国家出手!5G刚刚开始火热，6G前哨站就已打响!

目师

& X) A, N5 t  T8 Z$ I. v4 @2019年11月6日，中国科技部发布消息称：
为推动我国移动通信产业发展和科技创新，11月3日，科技部会同发改委、教育部、工信部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G技术研发工作启动会。
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在本次会议上，6G技术研发推进工作组和总体专家组成立。以此为标志，中国正式向6G技术发起冲锋的号角！
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0 `  T6 ~$ O" t当然，科技部的官宣只是国家层面的整体规划。
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- y0 o. V! b1 l# B$ P对于那些以科学技术为立足之本的企业，能掀起移动通信产业大规模洗牌的6G技术，早已在路上...
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2019年3月24日至26日，移动通信元老级强国-芬兰在奥卢大学举办了全球首个6G峰会。
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爱立信、诺基亚、法国电信集团、韩国三星、华为、中兴等移动通信巨头和各国200多位无线通信专家齐聚莱维，并试图通过这次峰会对6G标准制定权进行前期布控。
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9 _" n$ S: {; e5 N, a4 i1 |而主导5G技术推进的华为，仍然是聚光灯下的明星：
5 T, d( X2 p7 M* h华为认为，6G时代的运用将超出5G时代的物联网，使之真正实现万物互联（Internet of Everything，简称IoE），即整个人文社会和外部物理世界实现紧密连接！因此6G的数据不是一个一个的大数据，很可能是无数的小数据汇成大数据。

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5 A+ ]0 L3 M  i# \日本与德国同样也不甘示弱。
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德国伍伯塔尔大学展示出非常具体的太赫兹通信技术：
在基于锗化硅（SiGe）材料构建的完整的信号收发系统上，仅能实现1米距离的260GHz频段太赫兹通信。而伍伯塔尔大学的研究结论称，如果采用直径6.5cm的透镜天线，通信距离能够达到100米。
毋庸置疑，一旦技术落地，它将成为全世界最先进的太赫兹通信系统之一！
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% d% f/ m6 d. m/ F8 G日本的优势则更为大：
广岛大学在全球最早实现了基于CMOS低成本工艺的300GHz频段的太赫兹通信，且日本在太赫兹各项电子通信材料领域的优势可谓“独步天下”。
" w' I3 _% O0 O9 ?+ t很显然，在各国科技部门及企业的全面布局下，6G战争已悄然拉开帷幕...
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  L& H) W+ k+ X; G0 z" a6G：登高望远、突破极限
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  H9 c, b+ t& r- G科技部正式启动6G研制工作后，想必不少网友都从内心发出一个疑问：5G都还没全面普及，现在搞6G靠谱吗？
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相当靠谱！



- c5 T0 n" \! h* S- M! H. V7 z0 T8 b从产业周期来看：大数据表明，移动通信技术的迭新换代，是以十年为一个单位。2020年是5G普及元年，那么只有现在布局6G的研究工作，才能保证中国的通信技术不会掉队！
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: v0 O  B  b$ z8 W从科研传统来看：中国科研部门长期保持着装备一代、开发一代、预研一代的传统。5G的部署工作已经在如火如荼的展开，下一代研究必然会提上日程。
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" t$ _/ c& O2 r3 M+ u  U“所以现在的焦点问题不是该不该研究6G，而是6G技术有何意义？
按照国际惯例，先简单介绍下6G：
普通用户对G时代的直观感知，只在于玩手机的花样。


1G时代，手机只能通话；2G时代，手机开始能够发短信；3G成功实现了语音、图片、上网视频通话等多个功能，“低头族”从此诞生。4G能高清看直播、再也不用感受被流量支配的恐惧；5G则能做到即下即看...
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- l# `0 O1 l, [+ I: e6 ]但在科研领域，6G研制工作的难度从理论上来讲，比之前任何一个G时代都更为艰难。
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众所周知：任何应用技术的突破，都是建立在基础理论的研究之上。而移动通信产业技术也有一个基础理论-香农极限，是在会随机发生误码的信道上进行无差错传输的最大传输速率。


