vivo 6G系列白皮书展望未来数字生活

2020-10-28

2020年10月23日,在vivo北京研发中心,我看到了vivo通信研究院推出的《vivo 6G系列白皮书》。是的,你没有看错,当大部分人还在使用4G手机,iPhone刚刚将产品线更新至5G,6G在通信产业链很多厂商的研发部门就已经被提上了议事日程——最早听到6G消息甚至更早,是在2019年。但更多人的疑问会是:现在这个阶段就说6G是不是太早了点?6G时代我们的生活又会是什么样子呢?看看vivo是怎么想的,vivo通信研究院院长秦飞又是怎么说的吧。

异想天开还是有的放矢?

vivo通信研究院这次推出的《vivo 6G系列白皮书》,分为两册:一册名为《6G愿景需求与挑战》是基于当前和未来技术演进,对6G时代网络与终端可能的技术特性和应用进行展望,特别是就现实世界与数字世界之间的融合做出了不少观点性和描述;相比之下,另一册《数字生活2030+》的背景则更有意思:它是由vivo通信研究院在vivo新招聘的应届毕业生展开的畅想活动,收集到了800多件作品,基于这800多件作品,我们归纳总结后分为人们生活息息相关的11个领域,进一步的研读相关行业预测咨询报告,深挖各领域人们的需求和痛点,结合6G和相关技术的发展使能给出预判,编写了29个场景用例畅想形成《数字生活2030+》。这些场景用例涵盖了11个领域,涉及到60多种终端产品和服务。

关于6G时代网络标准等的展望,我打算放到后边再说,先来看看这些由年轻人们“脑暴”出来的6G时代数字生活会是什么样的吧。《数字生活2030+》所涵盖的11个领域分别为:衣食住行、学习(教育)、工作(办公)、娱乐、医疗、健康、环境和安全,可无论是个人消费领域,还是行业领域都有所包括。但这之中并不包含我之前以为的有关6G通信标准的内容,对此vivo通信研究院院长秦飞也说:“现在业界公认的6G都是在10年之后了,那个时候的事情我们现在很难下定论,但我们现在所关注的都是放在消费电子领域,聚焦消费者数字化生活的需求,去提供这些展望中可以上量的、有技术难度且有门槛的优秀产品。通过这些产品的聚焦、研发和推出,让vivo成为连接人与数字世界之间的桥梁。”

基于这样的理论基础,我们在《数字生活2030+》白皮书中看到了很多有意思的终端产品。带有游泳私教和溺水呼救功能的智能泳衣;带有私人定制、穿衣建议功能的试衣魔镜;量化个人饮食的智能厨房;可以帮你记忆食物味道且“0”功耗的数字味蕾;机器人无处不在的智慧社会和智慧家居;智慧城市交通和智能出行助理;由VR/AR/XR技术加持的智慧教室和智慧课桌;分布式远程智慧办公模式;依托于VR/AR/XR技术的全新娱乐方式,包括云游戏和旅行;一站式在线诊疗服务;微型医疗机器人和远程控制的孪生人体手术;家庭健康和个人情绪化管理;智慧私家花园/菜园,家庭碳排放管理系统;紧急避难、逃生和搜救系统……

这些场景和产品,我相信很多朋友无论是通过一些厂商的展望宣传,还是科幻电影,都已经有所接触,但这次它们出现在《vivo 6G系列白皮书》当中却又让它们变得有所不同——白皮书作为正式官方文书,说明vivo通信研究院有意是往这些方向进行技术预言和攻关的。当然,这也与vivo目前手机厂商的形象大相径庭,因为当下其最核心的业务还是手机,尽管它已经开始往周边产品做扩展,但从目前的进度和结果来看,我觉得差强人意都算不上。只不过,回头看看vivo之前在5G领域的很早的起步时间点、芯片研发和终端布局的进度,如此早地进行6G时代的技术与产品预言也是可以理解的,要知道,正因为5G终端上得早,在2019年vivo一度还是5G手机市场最大份额的拥有者。况且,以手机为核心,将产品外延扩大到多品类也已经成为各大手机厂商的共识,所以对此我觉得并不意外,vivo自然也是想通过这样的方式,一是实现行业前景的早日占位,二也是有点投石问路的意思。

对于如此早地发布6G相关的白皮书,秦飞解释说:“在当前这个阶段,6G基本称不上是研发,而只能叫研究。这个过程包括一些场景、关键技术和研究,对于一些比较靠谱、清楚的领域,我们又会分析实现它们有哪些没有解决的工程化的问题,这些工程化的问题需要用什么样的技术去匹配,这是现在阶段做的最重要的一些事情”,“我们的研究人员天天在寻找各种论文,到各大高校拜访做这些具体研究的老师。因为针对信息通信技术,学术界理念性和原理性的东西是最多的,但说到6G工程目标和问题,产业界的认知又更进一步。所以,解决工程问题的技术以及突破性的理论在哪里,需要我们去和教授们坐下来一起聊。”

谈完理想,再说现实

在畅想完6G时代我们可能的美好数字生活之后,一切还是都要落脚到现实:技术。因为所有的应用实现都不可能脱离技术的助推,这也是前边秦飞提到的与各大高校联合研发,极早布局对应技术解决方案的原因。而且在这方面他也明确表示,对于认准的有价值的技术,vivo在这方面的投入是不设上限的,这种投入的决定也能带来足够回报。

