新冠疫情改变了人们的生活和工作模式，人们越来越依赖快速、可靠的网络，这促使6G研究计划在全球快速展开。
在过去18个月中，通信网络的重要性日益凸显，无论哪个领域，很多人都依赖网络来保持正常的工作和生活。随着封锁慢慢解除，政府逐渐放宽限制，被认为通信领域下一个大事件的6G研究也顺理成章地成为研究人员的首要目标。
最近英国的两所大学联合成立了6G虚拟研究中心，而这只是最近几个月内全球范围内宣布的众多举措、联盟和合作中的一个。其它还有：芬兰与新加坡联合创建的芬兰6G旗舰计划；美国和英国领导人正考虑就6G进行合作以形成更广泛的技术联盟；LG和KDDI之间形成的韩日联盟；爱立信和麻省理工学院之间的合作；德州也成立了由三星、AT&T、英伟达、高通和InterDigital参与的6G研究中心；在德累斯顿和慕尼黑有一间德国政府资助的6G研究中心。
与此同时，欧盟委员会与欧洲的私有组织5G基础设施协会(5G IA)也举行了会议，他们即将启动一个9亿欧元的欧洲智能网络和服务(SNS)联合计划(JU)，定义和实施相关的研究、创新并部署路线图，使欧洲能够成为6G领域的领导者。预计SNS JU的第一批项目提案将于年底发布，首批项目将于2022年底启动。
5G IA发布了一份白皮书，展示了6G研究的关键领域，指出在整个社会向2030年代迈进的过程中，随着数字、物理和个人世界之间的融合逐渐成为现实，6G将如何发挥关键作用(图1)。此外，6G还将促进欧洲绿色协议(European Green Deal)到2050年实现欧洲气候中和的目标。6G的这一目标以及其他目标还有助于实现联合国的可持续发展目标。
图1：对不同6G要求和KPI影响较大的技术领域。(资料来源：5G IA的“欧洲6G网络生态系统愿景”)
布里斯托大学和伦敦国王学院成立了名为6G Futures的研究中心，致力于发展英国的6G。这个新型的虚拟中心汇集了来自两所大学的400多名电信网络、计算机网络、人工智能(AI)、数字人文、社会科学和艺术领域的世界知名专家。布里斯托大学和伦敦国王学院在推动5G的过程中曾发挥关键作用，尽管这两所院校在人工智能和机器学习方面都很强，但伦敦国王学院更专注于移动网络，布里斯托大学则擅长于有线/无线和网络层技术。
图2：布里斯托尔大学智能互联网实验室主任、布里斯托尔数字未来研究所联席主任Dimitra Simeonidou教授。
6G Futures的学术领导团队包括布里斯托尔大学智能互联网实验室主任、布里斯托尔数字未来研究所联席主任Dimitra Simeonidou教授(图2)，以及国王学院的无线通信教授Mischa Dohler(图3)。Simeonidou说：“6G本质上是以人为中心的，通过提供实时的感知信息并支持触觉与全息图来建立网络物理连续体。6G Futures将引领我们超越未来预期，最重要的是，利用所拥有的专业知识，6G Futures能够向用户提供实际的解决方案，加速创新，为全社会带来积极变革。”
图3：国王学院的无线通信教授Mischa Dohler。
Dohler补充说：“该中心的创立是英国技术行业的一件大事。我们将开发新颖的架构，采用联合交换和自合成机制，推进技术联网，并嵌入区块链、量子和联邦AI技术。但这不只是纯粹的技术，我们将与垂直行业合作创造一些真正令人激动并具有社会影响力的应用，同时致力于政策、联盟和全球标准工作。”
两所大学的管理层均表示，该中心将成为英国6G领域的领导者。布里斯托大学研究及企业副校长Phil Taylor说：“6G Futures关注的重点不仅仅是技术，还要开发能够促进健康、能源和交通的跨部门解决方案。它为行业和国际合作者提供了一个机会，使他们在伦敦、布里斯托尔以及世界知名的科技群体中，与最优秀、最聪明的人聚集在一起。”
伦敦国王学院科研副校长Reza Razavi补充说：“为了使英国在6G研究中发挥重要作用，我们需要一个国家级中心，将通信技术、网络、人工智能、数字人文、艺术和社会科学等领域最优秀的人才汇聚在一起。”
德国联邦教育与研究部(BMBF)也将在未来四年内投资7000万欧元，在德国建立四个6G研究中心。其中弗劳恩霍夫海因里希赫兹研究所(HHI)将成立“6G研究与创新(6G-RIC)”研究中心，德累斯顿工业大学和慕尼黑工业大学则已经联合在德累斯顿和慕尼黑创建了“6G-Life”研究中心。
四个中心共有约50名研究人员，他们来自科学和工业领域，将致力于德国6G的研究工作，为德国未来的移动通信奠定技术基础。其关注的重心是德国与欧洲开发的技术和制造的关键部件(实现技术主权并确保数据安全所需)。
图4：Slawomir Stan-czak教授是弗劳恩霍夫HHI中心协调员。
弗劳恩霍夫HHI中心协调员Slawomir Stanczak教授(图4)说：“6G-RIC联盟从基础研究到实施涉及多个研究领域，包括移动通信、人工智能以及光数据传输与压缩。这个研究中心汇集了经验丰富的跨学科合作伙伴，使德国在全球6G发展中占有重要一席。”6G-RIC联盟是由11所大学组成的超区域协会。