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5 e6 n- B) @: p4 i: x& d2 b“什么意思呢？
资深老司机一定清楚，要想自己驾驶的汽车跑得快，需要的不止是技术，还与路况（宽度、平整度）、油耗呈高度正比。同理，实现信号高速率传播，需要在宽通道、小噪声、大功率环境下进行。
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+ T/ U: F8 H! f/ \为了更好厘清传输速率和通道宽度、噪声大小以及信号功率之间的关系，美国著名数学家克劳德·艾尔伍德·香农（Claude Elwood Shannon ）在1948年提出了香农极限理论。


理论公式如下：
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C为单信道的信道容量，这也是香农极限所要解释的问题。它指的是当一个单点输入和单点输出的通信通道建立后，这条通道每秒最多能够传输多少信息量。
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8 [* b3 S. {; I% P2 h- oB是信道的带宽，即分配给一个信道可用的频率范围一半，类似于战斗机的作战半径。
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; S) M4 h+ Y( y- OS是传送信号的平均功率，N则代表噪声或者干扰信号的平均功率。
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" z+ Z; s7 n  J' g% l5 c香农极限告诉我们：增加单信道的容量无非三种方式，增加宽带、增加信号功率，或者减少噪声和干扰信号的功率！
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2 A1 U& O* V  P& n而6G的研究难点在于：当前移动通信技术已经达到香农极限的天花板了！
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% k" x6 r9 @. I! v- t“什么意思呢？
9 A( |" V  I2 U3 w从1G到5G的发展并没有本质上的区别，核心仅仅是编码的进步。其加快的速度主要是将信息密度做得更高，而非信道容量的增大。 

- j! C* l8 g  y, v6 y' q3 [. E人类现在所研发的5G技术，差不多吃光了通信行业的技术储备，信息密度基本发展到前所未有的高度。换言之，移动通信产业从1G到5G的突破，是一个不断接近香农极限的过程。

1 ]1 r6 h8 [3 g. r4 }) x' o/ Q* `在高通和华为的编码规则大战上，高通主攻的LDPC理论上可以接近香农极限。至于华为的polar，学术界说法是极限上达到了香农极限。
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因此大部分人对6G乃至于移动通信技术前景的发展是比较悲观的。
$ l( A, p7 a& ]: O0 X1 O这一点，从任正非的讲话就可以看出：随着逐步逼近香农定理、摩尔定律的极限，面对大流量、低延时的理论还未创造出来，华为已感到前途茫茫，找不到方向。华为已前进在迷航中。重大创新是无人区的生存法则，没有理论突破，没有技术突破，没有大量的技术累积，是不可能产生爆发性创新的。华为正在本行业逐步攻入无人区，处在无人领航，无既定规则，无人跟随的困境。华为跟着人跑的“机会主义”高速度，会逐步慢下来，创立引导理论的责任已经到来。
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' R1 ?6 |! Z& x. o9 Z8 a+ s“为什么迷茫？
华为是一家以科技研发为生存之本的公司，如果把科技研发过程比作登山，那么华为现在正处于山巅的最顶峰！

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5 ]$ n, f- O& M) c" W  M! X2 L值得欢呼雀跃吗？不！站在最巅峰，意味着华为已没有山可以攀登了。


而后来者仍在香农极限内一步步向华为逼近，届时华为将失去最重要的生存砝码，即技术优势。

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8 E; b6 T8 c6 L4 b! @; ?  m9 `所以千万不要以为任正非的危险论是唱高调，而是任何一家世界科技公司必须面临的发展问题。历史的经验表明，不论是一个国家抑或是一个企业，若没有寻找到更高的山峰去攀登，跌下神坛是迟早的事。
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- f6 M+ J& u) x5 h, z3 g财报显示：2018年，华为的研发支出为897亿元，其中基础科学的经费占比约为30%。


