編譯 許林玉

當(dāng)大多數(shù)人還在適應(yīng)我們周圍的5G網(wǎng)絡(luò)時，測試和測量設(shè)備制造商是德科技公司（Keysight）6G項(xiàng)目經(jīng)理羅杰·尼科爾斯（Roger Nichols）已經(jīng)在思考關(guān)于6G的問題。是德科技公司位于美國加利福尼亞州，為無線行業(yè)企業(yè)提供所需的工具，以確保這些公司的尖端技術(shù)發(fā)揮出預(yù)期效果。

美國電氣電子工程師協(xié)會《科技縱覽》（IEEE Spectrum）雜志采訪了尼科爾斯，讓其介紹測試和測量設(shè)備公司如何跟上6G技術(shù)的發(fā)展步伐，需要比其他行業(yè)早多久布局新的無線技術(shù)，以及對6G可以有哪些期望。

如果愛立信和諾基亞等電信公司需要使用這些設(shè)備研究無線技術(shù)，他們?yōu)槭裁床蛔约褐圃焖璧臏y試和測量設(shè)備？

在一定程度上，電信公司的確可以“自己動手”。但事實(shí)證明，這是一項(xiàng)相當(dāng)專業(yè)的工作，所以我們的大多數(shù)客戶寧愿讓我們的專家來處理這個問題。測量工作是將某些產(chǎn)品的性能與公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，而這套技能和專業(yè)知識正是我們的專長。

例如，如果您想蓋房子，可以自己制作鉗子和錘子，但最好還是從知道如何制作這些工具的人那里去購買。這種類比可能不是特別恰當(dāng)，但由此可以對我們的工作有所了解：我們就是工具制造商。

設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)，并進(jìn)行規(guī)模化部署是一項(xiàng)十分困難的工作。即便是對于剛才提到的公司，這也是艱巨的挑戰(zhàn)。他們要做的工作很多，在讓這些復(fù)雜的系統(tǒng)順暢運(yùn)行的同時，還要保持競爭力。他們必須設(shè)計(jì)眾多通信系統(tǒng)，并將其部署到世界各地，而且這些系統(tǒng)必須能夠適應(yīng)冷熱、雨雪等各種天氣狀況。我想對他們說：“貴公司必須使網(wǎng)絡(luò)順暢運(yùn)行，我們的工作就是幫助您做到這一點(diǎn)?！?/p>

5G仍處于早期部署階段，但你們以及行業(yè)的其他公司已經(jīng)開始考慮6G了。你們是什么時候開始考慮這些問題的？

我第一次就6G接受公開采訪，是在2019年夏末。所以說，我們已經(jīng)考慮了一段時間了。這看起來可能有點(diǎn)瘋狂，因?yàn)槭着?G網(wǎng)絡(luò)也是在2019年推出的——3月在韓國率先推出，接著是12月在美國推出。所以對我們來說，已經(jīng)考慮兩年多了。

我們及早涉足這一領(lǐng)域是有理由的，因?yàn)樵谠缙诒闩c行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者保持接觸是取得長期成功的關(guān)鍵。如果您只考慮6G的銷售，那么這一機(jī)會在幾年前就已經(jīng)出現(xiàn)。盡管當(dāng)時的業(yè)務(wù)量相對較小，但這的確是事實(shí)。不過，隨著業(yè)務(wù)量不斷增長，如果我們不及早持續(xù)地參與其中，要想達(dá)到像我們公司這樣的業(yè)務(wù)規(guī)模，就會變得極其困難。

盡早參與其中也意味著與行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)建立信譽(yù)，因?yàn)檫@意味著您在早期就了解他們的需求?？紤]到開發(fā)這些系統(tǒng)需要很長時間——由于其復(fù)雜程度以及必須使用一些成熟的新技術(shù)——那么成為那些企業(yè)長期軌道的一部分對成功至關(guān)重要。

