高通公司中國區研發負責人徐晧博士發表演講
在5G到6G的技術演進過程中，可以有兩種做法，一種是從技術角度出發，把現有的技術納入5G或者6G的發展規劃中；另一種做法是從需求的角度出發，我們需要去觀察在5G商用的過程中，有哪些市場需求是在5G框架下無法解決的，同時捕捉一些大的發展趨勢，作為我們下一步5G或6G發展的驅動力量。作為來自工業界的分享，我想更多地交流從5G商業過程中看到的一些需求和趨勢，這樣從一個稍微不一樣的角度來探討：5G商用、5G產品或者是5G的標準技術遇到了哪些難題，而我們是如何解決這些難題的？從技術演進的角度來說，我們不必太在意一個技術是5G Advanced還是6G。5G在2019年才剛開始商用，有很多問題5G技術可以解決的，就在5G持續發展考慮；另一方面，我們也非常關注有哪些革命性的改變是必須6G來解決的。希望能給學術界的各位老師帶來不同的思考角度。
首先，展望一下全球5G商用的情況。自2019年始，在僅僅兩年的時間內，全世界已經有超過175家運營商推出5G商用服務。其中，中國5G商業進程非常顯著，截至今年8月，中國已經建成5G基站超100萬座，占全世界5G基站的70%以上；同時，中國的5G終端連接數也已接近4.2億。
在這樣的背景下，在對5G進行大量投入的情況下，我們需要思考，有哪些應用與服務是可以通過5G實現的，以及我們在應用5G的時候，5G是否已經達到了我們所定義、所想實現的標準。只有在弄清楚這些問題之后，我們研究6G才更有指導意義。如果5G尚未達到當初提出的這些標準，尚未深入到垂直領域，尚未深入到改變生活與社會的層次，那我們在談論6G的時候，很有可能也會面對類似的困難。因此，今天我會著重與大家探討5G的現狀和下一步的技術演進方向。
根據市場報告，全球移動數據流量從2019年到2026年將會增長6倍以上。雖然5G相較于4G，其峰值速率將增加10倍以上，面對不斷增長的社會需求，當數據流量不斷攀升達到目前的6倍以上時，5G技術能否應對這些需求？2026年，6G的商用尚未開始，在需要以5G技術來滿足這些需求的情況下，現有的5G技術能夠通過什么方式來解決這個問題？
這些問題的答案其實非常簡單，就是開拓更高的頻譜應用，比如毫米波的應用。之所以現在有太赫茲研究，很重要的一點，是因為大帶寬在應對大規模或大幅度的流量增長需求時極其關鍵。我曾經說過，從5G到6G，毫米波是技術演進的必經之路，它不僅是5G、也將成為6G的核心技術。為什么這么說呢？比如在Sub-6GHz頻段，我們僅僅可以拿到100MHz的頻譜資源，而現在5G毫米波頻譜已經能夠拿到800MHz的頻譜資源。簡單來說，單從峰值速率這點而言，現在商用的毫米波，可以在頻譜這一點上達到8倍數據的增強。這就是我們需要考慮5G毫米波商用的一個非常重要的原因，這也是我們在5G的第一個版本中就引入毫米波的原因。所以毫米波的商用不用等到6G。當我們討論通信感知一體化，或者雷達和其他通信交融的時候，其實我們討論的還是毫米波。
當然毫米波應用初期，我們也聽到了很多不同的聲音。這是因為毫米波應用確實存在著大量的技術挑戰，而類似的技術挑戰，也會加倍地在太赫茲和光通信的應用中出現。那么高通是如何解決毫米波應用中出現的挑戰的呢？我在25年前做博士論文的時候，毫米波的挑戰就已經存在了，如毫米波覆蓋范圍有限且成本昂貴等等，而且當年大家對毫米波的認知，還停留在毫米波移動化幾乎不可能的這個階段。當時，我在美國可能是最早一批做毫米波通信信道測量的人之一，需要完全自己搭建毫米波系統。當時我所研究的是28GHz、38GHz乃至60GHz的毫米波，并研究了樹木、房屋、氣候等諸多因素對毫米波通信的影響，以及毫米波AOA和AOD的測量。