1 m6 u7 C7 q0 P% i. Z) Q# o对于一家企业而言，将数百亿经费投入到深不见底的基础科学，而非能够迅速实现经济效益的应用工程做法，不止是用“有魄力”来形容那么简单，更多的是一种危机感、使命感、责任感。
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要知道，基础科学是具备全球共享性质的，华为虽然是在为自己寻找高山，但其成果也将为世界科技指引新的发展方向。


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( r0 _4 X. l: s% U/ ]言归正传，由于5G的信息密度已经在香农极限的范围内饱和，因此6G的研发难度与之前的G时代不在一个量级上。如果说从1G到5G，是人类从农业文明到工业文明；那么，6G则是地球从工业文明向宇宙大航海过渡！
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从产业预期来看:6G时代大致会催生超能交通、身体域网络、机器间的协同、多感官混合现实、虚拟助理、情感和触觉交流、触觉互联网、全息、智能交互、空间通信等十项应用技术。
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: _! r7 z+ ]/ @5 g' S
+ C: o4 f: r, c4 y# |% D) V毫无疑问，这里面每一项技术的背后，都涉及到数以千亿的经济效益。



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/ t; d+ @3 s- V7 v2 C当前，已有多个国家正紧锣密鼓的部署6G计划：
1 d) X8 z5 v. E6 n: d欧洲：2019年1月，芬兰政府启动为期8年的6Genesis项目，专注于6G技术的研发；同时，芬兰政府还为该项目提供了2500万欧元的支持。

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( p2 U1 |5 [9 ~6 N; W) Q# a韩国：2019年6月18日，韩国SK电信公司与诺基亚、爱立信达成协议，三方将联手提升商用5G网络的性能，并开发6G相关技术。
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日本：2019年10月31日，日本通信运营商NTT、索尼、美国英特尔联合发布消息称，3方将在“6G”通信标准领域展开合作。
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未来正来！但这个未来，需要的不止是屏息以待，更需要勇敢者迈出坚定的第一步！


画饼的美国梦

2019年2月21日，在中国工信部长明确表示中国已着手研究6G技术后，美国总统特朗普在推特上踌躇满志的表示：
9 W! K6 G) X7 R5 \0 w  L我想要5G甚至6G技术能够尽快的在美国普及，比当前的标准要更强、更快、更智能。美国公司必须加紧努力，否则就会落后，我们没理由落后。

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; U: k7 c; _, d$ D3 e1 z对此，美国纽约大学教授泰德·拉帕波特发表声明称：
虽然“6G”的标准还有待认定，但是美国联邦通信委员会已经决定开放95千兆赫到3太赫兹频段供6G实验使用，一场围绕“6G”展开的竞赛，已经开始...
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随后有业内人士指出：美国迫切追求6G技术的原因，是白宫认识到美国在5G领域已经赶不上中国后，试图通过6G实现对前者的弯道超车！
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, X! D* @% x* w  @# i1 G“现实吗？难！
就技术储备而言，美国的通信技术依然算第一阵营。至少两大通信巨头高通和英特尔都有对标巴龙的基带芯片，美国的问题在于技术储备无法产业化，即不能把技术优势转化为市场经济效益。
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图I

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$ A8 {3 Q  R" g* i我们来看具体差距：
/ Q$ q& I- L* \$ [2 V在5G标准必要专利方面，截止2019年3月，中国厂商已申请的全球5G标准专利数量占比为34%，远高于美国的14%。
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; x* k+ S9 }1 h最关键的是，全球能够提供完整提供5G解决方案的设备商，只有中国公司！

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3 f1 P; ~  O- f5 c* h4 @0 b影响非常大：这就意味着中国企业能通吃系统、芯片、设备、终端以及测试在内的全产业链经济红利。


相比之下，美国高通等企业虽然可以通过专利授权赚钱，但其价值一定比不上中国专利技术+设备售卖的全产业链优势，毕竟修建基站的设备销售还能为上游零部件供应商和下游维修创造经济效益。
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于是一个很严重的悖论就产生了：任何企业对下一代技术的研究投入，都来源于上一代技术的市场化转化，即将技术升级为市场所需的产品，以此获利。而现阶段美国企业吃到的5G红利很少，资本没有足够的动力向6G注入研发资金。
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1 D" S' M0 z! w5 z! t/ t8 n6 }" t6 C7 g5 @有鉴于此，美国未必会越过5G直接奔向6G，至少在国内的大城市会加快5G基站的部署。