是德科技公司6G項(xiàng)目經(jīng)理羅杰·尼科爾斯

您是否認(rèn)為測試和測量設(shè)備公司需要比行業(yè)其他公司更早考慮6G，以便你們能夠?yàn)樗麄兲峁┧璧脑O(shè)備，使6G的開發(fā)工作順利進(jìn)行？

您可以想一想這些系統(tǒng)什么時候部署，之后什么時候生產(chǎn)，而設(shè)計(jì)、測量和驗(yàn)證等流程都必須比部署和生產(chǎn)早很長時間開始。因此，我們必須在網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)行之前就考慮需要做什么。所以說，就我們所做的工作而言，我們必須比行業(yè)其他公司更早行動。

這并不是說我們必須比其他公司更早考慮6G的事情。研究6G需要很長時間，才能將新興技術(shù)發(fā)展成為可以進(jìn)行概念驗(yàn)證的技術(shù)，并最終進(jìn)行試驗(yàn)和部署。因此，我們都是在同一步調(diào)上開始考慮這個問題。我們并不是遙遙領(lǐng)先，但我們必須走在行業(yè)的前面，以確保他們在開發(fā)系統(tǒng)時能夠獲得所需的工具。

由此可見，這些工作既是超前的，也是實(shí)時的。這不僅僅是針對商業(yè)客戶，還包括研究機(jī)構(gòu)。我們必須對政策層面上發(fā)生的事情予以持續(xù)關(guān)注，包括政府、政府研究實(shí)驗(yàn)室等。

6G離我們還有很多年，許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，到2030年才會進(jìn)行首次部署。如果特別樂觀的話，可能可以再提前一些。您對下一代無線技術(shù)會有什么期望？

最初的6G部署仍要等到2030年才行。顯然，在那之后，還需要幾年的時間，6G才會成為主流。我在這里描述的情況與您在2030年看到的情形不盡相同，而更像是您會在2036年或2037年看到的樣子。

像5G一樣，6G并非通過每秒多少比特、帶寬有多寬、功率水平多大或使用什么頻譜來界定，而取決于如何使用這些系統(tǒng)以及它們對社會的影響。這是一個始于5G時代的關(guān)鍵思維范式，因?yàn)樗麄冋谠O(shè)想該系統(tǒng)必須解決的案例，以及這將對社會產(chǎn)生何種影響。隨著6G的到來，“這將對社會產(chǎn)生何種影響”的問題現(xiàn)在更是成為討論的焦點(diǎn)。

那用于界定6G的社會影響是什么？

其中的一個影響是“可持續(xù)發(fā)展”。換言之，就是在社會中以一種更普遍的方式使用移動無線通信。在過去的幾年里，由于新冠疫情肆虐，我們已經(jīng)看到了很多這樣的案例。例如，在教育領(lǐng)域，我們可以將教學(xué)專業(yè)知識和互動性一起帶到教育資源匱乏的農(nóng)村地區(qū)或非農(nóng)村地區(qū)。

這還涉及我們?nèi)绾喂芾磲t(yī)療服務(wù)，如像遠(yuǎn)程手術(shù)之類的事情。圍繞這一點(diǎn)有很多政策問題。遠(yuǎn)程醫(yī)療在5G時代就已經(jīng)出現(xiàn)，到了6G時代則會進(jìn)一步得到發(fā)展。

您也可以想一想將如何使用普及的移動通信和計(jì)算來管理一個城市，比如實(shí)時交通管理、緊急服務(wù)，以及許多當(dāng)今城市所需的物流服務(wù)。

是否還有其他影響？

另一個領(lǐng)域是如同身臨其境的遠(yuǎn)程呈現(xiàn)，如《少數(shù)派報告》或最新的《銀翼殺手》電影中的觸覺全息透視圖像那樣。或者，像你我現(xiàn)在面對面一樣，可以互相握手，而不是視頻通話；你可以觸摸到對方的手，面對的是一個全尺寸的全息視角。雖然這可能看起來有點(diǎn)傻，就像《星球大戰(zhàn)》電影一樣。但是，我們可以擴(kuò)展其應(yīng)用，將其用于物理系統(tǒng)的遠(yuǎn)程故障診斷，甚至是到因?yàn)椴话踩ǔ２荒芘扇藞?zhí)行任務(wù)的地方。

