刊于《信报》,2026年3月16日
6G领域获新进展 全面实现尚需时日
许佳龙
科大协理副校长(学术发展);信息、商业统计及营运学系讲座教授;艾礼文家族商学教授
近日,媒体广泛报导,北京大学电子学院团队在光通信和6G领域的研究,取得突破性进展,率先实现了光纤通信和无线通信系统的跨网络融合,自主研发的「光纤—无线一体化融合通信系统」,其数据传输速率刷新了全球纪录。研究成果在 2月中于《自然》学术期刊发表。
这项透过光纤通信与传统无线电波融通配合,从而令数据流量大幅提升的突破性技术,不期然予人对下一代的6G无线通信网络发展生出无比憧憬。笔者首先不述这项技术的突破性内容,而和读者重温一下之前在本栏论及5G 技术的特性(可参考笔者〈通讯技术赋能提升国家竞争力〉及〈从「星链 」看卫星通讯发展〉两篇文章),从而对未来 6G发展有更深刻的理解。
电波频率与蜂窝技术
很显然,在流动通信技术领域最关键之处,一,是大气电波所采用的频率,电波的频率愈高,波长愈短,可用的「带宽」也愈大,从而可以传输的数据量也愈大、速度愈快。在5G世界,高频频段最多约为30GHz(Gigahertz‧吉赫兹),如今市面上电讯服务供货商所采用的频段,多低于此数。二,是「蜂窝技术」(Cellular technology),它将服务区域划分为多个称为「小区」的蜂窝状区域,蜂窝面积分割得愈小,愈能提升网络的效能和容量,而每个小区由一个基站覆盖,透过频率重用技术,提高每个客户获分配的容量及可接驳的终端机数量,并支持用户在行动中进行无缝切换。从1G演进至5G,以至未来6G,这两个技术(高频率电滋波和蜂窝)都是手机与物联网联机的架构基础。
另一方面,从各G迭代发展过程中,除了频谱和蜂窝面积这两个维度,在处理技术上,我们也不断应用了很多先进技术发展和概念,减少传输上的失真以使效率得以不断提高,在有限资源下,把频谱的应用达到极致。
通过光电工程取得突破
上文提到,内地研究团队在《自然》杂志所发表的研究论文——〈集成光子学赋能超宽带光纤-无线通信〉(Integrated photonics enabling ultra-wideband fibre-wireless communication),个中所取得突破的其中一个基础,是在频谱方面,所触及的已不再是在30GHz的频率范畴,而是在THz(Terahertz‧太赫兹)频率频段,亦即是频率提升到由100GHz 至1000 GHz甚至更高水平,这是一个极高密度的频率。当频率愈高,能够携带的数据量也愈大。
仔细审视,今次这项最新技术的突破点,第一,是在频率上大幅度提高,使用了更高的电波频率。然则何以利用光子学进行突破?原来在如此高频率的电波传输阶段,所承载的数据量需要采用光纤技术才能够配合携带。可以说,这篇研究论文所发表的新技术,首次证明了透过超宽带光纤,配合上「太赫兹」的极高频谱段,利用光电工程,成功研制出250GHz以上超宽带集成光子关键器件,在这基础上开发出的新系统,实现了光纤通信单信道512Gbps(Gigabits per second‧每秒千兆位)信号传输;并同时实现了无线通信单通道400Gbps信号传输等成效。
不同层次网络协同与合作
相较目前的5G,这毫无疑问是长足的进步和突破,因为5G世界无法做到如此高流量的无线传输。然而,这是否就可据此定基了6G的发展?答案是有所保留,因为6G世界相当复杂,在实验环境下研发出这个系统器件,未必足以大规模应用到流动通讯上;加上技术应用的范畴非常广阔,并非可以在任何媒体或地区上,把这技术轻易落实下去。
据笔者了解,6G世界需要有多种不同技术共同配合和合作,譬如,目前大家考虑的6G架构,已非纯粹是传统大气电波和光纤的配合那么简单,而是更进一步应用到不同的设备,包括卫星、空中的流动基站,加上地面的基站,从而做到高配合性、不同层次的网络,互相透过人工智能(AI)和传输技术的协同和紧密合作,务求在有限频谱下,尽量善用每一个数据带动的流量,可百份百得到应用,这样才能形成下一代6G通讯的有效运行建设。
6G发展苖头成长可期
目前,我们看到了当中的发展苖头,今次内地研究团队在技术上的突破,无疑是推动6G世代的来临和发展的积极性力量,但真正6G通讯的大规模应用,仍需要一段时间,在酝酿全面实现的发展阶段中,也需要考虑在多个技术发展方面作出配合,包括笔者上文提到不同层次的网络协作,如卫星、空中流动基站、地面有线接驳的光纤基站、光纤网络,以至微分的网络等,这些都是未来6G通讯全面实现的重要因素和技术重点。
当然,AI技术亦相当关键,因为透过AI能够把这些因素和技术进一步优化以达到极致的协作和应用。但无论如何,今次的技术突破,确实令人振奋,但6G世界的真正到来,仍需进一步耕耘推进,日后全面实现,给人类社会带来一个更加互联、智能和绿色的新世代。