谈及6G,首先就是频段的问题,在此之前业界也有过一波讨论,比如太赫兹频段。因为在2019年世界无线电通信大会(WRC-19)上,批准了275GHz~450GHz之间4个频段共137GHz带宽资源,可无限制条件的用于固定和陆地移动业务应用。但现实我们能看到的却是5G标准中重要的毫米波频段,在实际商用中所面临的高难度覆盖问题。而秦飞说vivo通信研究院研究的过程中发现,以现阶段的技术要实现太赫兹通信,即使不考虑覆盖问题,单单是射频系统想到做进手机就已经很难了。但是可以看到的是,毫米波的商用问题解决进程还很不错,比如2020年10月13日,在IMT2020(5G)推进组织的北京怀柔外场毫米波测试中,基于vivo的5G毫米波手机和中兴的基站设备,就实测到下行4CC 2.06Gbps的峰值速率,拉远测试距离且达到了1.3km。

而且新的频谱资源也同样的开发中。秦飞提到在三年后的2023年世界无线电通信大会(WRC-23)上,针对全球移动通信业务,就会重点讨论新的接近Sub-6的频段,即5.8GHz WiFi往上的一个频段:6GHz~7.4GHz,目前业界很好看这个频段多达1.4GHz的带宽。不过他也坦言,毫米波往上更高频段的覆盖可能更多是做一个补充,用来提供短矩或更多连接场景的诉求,比如XR方面的应用,短矩高频段就非常适合,而在体育场馆等区域,直播和密集人群,高频段和毫米波也有很好地应用场景。对于之前业界盛传的空天一体通信,秦飞的看法则是,到了6G时代,全面无缝的网络覆盖需求,卫星通信应该会是6G网络部署的一个重要环节,但手机与卫星之间直接连接的通信速率不会太高,,更多还是依靠地面基站提供高速率的6G连接,毕竟手机联网是双向通信,而非单向的广播,所以上行覆盖是瓶颈。

秦飞还强调,从麦克斯韦创立电磁波方程到现在已经过去了100多年,目前确实发展到了个电波通信相对的瓶颈期,但随着算力、存储和传输能力的提升,很多过去没办法做的东西又都可以实现了,比如5G所使用的LDPC码(1963年就推出了),4G时讨论过,就因为太过复杂,算力无法满足而被搁置,但现在5G被用上了,因为目前已经可以支持它的运行了。是的,更高效率的编码方式和调制技术运用,哪怕是低频段也可以发挥比过去更高效的传输效果,现在全球各大运营商纷纷启动600MHz~900MHz频段的重耕以及DSS技术的运用,就很好地解决着5G网络的接入问题。

除去公域移动网络的接入,从5G开始的万物互联对设备之间的连接也有更多的要求,比如WiFi、蓝牙、NFC、RFID这一系列老牌的无线连接协议,当下已经在不同距离、不同速率的连接需求下发挥着自己的作用,而像“新闪联”这样的新协议也在不断的涌现。虽然一个协议通吃所有应用场景是一个理想的状态,但因为复杂的原因想要达到很难。秦飞表示老的协议总有不方便之处,比如WiFi和蓝牙都需要一个连接或配对的动作,而根据vivo以前的调研,每增加一个操作,这个功能被使用的渗透率就会降低约50%。vivo已经在3GPP立项推广一个名为Personal IoT Network的项目,以手机为中心构建私域的网络,并能大幅度简化连接操作,可以让设备之间更加方便地识别连接、构建关系,同时也能保证数据传输的质量。

在白皮书中提到了很多手机形态之外的终端设备,但说到智能手机本身,秦飞说在可以预见的时间内,智能手机本身的地位还是不会受到大的挑战,除了作为用户个人数据中心和多设备的控制节点之外,智能手机本身触控+语音这样的人机交互接口还找不到更好的替代方案。vivo也在脑机接口方面有关注,适合普通人的无创脑机结合技术实现难度还很大,目前能做到大脑状态的检测,但要通过无创方式精确读取人的完整意识和思维还是很困难。而且人脑的存储量也很大,大约为109TB,想要能快速地在一天时间进行这个数据容量的读取,速率要求是105Tbps,秦飞认为精准的人脑信息读取是一个持续努力的目标,可能是6G后系统的愿景。

虽然现在看智能手机这个品类的形态的变化不会太大,但秦飞认为围绕着用户为中心的服务却会发生天翻地覆的变化。“2G、3G,技术成熟度低,是技术驱动的时代,4G、5G时代,技术成熟度高,会更偏向应用驱动,比如‘新四大发明’中的三项都和移动互联网应用有关。而到了6G时代,则会进化为连接+,数字化+,智能(通信、计算、数据等融合服务的能力),服务也会变得更加多维,白皮书中所畅想的那些应用场景都是基于这样的原则。”

写在最后

在2020年这个时间点说起6G,好像有点太遥远,但秦飞给出的时间节点却是:2019、2020年很多厂商就已经开始启动6G相关研究,比如愿景需求分析,技术方向,2025年前后6G技术就有可能定型,到2028年第一版6G标准可能就会发布,2030年商用就计划实现,完全就是紧锣密鼓的节奏。再看看本文所描绘的那些或接近生活的数字化愿景,或生涩的前沿技术分析,也许在不经意之间,又一代新的通信技术就悄然而至了呢?