术更迭。
3G十年,让手机用户超过了座机用户
4G十年,让互联网成了每个人的所属
5G十年,则是让万物互联成为可能
商用一代,理论一代,这是通信界的真理,当5G落地时,对6G的理论扩展也开始了。
不过在开始说6G的知识之前,我们先说说大洋对岸。
2020年,美国发起了一个联盟,名叫Next G Alliance,你也可以称为“6G联盟”。
这个6G联盟的成员囊括了全世界最强的几个信息公司,AT&T、Bell 、英特尔、高通、微软、CISCO、Charter,还有苹果、三星、诺基亚、谷歌,甚至包括Facebook都是这个联盟的成员。
当然,老规矩,华为和中兴都被排除在外了。
乔一在光刻机大败局中提到过,当年为了解决光刻机问题,美国组建了一个EUV LLC联盟,联盟里高手如云,还有美国三大国家实验室的加持,这个联盟最后成功让美国站在了光刻机的山巅,而这次美国组建的这个6G联盟,就是EUV LLC联盟的翻版。
虽然表面上说是为了推动世界6G技术的发展,不过我们心里都知道,这不过是另一次政治角力而已。
顺嘴一提,这个联盟发起后,韩国的三星和LG都加入了联盟,三星加入联盟之后立马就发了一份白皮书,阐明了自己要为6G做的贡献。LG则更夸张,4月5日 ,LG直接宣布放弃所有手机业务,全面停止生产和销售手机,未来将专注于6G技术的研发。
别人要么是山里站着挣钱,要么是城里跪着挣钱,这仁兄愣是走出了第三条路,山里跪着赔钱。
我们说回6G技术,先说6G的特点,虽然离落地还有十多年时间,但是全世界的通信界都已经在6G的技术特点上达成了共识,一共就三点:超速率、低延时、超容量。
先说超速率,5G技术使用的是10-1毫米电磁波频段,而6G将跨过电磁波,使用波长为3000-30微米的太赫兹波,这个太赫兹乔一先划一下线,待会要考。它升级最明显的作用就是传输速率大幅提升,从理论上来说,6G的传输速率将会达到1Tbps,是4G的一万倍、5G的一百倍。
再说高容量和零延时,5G技术代表着物联网的可能性,但是因为商用难点和场景特点,我们的实际生活中远远没有达到物联网的规划级别,而前面我们说了,6G的传输效率在太赫兹波的加持下大幅提升,这个太赫兹波的作用不止于此,它还比电磁波有更强的抗干扰能力和更高的带宽,就像高速公路四车道与八车道的差距。
2019年 任正非就表示过,6G基站的容量是5G的1000倍。
所以,如果说5G是物联网梦想的开端,那么6G就是物联网的实现可能。
5G我们领先了,那么6G我们会不会被超越,当然有可能!但是这个可能性很小,可能性更大的是,未来我们会继续成为6G的领导者,因为6G的关键技术,在一家中国公司手里。
这家公司是谁,我相信不用乔一赘述了吧,不知道的话,可以在评论区问我。
事实上在通信界一直有种说法叫“5G之后再无G”
意思是5G已经是最高形态了,往后再没有6G、7G了,我们手里的手机每秒上传下载,都是通过信息通道传输的,而这个信息通道只能走到5G了。
为什么?
很简单,因为“香农极限”。
克劳德·艾尔伍德·香农,美国数学家,爱迪生的远房亲戚,同时也是现代信息论创始人,现代数字通信的奠基人,靠一个理论改变一个世界,说的就是这位大佬。
1948年,香农在普林斯顿研究院提出了那个改变世界的公式:
C=Blog2(1+S/N)
C代表信道容量,也就是每条信息通道的信息量
B是信道的带宽
S是传送信号的平均功率
N是噪声的平均功率
这个公式清楚地表达了电子信号传输速率 ,通道宽度、噪声大小、以及信号功率的关系,在这个公式之前,整个信息界没有人知道这四者的关系,这个公式在信息界的地位,相当于牛顿第二定律在物理界的地位。
从这个公式推理,你就能发现,要增加信道容量,也就是C的数值,只有三种方式:增加带宽B;增加信号功率S;减少噪声功率N。
从1G到4G,我们都是在不断循环这三个招数,但到了5G时,这个C的信道容量已经被推到了极限,如果信道容量再升高,空间中的无线电就会相互干扰,很有可能会出现,你给朋友发了个“晚上吃饭吗?”
结果他收到一个“吗饭?上吃晚”。
所以,5G诞生后通信界就表示,“5G之后无G”,因为信道容量已经到极限了。不过当时的通信界没想到,有公司能把干扰问题解决,这个解决干扰问题的公司,就是上面乔一没说的,卖了一个关子的公司。
前面我们说了,信道容量再升高的后果就是干扰越来越强,信息乱码,无法沟通,为了解决这个问题,科学家们搞过多种方式,多输入技术、非正交复用技术等等,最后终于找到了一个可行的办法:把信息重复发送三遍,然后取其中两个最通顺的进行对比,就能知道原信息是什么了。
是的,这个办法就是这么简单粗暴。
不过说起来容易,实现起来还有问题,重复传送倒是解决了准确率,但是又给通信延迟带来了问题,重复几遍就意味着编码解码过程的延长,你能接受打电话时,每说一句话都要两秒之后才能听到吗,没人能接受,所以这个信道容量的解决方案就一直卡在了编码解码速度上。
于是,华为出场了。
2008年,一名叫埃尔达尔的教授提出了新的编译码 Polar码,这个埃尔达尔是加拉格尔的学生,而加拉格尔又是香农的学生,所以,埃尔达尔算是香农的徒孙。
2008年,埃尔达尔提出Polar码;2009年,华为就开始研究5G解决方案。
此时的Polar码还是一个极为年轻的理论,整个通信界都在观望之中,但是华为坚定地认为,这个编译码就是未来,事实证明,华为赌对了。
2018年的5G专利公开族中,其中最为重要的Polar专利,华为一人就独占了51个相关专利,占整个Polar技术的一半。
你也许会疑惑,不是在说6G,怎么突然扯到5G了?
因为Polar技术,同样是6G的核心技术之一,而华为在Polar技术上进入最早、投入最多、实力最强,只要华为不减速,美国就很难弯道超车。
除了Polar技术,6G还有一个很重要的技术 ,就是我们前面说的太赫兹波,这是一种在红外线和微波之间的电磁波,极其特别,特别到它已经越过了电子学,处于宏观电子学和微观光子学中间。
上世纪九十年代,太赫兹波才被发现时,就直接被美国列为了“改变未来世界的十大技术”之一。
到今天,这个太赫兹波已经在物理、生物、化学、材料科学、电子工程多个领域得到了应用,是整个科技界最热闹的前沿。对6G技术的为了展望中,最重要的就是太赫兹波技术。
2005年,中国召开了“香山科技会议”,在这个会议上制定了中国太赫兹技术的发展规划,到今天国内已经有多家研究机构展开了太赫兹技术的研究,其中的领军人物,是电子科技大学和首都师范大学。
2020年11月6日,长征6号运载火箭发射,它上面搭载了十多颗卫星,其中有一颗电子科技大学号卫星备受
我们常说搞技术研发要十年磨一剑,现在,6G这把大剑的十年已经开始了,希望华为的Polar技术和电子科大的太赫兹技术,能够在未来某一天,融合交汇。