6G網絡到底有多快? THz級頻譜只用1秒就能傳輸人腦容量的數據


紐約大學無線研究先驅泰德·拉帕波特博士(Ted Rappaport)及其同事日前發布最新論文,重點關注100GHz到3THz無線頻譜的應用。由於前幾代蜂窩網絡不斷擴大無線電頻譜的使用,從微波頻率到毫米波頻率,“亞毫米波”範圍是表面上安全的、非電離頻率的最後可用頻譜資源,這些頻率可以在光學、X射線、伽馬射線和宇宙射線波長之前用於通信。

拉帕波特博士的團隊說,雖然5G網絡最終應該能夠提供100Gbps的速度,但信號加密技術還不存在,無法超過這個速度。即使是在今天的毫米波頻段,其中某個頻段提供的帶寬相當於擁有500個車道的高速公路也不行。因此,開放THz頻率將為無線使用提供巨大的新帶寬,使難以想像的數量和類型的數據能夠在一秒鐘內傳輸完畢。

最具關聯性的一項技術將使無線設備能夠遠程實時傳輸相當於人腦容量的大量計算數據。正如研究人員所解釋的那樣,“THz頻率很可能是第一個能夠提供實時計算所需的無線頻譜,用於無線遙控人類的認知。”換句話說,一架機載計算能力有限的無線無人機在獲得服務器大小的AI遠程製導後,其能力將堪比頂級的人類飛行員,或者由遠離建築工地的電腦指揮的機器建造新建築。

其中有些東西聽起來可能很熟悉,因為類似的遠程控制概念已經出現在5G的研發中,但它需要人工操作。 6G的關鍵在於,所有這些計算繁重的工作都將由人類級別的AI來完成,將大量的觀察和響應數據來回推送。研究人員指出,到2036年,摩爾定律(Moore 's law)表明,擁有人腦計算能力的電腦最終將能以1000美元的價格購買到,相當於今天高端智能手機的價格,6G將使從任何地方早期訪問這類計算機成為​​可能。

拉帕波特博士的團隊還預計,亞毫米波頻譜將增強現有的技術,比如夜視毫米波攝像頭、高清雷達和THz(而不是毫米波)人體安全掃描。令人難以置信的高速帶寬也將帶來新的改變,使人們依賴光纖基礎設施向“無線光纖”網絡回程和數據中心連接過度。

當然,在6G從理論走向現實之前,還有許多重大的實際挑戰需要克服,包括核心技術的小型化,以及確認THz頻率是否像目前認為的那樣安全。此外,與毫米波傳輸一樣,亞毫米波頻率也需要高方向性的天線,部分原因是它們非常容易受到大氣的干擾,尤其是在800GHz頻率以上的時候。

但研究人員指出,克服這些挑戰,就像過去10年成功地利用毫米波所實現的那樣,將為用戶帶來巨大的好處。數據傳輸將消耗更少的能量,超高增益天線將能夠被做得“非常小”。這將為更小的設備鋪平道路,包括軍事級別的安全通信鏈路,這些通信鏈路“極其難以”攔截或竊聽。

今年3月,美國聯邦通信委員會(FCC)一致投票決定,為“6G、7G或任何下一代網絡”開啟95GHz至3THz頻段。不過委員們表示,當時對頻率的投機性使用,使投票類似於“為月球製定分區法”。基於過去的歷史,在不就的未來,拉帕波特博士等人將站在將這些概念從科幻小說轉變為科學事實的前沿。

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