摘要

随着5G技术的商用开放，更多人开始着眼于下一代通信技术的研究。本文首先使用“更大带宽”，“更广连接”，“更大容量”，“更开放标准”四个关键词来描述未来通信领域的重要特征。接着提出一些能够满足上述特征的通信技术与发展方向，再而提出未来通信可能面临的实际问题。本文通过探讨未来通信发展的发展与物理极限来展现未来通信的情景，力求理性评判与憧憬。

引言

5G于10月31日开始正式商用，更快的速率，更大的小区容量无不为移动互联网的应用提供更多可能性与发展前景。观望前几代移动通信技术，2G给短信发送带来了可能，3G给互联网图片加载带来了契机，4G更是将流视频服务推向巅峰时期。依个人所见，5G将带来的是VR/AR/MR技术的大革新，它带来的不仅是技术的更新，更是对未来的展望。本文将谈论的即是对未来通信技术的个人观点与些许看法。

未来通信发展方向

更大传输带宽

4G峰值速率100Mbps，已商用的5G使用毫米波，速率达到1Gbps，6G将进一步扩展以使用太赫兹。大宽带的广泛应用将带来更多的应用领域与使用场景。在未来，城域网交换将以Ebps为单位，终端接入将以Gbps为基础单位，进一步支撑未来的信息传输与交流，建立起全息实时交互的未来应用场景。

更广覆盖范围

“世界上约有3/4的地区仍未有移动网络覆盖”，未来的通信必定需要更加更加广泛的连接，由陆地基站的覆盖转换到星际之间的互联。卫星通信自上世纪便开始商用，中国也于2000年开始开通了卫星上网服务，峰值速率达到400kbps。纵览未来，Google与SpaceX纷纷提出自己的未来卫星组网通信服务，试图将互联网自由访问带给那些无法触及网络的落后国家。

Figure 1 SpaceX构想图

更大容量

当前的4G网络在人流量密集的地方，极容易出现网络崩溃的现象。例如北京故宫，网络连接一直处于较低可用范围，甚至无法拨出电话的现象。下一代的移动通信技术，将会带来更大的小区容量以及更加精准的小区定位服务。同时随着海量的IOT设备涌入，互联网连接设备将会愈来愈多，最终大部分设备将会与网络互连互通。此外，IPV6的进一步推进，将会使得互联网上每个连接的设备都拥有自己独立且唯一的地址，设备之间的互通将会更加方便与快速。

更开放标准

未来的互联网将会更加开放与包容，人工智能，大数据与云端计算将会更加切实地连接在一起，数据交换将会更加自然与无障碍。开放的标准有助于构建更为完整的生态，更多服务将会“上云”，产品的标签化，生产流程的全程监督化将会成为常态。更多服务的可以通过Internet这张巨量的网络进行无缝衔接与协作，互联网应用领域将得到极大的扩展与延伸。

发展问题

理念与需求发展不受限，但技术发展总是存在其物理上线，现如今，摩尔定律开始逐步变得不可靠，硬件迭代越来越慢。下一代的通信技术在完全铺开之前必须克服一些亟待解决的难题。

Figure 2 3GPP R17方向议题
上图展示了6G前期议题的主要内容与主攻方向，我们可以籍此提出未来通信可能存在问题的方向，如性能，能耗，成本等。

集成电路发展

1965年，摩尔定律第一次发布，其内容为：“集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍”。

当时间来到2019年，摩尔定律的原始内容早已不适用于现在的硅基半导体行业，集成电路的发展速度开始逐步放缓。在下一代半导体材料（例如GaN，SiC），或者下一代集成电路技术取得突破之前，目前的芯片性能很难再取得飞跃式的跨步。

功耗问题


Figure 3 5G基站功耗
如上图所示的结论，5G的单基站功耗将会是4G的2.5-3.5倍。单基站峰值功耗达到3.7KW。当谈论到终端接入设备时，依靠电池供电的移动设备耗电问题更为突出。5G使用更高频率的毫米波，发射功率进一步提高。同时由于技术原因，目前绝大部份5G手机的基带均未集成进SoC，普遍存在耗电量大，发热严重，续航差的问题。

有线连接带宽问题

无线接入终究是终端设备的辅助接入方式，城域网之间的连接仍然需要巨量的有线光缆。然而，目前的光缆传输容量将于近几年达到其物理上线，更多光缆的铺设将带来更为巨大的资金投入。

造价问题

进一步的网络扩容，将会带来巨额的投入。当前运营商的次级终端接入大都仍然使用较为老旧的设备，面对下时代Gbps的接入，亟待巨量的资金投入。倘若大宽带应用覆盖不足，运营商的升级动力很难得到保证，很有可能走若干年前长城宽带的老路，放弃下一步升级计划。同时，移动通信技术的发展以进一步压榨频率为主，将会带来更多的基站建设投入与维护费用。

总结

科技发展的本质是降低科技的存在感，通信作为一种基础需求，在未来的发展过程中会扮演越来越重要的角色。一些科幻影片中的内容可能会成为现实，真正的降低科技存在的“实感”。然而，在现实中任何一种技术发展的上限实际上是物理的上限，在基础物理尚未取得突破性进展的当下，通信技术的快速发展带来的更多问题仍然无法取得有效的解决。
展望未来通信，挑战满满，但随之而来的机遇也随处可见。未来的社会在通信技术的驱动下将会成为万物互联，人物互联，数据至上的世界，为每个社会个体构建真实的“虚幻”社会。

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