還有一些其他的用例，但我要重點(diǎn)談?wù)剬﹄[私和安全的關(guān)注。隨著這些系統(tǒng)的使用方式不斷擴(kuò)展，以及通信系統(tǒng)的數(shù)量不斷增加——無論是智能手機(jī)，還是相互合作的機(jī)器人，或者是內(nèi)置于我們皮膚內(nèi)的器械——惡意行為者的威脅變得更加顯著。因此，我們需要一種方法讓系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用的要求，自動了解所需的相對安全或隱私水平，并作出相應(yīng)調(diào)整。我甚至看到了利用人工智能等技術(shù)來解決目前最常見的安全問題的潛力，這個問題就是人們沒有正確地配置他們的系統(tǒng)——他們有一扇門，有一把鎖，還有一把鑰匙，但卻沒有將門鎖上。在這種情況下，我們需要一個可以拯救我們的系統(tǒng)，為我們指明正確的方向。

如果6G要通過這些社會影響來界定，那么您如何將這些想法轉(zhuǎn)化為可供無線行業(yè)使用的實(shí)際測試和測量設(shè)備？

我不是想低估吞吐量、容量以及能源消耗等關(guān)鍵性能指標(biāo)的重要性。但首先，我們對于要完成的任務(wù)，至少必須稍微有所了解。其次，要知道必須使用哪些技術(shù)才能使其正常運(yùn)行？必須具備怎樣的性能水平？

拿沉浸式遠(yuǎn)程呈現(xiàn)來說，由于在全息圖的大小、每秒的幀數(shù)以及通過數(shù)字處理獲得清晰圖像方面有要求，其數(shù)據(jù)速率必須非?？欤_(dá)到每秒幾百千兆比特。所有這些都只涉及圖像的質(zhì)量，而這只是整體性能的一個方面。交互式全息圖還對系統(tǒng)提出了特殊的延遲要求，而且正如我之前所說，它具有重大的隱私和安全隱患。

我剛才談到的內(nèi)容大部分只涉及無線電連接，但網(wǎng)絡(luò)的其他部分應(yīng)該如何發(fā)揮作用呢？它是如何管理移動的所有數(shù)據(jù)的？如果它必須處理和傳送的全息圖不止一張，那么要把所有這些性能要求都乘以n，要如何做到?

這就是我們期待人工智能能夠完美融入6G技術(shù)的原因之一。網(wǎng)絡(luò)將成為一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它將需要拉動許多“杠桿”才能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，而光靠人無法做到這一點(diǎn)。因此，人工智能將被用來優(yōu)化必須處理和通信的數(shù)據(jù)量。或者，它也許能夠預(yù)測將要發(fā)生的事情，這樣我們就不必只是粗糙地用極端的數(shù)據(jù)速率并通過延遲來管理從一個地方到另一個地方的信息流。

所以您正是從這一點(diǎn)出發(fā)來思考這些新技術(shù)可能需要什么，并為之努力嗎？

我剛才所講的這些東西，包括數(shù)據(jù)速率、延遲、功耗、網(wǎng)絡(luò)交互、安全、甚至人工智能，都是為了告訴人們?nèi)绾谓！⒃O(shè)計(jì)和執(zhí)行該系統(tǒng)。他們?nèi)绻枰獛椭?，會希望我們這樣的公司為他們提供什么呢？

我們需要測量必須在這種水平上運(yùn)行的無線電，需要速度非常快的系統(tǒng)來測量寬頻帶和多種無線電技術(shù)的高數(shù)據(jù)吞吐量，需要時效性強(qiáng)的分析系統(tǒng)來測量延遲。我們還將需要網(wǎng)絡(luò)模擬和仿真系統(tǒng)，幫助人們了解網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該如何運(yùn)行。