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当然，也许会有人会说，美国的6G研究可以由政府牵头。
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8 \, H# k( I* L# h5 E7 I3 I不可否认，以DARPA（国防部高级研究计划局）为主的政府机构，曾在美国高新科技的研究过程中起到了很大的作用。诸如ABL激光反导、X37、互联网、硅半导体等应用科技，均源自于政府部门的牵头。
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但问题是：受制于国内的人工成本、市场需求以及企业发展规划，美国在基站的低成本覆盖上永远也比不上中国。至少在通信领域内，中国未来的潜在市场最高可达40亿人。这就导致了美国不论是在5G抑或是6G方面，最多只能掌握技术优势，而非可以抢占市场的应用优势。

8 {) K* l5 v; [9 z) p" X% X- e
8 m- S* X3 d! Y' @! C正如笔者前文所言：一种无法完成市场化经济效益的技术，是没有任何优势可言的。
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9 D: v4 P4 K: J% @0 }
( s  Z3 v% T0 y( b3 _2 J
+ S- G3 X# p( w% z; w. }3 v. O中国：勇闯无人区！
! H: ]* D! V/ k
' A; W) x8 e5 y3 r6G技术的研发，对中国的意义不仅仅在于维持移动通信产业的优势地位，还是一个划时代的分水岭。即中国科技研发正式进入无人区！
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7 D0 c" t9 K) p% y- D  M& e5 w“何为无人区呢？无人领航，无既定规则，无人跟随！
/ i6 @4 @  y( @. O& ~9 k7 ?( t3 I近年来中国科技的进步有目共睹，但很多人总感觉与西方的差距还是很大。严格来说，这种感觉没有全错！
* }3 ]$ P) c9 _. L- z
5 l- k/ }) s" k7 O1 }# J9 R) V
必须承认：我们的科技虽然是独立自主研究出来的，但80%是建立在西方已有的成果之上，这就大大降低了中国科研的试错成本。

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4 V; ]% W- Q) M6 g& a9 U
6 x: ]; e. [$ s7 l4 o比如五代机的研发，在美国F22服役及F35提上项目日程的情况下，中国飞机厂商很清楚未来战机的发展方向在何处：隐身、超音速巡航、超视距攻击、翼身融合技术...
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/ E1 [7 o# d+ |% P( ~+ ~, C$ u
# R$ s$ B! a6 n5 u所谓无人区，即中国在经过多年的冲刺后，中国科技基本与最先进的美国并驾齐驱。在我们向前的路上，再也没有任何存在物可参考。

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! k1 D0 }4 v# e5 g# y. }( L  Z* `
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5 l' w8 d; l- c( c- A在2018年珠海航展上，J20总师杨伟在就“中国六代机项目进展如何”的问题上回答道，中国目前已进入无人区。

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“大家不妨看看，在我们所能接触到的领域，中国是不是已经成为或正在成为世界第一？这是一个喜忧参半的结果。
2 k6 r& f( ]+ c& I$ N喜：中国科技终于不用拾人牙慧，亦步亦趋
( e4 X8 b- w$ r: S! {$ G忧：没有存在物的参考，意味着在未来的科研道路上，我们的试错成本可能非常高。


+ ^. B' Y4 b9 q$ z' }
不论如何，步子，已经迈出来了，绝无退缩的余地。
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* P) S* i0 `) s: O1 v2 J! A9 |存量世界的残酷命运，就如同一头穷追猛打的野兽，迟早会无差别的撕碎每一个在无人区前驻足不前的懦夫。是跟随在强者身后，做亦步亦趋的懦夫；还是一马当先、做敢于逆天改命的英雄，哪怕只有一秒...

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中国，已经有了自己的选择：只有向死而生的勇士，才能在荒漠无垠的无人区中，寻找到璀璨的绿洲！
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文字 ：戎评

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