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智库|5G不行拼6G美国的战略算盘还只是“镜花水月”


发布日期:2020-01-13 22:46   来源:未知   阅读:

  近日,日本NTT集团旗下的设备技术实验室宣布成功研发出一款6G超高速芯片,采用磷化锢(InP)化合物,并在300GHz超高频段进行了无线Gbps的超高速度,相当于10万兆有线网络。

  无独有偶,此前,美国加州大学Irvine分校的NCIC实验室也开发了一款据说是超越5G的收发器芯片,55nm SiGe BiCMOS工艺制造,工作在115-135GHz频段,成功实现了36Gbps的无线传输速度,但传输距离只有30厘米。

  然而,国际上关于6G技术还存在争议。事实上,目前为止,世界上并没有一项6G技术得到认可,也没有一项技术肯定会成为6G的技术。

  日本这家企业研发的芯片严格意义上说是太赫兹频段的通信芯片,国际上很多专家对于6G讨论时也提到了太赫兹频段,认为它提供大量的频谱为高速通信提供了可能,但6G是否肯定用到太赫兹还难以预计。

  事实上,单是要满足搭建6G通信的基础条件都是一项浩大的工程!因为以太赫兹为基础的6G无线通信,传输速率至少将是5G的100倍左右,若要实现这样的速率:

  6G信号的频率已经在太赫兹级别,而这个频率已经进入分子转动能级的光谱了,很容易被空气中的水分子吸收掉,而且频率越高、传播损耗越大,为了保证信号和通讯体验,6G基站覆盖的密集度将无以复加。

  与此同时,6G要实现全息全维通讯覆盖,就得做到即便遭遇沙尘暴、地震等自然灾害都能通讯无阻,这就意味着要对当下不稳定的Wifi进行升级迭代。

  既然6G旨在实现全球犄角旮旯的覆盖,光有地面基站还不行,还需要在太空或半空中悬浮的气球、无人机、直升飞机或卫星等通力配合,新一代无所不在的蓝牙也必不可少。如此,方能实现远中近、各个角落的6G全覆盖。

  事实上,5G的毫米波技术并不是在4G显示出局限性才开始研究的,其理论基础早在18年前(即2000年)就已经完成了,但工业界实现毫米波技术的成熟却是在10—15年之后。

  到现在,毫米波5G的大规模商用部署仍然是一个难题。5G的毫米波尚且如此,更何况是6G使用的太赫兹频段呢?

  对此,美国指望借着马斯克SpaceX的12000颗卫星捆绑,超前发展6G,从而弯道超车,但是单是实现6G的基本条件都不成熟,更何况是以卫星做基站、捆绑式构建6G还存在着天然的局限性。

  一般卫星都是依靠太阳能帆板提供能量,不单无法保障能量充分供给、寿命也十分有限,倘若卫星在微型核动力上有突破就意味着“6G卫星”将拥有更多的能量、更强的适应能力、更长的寿命,还能搭载更多的通信设备,很大程度上也能延缓报废而带来的太空垃圾危机。

  然而,目前的技术根本做不到,也无法承受因核动力卫星坠毁而带来的不可预估的辐射伤害。

  就算是核动力突破了,无线电通信技术还包罗着各种概念下的应用突破,诸如频率、频道、信道、带宽差值、高频、短波、微波等,唯有所有突破均完成方能线G卫星”落地。

  然则,就“6G卫星”的技术可行性来看,单是从终端的发射频率角度来看,太大功耗吃不消,太小了卫星也收不到。

  目前手机与基站的距离仅有几百米,最低发射功率只有毫瓦级别,若是与3万多公里的卫星保持100Mbps的通信速率,发射功率要非常强,除非把手机做成微波炉(加大功率),可这样脑袋不就要被电磁辐射烤焦了么?

  再者说,马斯克星链计划中,下行发射信号频率是11—12GHz,上行频率是13GHz,而平常智能手机连接的Wifi频段分别是2.4GHz和5GHz,二者根本不在一个频道上,又如何接收卫星信号?

  还有一点值得注意,当初马斯克提出建6G卫星关键是因为拼不过中国“举国体制”下的大批量5G基站建设(详见《从空白到领先,中国凭什么占据了5G的线G的。可问题是星链卫星的使用频率太高,绕过障碍物的能力更差,信号不好必然会影响用户体验感,没人用还如何圈钱?

  对此,马斯克想出了一招,即采用卫星地面基站辅助,并计划从2020年开始在美国本土、阿拉斯加、夏威夷等地树立100万个地面站,绕来绕去,这不又绕回到美国最头疼的基建问题上了么?