您能否舉例說一說是德科技正在努力開發(fā)的測量設(shè)備？其他公司可以用它來開發(fā)6G技術(shù)。

目前還沒有哪家企業(yè)建立了可以對數(shù)據(jù)速率為每秒100千兆比特的空中接口進(jìn)行測量的系統(tǒng)。我們已經(jīng)做了一些初步工作，而且取得了良好的效果。我們對射頻收發(fā)器進(jìn)行了仿真模擬，但要打造一個運(yùn)行速度如此之快、具有全部所需部件的完整空中接口，仍有許多工作要做。

我們可以提供昂貴、精密的系統(tǒng)，可以在亞赫茲頻率下進(jìn)行一些基本的測量。接下來，我們要面對的挑戰(zhàn)是如何將這些研究工具轉(zhuǎn)變?yōu)橹髁魇褂玫母咏?jīng)濟(jì)實(shí)惠的系統(tǒng)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)和測量的另一個基本挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)處理。如果你想在一個可能只有0.25立方米的測量機(jī)箱中操縱消耗那么多數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，例如每秒100千兆比特，那么要考慮多個因素。你能這么快地處理數(shù)據(jù)嗎？全行業(yè)面臨的一個挑戰(zhàn)是，這么高的帶寬和數(shù)據(jù)速率所需的采樣率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）和專用集成電路（ASIC）中最先進(jìn)的時鐘速率。不僅如此，處理這么多數(shù)據(jù)會消耗大量電力。因此，我們正在研究如何將這些系統(tǒng)變得更高效。

聽您這么一說，似乎隨著6G的發(fā)展，還有很多工作要做。就您個人而言，您覺得最令人激動的是什么？

這是一個技術(shù)極客的夢想，對吧？關(guān)于移動通信，有一點(diǎn)毋庸置疑，即它對我能想到的每一門電子工程和計(jì)算機(jī)工程學(xué)科的知識都有極高的要求。在某種程度上，我認(rèn)為這對電子行業(yè)來說是獨(dú)一無二的。

從5G時代開始，我們就盡可能將更多的功能集成到軟件驅(qū)動的實(shí)施方案中，使系統(tǒng)變得靈活，并且可以重復(fù)編程。對6G來說，最大的不同在于它將變得更加靈活。如果你想讓網(wǎng)絡(luò)具有所有不同的功能，就要盡可能多地將這些功能變成軟件。我們不可能有虛擬天線和無線電功率放大器。也就是說，我們必須保留現(xiàn)在使用的無線電、電子設(shè)備、光纖等，而且其性能還得比以前更好。最重要的是，要對我們?nèi)绾螒?yīng)對范圍不斷擴(kuò)大且具有靈活性的虛擬化設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)，并加以改進(jìn)。

這意味著，網(wǎng)絡(luò)性能的“好”或“壞”的判斷標(biāo)準(zhǔn)變得更加主觀——至少在今天看來，這取決于如何使用網(wǎng)絡(luò)以及誰在使用網(wǎng)絡(luò)。但是，企業(yè)和用戶仍然希望采用“它到底有多好”的量化標(biāo)準(zhǔn)來衡量。這正是令人興奮的挑戰(zhàn)：它就是我所說對主觀進(jìn)行量化。在設(shè)計(jì)和監(jiān)測性能時，需要采取哪些關(guān)鍵指標(biāo)來回答“你的體驗(yàn)質(zhì)量如何？”和“安全性如何？”等問題，而不僅僅是每秒的比特?cái)?shù)和正常運(yùn)行時間。除了該行業(yè)在未來10到15年內(nèi)將發(fā)展的所有電子技術(shù)外，對我來說，這是一個超級令人激動的領(lǐng)域，可以使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)揮所有功能。

資料來源 IEEE Spectrum