德累斯顿工业大学和慕尼黑工业大学联合创建的6G-Life中心则聚焦人机协作领域，利用各自在触觉互联网、5G通信网络、量子通信、后香农理论、人工智能、自适应柔性硬件和软件平台等领域的研究工作，为通信网络的安全(量子通信、后量子安全性)和延迟提供新的思路。
6G-Life中心的另一个重要任务是刺激德国创业环境，其目标是在前四年创建至少10家初创公司，最终达到至少30家初创公司的规模。
芬兰的6G旗舰项目是欧洲比较成熟的一个项目。芬兰宣布与新加坡新成立的未来通信研发计划(FCP)小组合作进行6G研发，FCP由新加坡科技设计大学(SUTD)负责，是新加坡研究、创新和企业计划的一部分。新加坡7月宣布投资7000万美元于FCP计划。
图5：芬兰6G旗舰计划的Matti Latva-aho教授。
芬兰6G旗舰计划的Matti Latva-aho教授(图5)解释了与新加坡FCP进行合作的重要性。他说：“像6G这样的全球突破性技术的发展，始终需要国际合作。因此，与新加坡这样的技术领先国家的合作对我们在6G竞争中取得成功至关重要。在互惠互利的基础上与之合作，将促进芬兰6G技术全面发展。”
芬兰6G旗舰项目还与日本总务省的超越5G促进联盟(Beyond 5G Promotion Consortium)签署了6G技术合作协议。超越5G促进联盟的主要成员包括几家日本电信公司、运营商和软银集团。Matti Latva-aho教授表示：“日本的无线移动技术居全球领先地位，芬兰非常乐于在6G的发展中扩大与日本的合作，促使彼此在市场竞争中都取得成功。日本今年早春决定投资20亿美元用于6G技术开发，这将推动进一步的合作。”
麻省理工学院(MIT)和爱立信正在合作两个主要研究项目，开发为下一代5G和6G网络供电的先进硬件。合作任务包括锂电设备的研究，这种锂电设备将用于神经拟态计算，使人工智能算法的效率呈指数级提高；而硬件的进步能够使“零能耗”设备直接从接收到的无线电信号中采集能量，并利用采集的能量来连接移动网络。
新型移动网络功能丰富，最终可能演变为需要网络运营商管理的复杂结构。爱立信正在研究的认知网络将依靠人工智能来实现安全、高度自动化、数据驱动的网络运营。为了提高认知网络的计算能力、速度和能源效率，爱立信研究中心和麻省理工学院材料研究实验室正在合作设计新的锂离子芯片，用以支持神经拟态计算，使人工智能的处理能效指数级提高。这种设计可以实现完全认知网络，与今天的网络相比，其操作复杂性和能耗都将降低。图6的未来城市概念图展示了由下一代网络驱动的人类生活。
图6：未来城市概念图展示了由下一代网络驱动的人类生活。(图片来源：爱立信)
除了锂电技术的研究，爱立信和麻省理工学院电子研究实验室(RLE)还合作研究移动网络，这些网络连接着数以万亿计的传感器和其他“零能耗”设备。以较低有成本为这些设备供电，甚至直接通过无线电信号来供电，将是极大的技术挑战。爱立信和麻省理工学院RLE的研究或将展示设备如何从无线电信号和其他来源采集能量，以及如何设计系统才能以较低功耗完成简单的任务，包括如何设计移动网络来连接和控制这些设备。
麻省理工工程学院院长Anantha P. Chandrakasan表示：“将我们的知识与爱立信的移动技术专长结合起来，能够开发出为新型边缘人工智能应用供电的创新型硬件，从而在下一代移动网络的发展中保持领先。”
美国德州大学奥斯汀分校成立了新的研究中心6G@UT，致力于6G的基础研究。创立6G@UT的联盟成员包括三星、AT&T、英伟达、高通和InterDigital，他们将分别出资进行至少两个三年期项目的开发。这些公司的研究人员将与德州大学的教职员工和学生一起开发面向无线应用的机器学习算法、先进的传感技术和核心网络创新，这些都将成为6G的基础。
6G@UT主任、德州大学奥斯汀分校电气与计算机工程系教授Jeffrey Andrews表示：“6G拥有大量新的传感和定位功能，以及前所未有的原生智能，使网络能够提供令人难以置信的服务。”
6G@UT的四个重点研究方向是：
该研究小组认为大部分创新将出现在交叉领域，换言之，将机器学习工具与全面的传感结合起来，实现高效的资源和频谱共享或高度定向的波束成形。研究小组还构想在ORAN范式的基础上建立一个软件定义、日益开放的蜂窝网络；与5G相比，6G提供了一个能够促进持续且快速创新的平台，尤其对于机器学习相关技术。
（原文刊登于EDN姐妹网站EETimes欧洲版，参考链接：Research Alliances Grow to Learn How 6G Will Play Out，由Jenny Liao编译。）
本文为《电子技术设计》2021年11月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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