  再者说,5G数据传输速率可达1千兆比特/s,6G要实现全息全维,传输速率就要达到4.62太比特每秒,相当于5G网速的成百上千倍,然而一颗卫星的总信道容量顶多也才20Gbps,平均到每平方公里才0.47兆比特/秒,还不及5G的体验。

  此外,就“6G卫星”的负效应来看,一般GEO地球静止轨道卫星远在36000公里的高轨区域;LEO低轨道卫星则位于2000公里外,可以大幅度降低网络延迟、优化网络体验;然而,胆大心大的马斯克竟然要进一步降低卫星发射轨道,计划将卫星发射进340km高的超低轨道,以完成全球全空间无死角的Wifi覆盖。

  姑且不论他的发射能否完成,如此密集的卫星发射,从废弃卫星到大量的轨道碎片等将累积大量太空垃圾,它们极可能形成恶循环,导致“凯斯勒综合症”。

  要知道,才刚发射1个多月,马斯克的SpaceX就已经与三颗星链卫星失联。

  即便如马斯克所言,星链卫星在设计和材料上都是清洁的,一旦进入大气层就会很快解体,但问题是,大多数失控后的报废卫星需要数千年才能重新进入地球大气层,燃烧成灰烬,而在此期间,除了马斯克的星链卫星,还有成千上万颗其它企业、其它国家、其它材料的人造卫星发射升天,会制造海量的太空碎片,彼时最浪漫的事恐怕就会由“陪你去看流星雨”变成“陪你去看太空垃圾雨”了。

  就此来看,“6G卫星”还只是“镜花水月”,无论是基础常识,还是技术手段都不足以支撑“6G卫星”落地。

  既然“6G卫星”弯道超车不可行,为何此前美国宇航局NASA还要与马斯克合作?

  众所周知,SpaceX是一家民间企业,为何敢大张旗鼓又是发射猎鹰这样的重型火箭,又是牵头搞“6G卫星”?深究之后会发现,原来美国国家宇航局NASA才是背后的大Boss,对SpaceX基本上是有求必应,人财物缺啥给啥。

  个中缘由除了美国政府从未停止对航空商业化的引领,让诸如马斯克之类的民企能够得到政府支持外,更关键的恐怕是,在信息经济时代马斯克太会讲故事、抓眼球了。

  对比美国传统航空航天公司洛克希德马丁和波音,在新经济、新科技概念火热的当下,反倒是马斯克一再创造令人震惊的“奇迹”,太空技术、电动汽车、超级火车、光伏发电、储能墙、三轴无人机等不胜枚举,去年还搞出一款脑机接口系统,故事一个接着一个。

  即便其新能源汽车远未达到盈亏平衡点,也依然能凭借个人魅力圈钱无数,8年时间让特斯拉股价涨了17倍,市值一度超越福特和通用,成为美国市值最大的汽车公司;

  甚至他还烧钱用火箭将自己的一辆特斯拉敞篷电动跑车送上天,可谓是全球最会炒概念的“故事大王”。

  这恰好对上了财政债务高企、迫切需要到资本市场上圈钱的美国政府的胃口。要知道,美国财政赤字不得了,截至目前其国债高达22.48万亿美金,总额创243年来最高记录,每年还债就占财政支出的20%。

  奈何航空航天产业又是个烧钱无限的无底洞,国家财政无力支撑必然要到资本市场上圈钱,要会讲故事、玩概念,马斯克便成了美国政府的最佳人选,站上了台面。

  再者说,航空航天业持续巨大的资金投入谁也无法保证一定盈利,若是“打水漂”必然会引爆社会舆论,此次在“6G卫星”技术和产品研发上由SpaceX而非NASA进行试验,即便出问题也可以把马斯克拉出来“顶包”,NASA则可以不直接承担失败的责任,从而规避舆论上的压力。

  更关键的一点,太空轨道资源是有限的,根据国际电信联盟“先占先得”的规定,哪一个国家能够先把卫星发射上去,并且卫星向下发射这个频率的信号,以后这个频率资源就是他的了,这就不可避免地会产生卫星轨道和频率争夺的问题。

  美国政府支持马斯克实施12000颗星链卫星计划,若是能成功占领太空,那就意味着SpaceX乃至美国将垄断整个卫星高速互联网,待到信息经济时代到来,以太空互联网为代表的太空商业发展成熟后,自然有人会出高价从SpaceX那里购买相应轨道波段资源的使用权。

  以此来看,当普通人还在仰望星空时,美国正试图集聚一批企业、资金来占领信息经济时代的战略制高点。

  美国一方面被信息经济的时代大势往前拽,另一方面又被工业经济的霸权意识、投机意识往后拖,为了与中国争夺下一时代的主导权不得已与“故事大王”马斯克捆绑,但就6G的基本条件、当下现状乃至美国的意图来看显然功力还达不到。

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