對于毫米波可能的挑戰，其一是覆蓋有限。當我們研究5G時，覆蓋問題已經通過引入超大規模的天線技術得到了很好的解決。而且很多城市或者室內覆蓋場景中，我們是受系統容量限制而不是覆蓋限制的。其實很多3G/4G基站的密集程度也并不是兩公里一個，在城市中人口密集的區域，大多數基站的相隔距離也只有幾百米。我們在很多城市實驗看到用同樣的基站選擇，毫米波也可以有很好的覆蓋。這個問題，并不是覆蓋受限，而是系統容量的問題。這和我當時做博士研究的時候，是完全不同的組網方式。其二，毫米波在非視距傳輸時會有比較大的衰減，這個其實也可以成為一個提高頻譜復用的優點。實際上，現在大多數的系統包括3G、4G的系統都需要密集的基站部署，需要做很多的復用，而且需要處理基站之間的干擾。而毫米波傳播范圍小，不能穿透墻壁正好可以減少干擾達到更好的頻譜復用。不管是室內的復用或者是在衛星通信之間的復用，還是在飛機與飛機之間的通信復用，都是類似的原理。其三，如今毫米波不僅可以運用于固定用例，如固定無線接入的大量用例，在波束成形和波束跟蹤技術的支持下，還可以保證穩健的移動性，因而移動性問題也得到了非常好的解決。最后，隨著RF技術的成熟，目前全世界已經有140多款5G終端可以支持毫米波通信，毫米波面臨的商業化技術挑戰也隨之化解。
毫米波所面臨的挑戰和我們一系列的解決方案也為我們向更高頻譜的拓展提供了寶貴經驗。我們現在面臨的太赫茲或者光通信的挑戰，也有望逐步突破解決， 當然毫米波已經具備豐富的頻譜資源，相對于毫米波來說，太赫茲和光通信會面臨更大的信道衰減和其它挑戰。
至于毫米波的應用場景，簡單而言，就是熱點覆蓋。這是因為毫米波的傳播范圍有限，但可以對熱點區域進行很好的覆蓋，它可以為大量用戶同時高頻用網提供足夠的容量。其實中國是非常適合毫米波應用的國家，因為中國人口密集，智能手機的使用非常普遍，而大城市人口集中——在人口密集、用戶流量非常大的地方，正是毫米波實現熱點覆蓋的、非常好的應用場景。
我們來看一下毫米波在美國、歐洲、韓國、日本等其他國家商用時的情況。今年二月我們看到的結果是，毫米波的速率可以達到5G Sub-6GHz的16倍，達到4G LTE的38倍，這是目前在技術上已經能夠實現并且已經商用的網絡。“超級碗”的舉辦地，美國的雷蒙德·詹姆斯體育場一般最多可同時容納10萬人以上，場館的網絡總流量能夠達到4.5TB，部分場景的峰值下載速度能夠達到3Gbps，是4G LTE峰值下載速度的20倍。在高速以外，毫米波還擁有低時延的特點，它的時延僅為5G Sub-6GHz的四分之一。因此，我們可以開發很多支持低時延的應用，其中一個很好的用例就是賦能無界XR。
目前我們已經支持了很多VR產品，同時看到了毫米波可以支持低時延應用，比如基于毫米波的5G XR云游戲應用場景，已經或隨時可以實現商用。那么在毫米波的應用場景中，我們認為最重要的是什么呢？其實毫米波的技術瓶頸大部分都已經被克服了，我們所講到的都是基于毫米波對Release 15版本的支持，以及它能夠為大家帶來的應用：其中包括多視角4K視頻傳輸和分享，比如在演唱會的場景中，觀眾可以通過4K視頻看到樂隊中的每一個人；在擁有高密度連接的體育場館，觀眾既可以對比賽有整體的把握，也可以看到某位具體的球星是如何運球的；在工業應用中，毫米波還能提供精準定位（Precision positioning）；此外，毫米波還能夠支持5G企業級應用，以及多人在線游戲等。
