6G（第六代无线技术）关键技术浅析

6G将会被应用于空间通信、智能交互、触觉互联网、情感和触觉交流、多感官混合现实、机器间协同、全自动交通等领域

6G关键技术

1.高安全性，保密性和私密性

受香农限制的限制，很难大规模提高6G的频谱效率。相反，新技术应大大增强6G通信的安全性、保密性和隐私性。尽管其他应用场景将变得无处不在并且越来越重要，但传统的移动通信仍将是2030年代6G最重要的应用。因此，6G网络应以人为中心，而不是以机器、应用程序或数据为中心。按照这一原理，高安全性、保密性和私密性应该是6G的关键特征。此外，用户体验将被用作6G通信网络中的关键指标。

在5G网络中，仍在使用基于RSA公钥密码系统的传统加密算法来提供传输安全性和保密性。在大数据和AI技术的压力下，RSA密码系统已经变得不安全。改善通信中的网络吞吐量、可靠性、延迟和服务用户数量的最有效的方法是致密化网络并使用更高的频率来传输信号。物理层安全技术和通过可视光通信(VLC)的量子密钥分发将是解决6G数据安全挑战的解决方案。更先进的量子计算和量子通讯技术也可能被部署来提供对各种网络攻击的严密保护。

2.高承受力和完全定制

从以人为本的角度来看，技术成功不应直接或间接增加财务负担或剥夺用户的选择权。因此，高承受能力和完全定制化应该是6G通信的两个重要技术指标。完全定制允许用户选择服务模式并调整个人偏好。例如，某些用户可能希望获得低速但可靠的数据服务；其他人可能会容忍不可靠的数据服务，以换取较低的通信费用；其他人可能仍然只关心其设备的能耗；由于担心数据安全性和隐私性，有些人甚至可能希望摆脱智能功能。将授予所有用户选择6G中他们喜欢的内容的权利，并且不应因智能技术或不必要的系统配置而减少这些权利。因此，6G通信系统的性能分析也应将多个性能指标整合为一个整体，而不是独立对待它们。用户体验将被明确定义并作为6G时代性能评估的关键指标。

3.能耗低，电池寿命长

4G/LTE网络中智能手机和平板电脑的每日充电需求将继续。为了克服大多数通信设备的日常充电限制并促进通信服务，低能耗和长电池寿命是6G通信的两个研究重点。为了降低能耗，可以将用户设备的计算任务卸载到具有可靠电源或普及的智能无线电空间的智能基站。协作中继通信和网络的致密化也将有助于减少移动设备的发射功率通过降低每跳信号传播距离。为了获得较长的电池寿命，将在6G中应用各种能量收集方法，不仅可以从周围的射频信号中收集能量，而且还可以从微振动和太阳光中收集能量。远程无线充电也将是延长电池寿命的一种有前途的方法

4.高智能

6G的高智能将有利于网络运营、无线传播环境和通信服务，分别指运营智能、环境智能和服务智能。常规的网络操作涉及许多受一系列复杂约束的多目标性能优化问题。需要以适当的方式布置包括通信设备、频带、传输功率等在内的资源，以实现令人满意的网络操作水平。此外，这些多目标性能优化问题通常很难解决，并且难以实时获得最优解决方案。随着机器学习技术（尤其是深度学习）的发展，配备有图形处理单元的基站或核心网络的控制中心可以执行相关的学习算法，以高效地分配资源，以达到接近最佳的性能。

5.与5G相比，带宽极高

定义在0.1THz到10THz之间的太赫兹波段被称为微波和光学光谱之间的间隙带，但是太赫兹电子、光子和混合电子-光子方法现在已经发展了。因此，混合太赫兹/自由空间光学系统预计将使用混合电子-光子收发器在6G中实现，其中光学激光可用于产生太赫兹信号或发送光学信号。未来的无线数据网络将必须达到更高的传输速率和更短的延迟，同时还要提供越来越多的终端设备。为此，将需要由许多小型无线电小区组成的网络结构。为了连接这些电池，将需要高达太赫兹范围的高频高性能传输线。此外，如果可能的话，必须确保与光网络的无缝连接。

未来的无线通信网络必须处理每条链路上几十甚至几百个Gbit/s的数据速率，这就需要在未分配的太赫兹(THz)频谱上使用载波频率。在这种情况下，无缝集成THz链路到现有的光纤基础设施是非常重要的，以补充固有的可移植性和灵活性优势的无线网络的可靠和几乎无限的能力，光传输系统。在技术层面上，这需要新的设备和信号处理概念来直接转换数据流。