目前我們已經有了毫米波技術支持高速率低時延的應用，也只有從這些商業應用中拿到第一手反饋，我們才知道毫米波在通向5Ｇadvanced和6G的過程中，有什么其他的瓶頸需要解決。在5G標準第一個版本中毫米波得到應用之后，我們也看到了一些在第二和第三個版本中需要增強的5G特性。首先是毫米波組網的技術增強，即每一個小的毫米波基站到下一個基站之間由什么樣的方式連接，這項技術叫做集成接入及回傳（IAB）。另外，5G手機或是毫米波手機會比較耗電，我們會增強它的節電特性來降低功耗。此外，我們也做了包括定位在內的很多增強特性，以及針對Release 17和未來版本的項目。
我希望介紹的第一個層面是，5G毫米波技術是較為成熟的商業技術，如果我們想在未來引領6G的話，也需要在中國推廣毫米波的應用。我曾聽到過一位國內學者的觀點，中國在毫米波領域的研究幾乎與北美其他國家同時起步，但如果在中國仍然沒有毫米波應用，就很難得到相關的應用反饋，未來可能會讓產業在毫米波應用方面有更多的延遲。高通與中國合作伙伴攜手完成了很多互操作測試，也在信通院的指導下進行了很多毫米波的應用與推廣，我們非常期待中國能夠盡快實現毫米波的商用。
第二個層面，我想深入地講一些我們看到的5G在一些垂直領域的迅速發展。在手機之外，5G技術已經深入到了各種不同的領域，其中一個非常重要的領域就是汽車。我們知道，目前很多手機廠商都已經宣布要進入汽車領域。從某種角度來說，汽車就是一個配有四個輪子的超大型手機，汽車上能夠配備5G技術、蜂窩車聯網（C-V2X）技術、數字座艙、先進駕駛輔助系統（ADAS）和自動駕駛技術，以及車對云服務，其中每一項服務都與5G或將來的6G有關。我們希望5G能夠在汽車領域得到更好的應用，也可以預見到，汽車領域的應用會對6G的發展產生直接的影響。
首先一個簡單的例子是，駕駛者可以在開車的時候接收到實時通信，能夠通過車聯網等技術獲取車輛信息。比如當其他車輛駛入監控范圍，這些技術能夠為駕駛員提供視角上的覆蓋，提供更好的安全保障；同時也可以能夠看到其他車輛的視頻資料，這些都是5G可以支持的非常好的應用場景。此外，在汽車電氣化和自動化，以及自動駕駛方面，5G也可以提供強有力的技術支持，一個是車聯網技術，另一個是高速5G連接。基于純視覺系統的全自動駕駛方案，對算力的要求非常高，如果算力無法全部在車上解決，而需要在云端解決的話，就需要超高速、低時延、高可靠性的數據傳輸，這是目前我們認為需要盡量用5G連接來解決的問題。如果5G仍然解決不了，6G或許能夠為好的應用場景和解決方案提供更多的選擇。
汽車制造商采用5G技術的速度快于4G，在2013至2014年，推出支持4G汽車的汽車制造商僅有兩家；而在2021年至2023年間，已經發布或計劃發布支持5G汽車的汽車制造商將超過18家，這是一個非常好的趨勢。在5年或10年以后，當6G到來時，所有車輛都會需要很強的無線連接，這不僅將對車與車、車與路之間的連接有非常大的影響，也將使智能城市和智能網聯成為可能。當然，這些功能對網絡以及無線通信技術的要求也會很高。反向從應用的角度來看我們技術的需求，對下一步5G和6G的研發會有一定的指導意義。
還有一個例子是數字底盤，在這里，車輛的底盤實際上跟手機的平臺是一樣的，它需要有人工智能的連接，需要有與車輛的連接，也需要車聯網等各種無線技術的支持。同時，在我們的Snapdragon Ride平臺上，支持自動駕駛會需要很多的傳感器，包括超聲波、中距雷達、遠程攝像頭、中程攝像頭等，才能保證自動駕駛功能的實現。我們做5G或6G研究的一個很重要的方向，就是讓這個系統更加有效。通信感知一體化（Integrated Sensing and Communication）是其中一個努力的方向。從另一個角度來說，我們也需要這樣一個平臺，讓無線技術、人工智能和傳感器的融合等技術得到非常好的應用。
第三個用例是企業專網和工業物聯網，這是一個非常適合應用5G的用例，在5G設計之初就被認為會成為5G變革行業的代表之一，也是國家積極推動的方向。如果我們看到一座現代化的工廠，里面有工業機器人、手持終端、自動導引運輸車（AGV）、計算機視覺、傳感器，5G的三大場景都可以非常容易地找到它的應用。除此之外，我們還在推動多種技術，滿足工業物聯網要求，比如超可靠低時延通信（URLLC），許可、共享和免許可頻譜，時間敏感網絡（TSN）和定位。我認為，在這個問題上，5G還有加強空間。
舉例來說，第一個是定位。在Release 16、Release 17版本中引入了5G的定位，現在Release 16能達到室內3米和室外10米的定位精度，Release 17希望能達到亞米級精度。在工業場景中，所需的精度往往比亞米級精度還要高，這是一個非常好的技術需求，需要我們持續推動，盡量讓5G做得更好。
另一個例子是時間敏感網絡（TSN），經常有人質疑，5G在空口上能做到毫秒級的時延，但是在網絡中的，時延會達到幾十毫秒。現在，通過時間敏感網絡（TSN），我們邁出了第一步。但是，時間敏感網絡（TSN）目前只能打上時間戳，告知網絡中的時延是多少，而無法把網絡的時延降到最低。如何能有基礎性的改變，在6G中能夠把網絡時延降到最低，這是我們值得進一步思考的問題。
有一次跟一位醫療專家交流的時候，他說我其實并不需要非常炫酷的應用場景，我需要的是一個時延永遠不會超過10毫秒或者是X毫秒的承諾。就好比遠程醫療或者遠程手術，只是單獨的一次演示成功是不行的，需要確保每一次都萬無一失。這其實是很難的，要求我們把技術做到極致。6G可以解決這個問題，達成這個目標嗎？這應該成為我們從商用或者實用角度去考慮的一個非常好的指標。5G做了很多的技術標準，我們也希望這些技術能夠真正的得到商用。
下面我想繼續分享6G的通用趨勢，其中一個是我們看到數字世界、實體世界、虛擬世界的融合。這里此前涉及比較多，我就不深入展開了。
我們接觸較多的另一個趨勢是5G或6G與人工智能的結合。這樣的結合會對網絡架構有非常大的改變。此外，很多的人工智能的算法都在云端，只有云端才能達到最高的算法需求。但如果無法達到這種需求，就需要把部分技術放在邊緣或本地，這會對網絡架構產生比較深遠的影響；也會對合理分配終端側、云端、邊緣側的資源，提供可靠的無線通信提出比較高的要求。
同時這也是一個實現XR需求的典型案例。當我們談到元宇宙的時候，通信領域的我們能夠提供的就是高速、低時延、可靠的有效連接。我們關注的一個是網絡架構的問題，另一個是傳輸中的質量管控問題。元宇宙在社交和游戲等層面的問題不是依靠通信技術來解決的。
AI和通信另一個比較好的交集，就是如何用人工智能來解決通信中的某些問題。通信領域是一個比較成熟的領域，在很多算法上我們都可以找到理論上最優的解決方案，需要用機器學習去解決的無線通信問題是那些我們不擅長的問題；或者說，是那些由于運算量太大，導致我們知道如何解決卻沒有辦法解決的問題。這是我認為人工智能對通信發展有指導意義的一個方向。
關于6G的方向，我前面已經談到很多了。高通公司希望通過我們的技術將5G的潛力發揮到極致。目前所涉及到的技術問題，比如我剛才提到的人工智能、增強定位，綠色節能網絡、傳感等領域的問題，我們會盡量在5G框架下進行解決。當然，肯定會有5G框架下難以解決的部分，我們可以在6G中嘗試解決。而我們看待6G的角度，也更多的是基于5G發展過程中不斷持續演進的技術，以及大家的需求。在技術研發過程中，我們的研究也不用把某一個技術打上5G或者6G的標簽。我們最終的目的是將5G技術應用并推廣到每個人的日常生活當中，從而使其真正影響人們的生活和社會。我們希望能與各位伙伴進行交流與合作，共同推動不光是技術本身的演進，也包括推動技術在全國乃至全世界的發展與應用。
