11月6日11时19分，太原卫星发射中心，长征六号运载火箭发射升空，成功实现“一箭十三星”。
在这个振奋人心的新闻中，有一颗卫星引起了媒体的关注：
这颗卫星是什么？
它是电子科技大学主导的一颗卫星，以校名命名，主要作用是对地遥感观测，未来研究人员将在该卫星平台上开展太赫兹通信载荷的相关试验。
这颗看似平平无奇的卫星，之所以会引发备受关注，背后的原因在于，它还有另外一个名号：全世界首颗发射成功的 6G 试验卫星。
时至今日，我们都知道，通信技术的变迁对于科技发展的助力有多大，对未来互联网的走向有多重要。这颗卫星，恰好就符合这个条件——6G。
但是，这个所谓的6G试验卫星是真的吗？要知道，5G还没彻底普及，有关5G的商用落地和相关东西都还没完全成熟。这种情况下，6G就要来了，这速度也未免太快了吧！真相到底是什么，所谓的6G试验卫星到底是一不小心牛皮吹破了？还是通信技术领域的重大突破呢？
“全球首颗6G试验卫星”说法完全错误
首先，我们来看电子科技大学官方对这颗卫星的介绍，在官方微博上，简单介绍了电子科技大学号卫星及与之相关的太赫兹通信技术。“电子科技大学号”卫星又称“天雁05卫星”，由该校与成都国星宇航科技有限公司、北京微纳星空科技有限公司共同研制，未来可为智慧城市建设、农林业灾情监测等行业提供服务。
这颗卫星上搭载的太赫兹通信设备重1.3公斤，功耗30W，体积比笔记本电脑还要小。当时，电子科技大学称：此次研制发射的全球首颗 6G 试验卫星，是太赫兹通信在空间应用场景下的首次技术验证。
这是6G试验卫星是电子科技大学自己的说法，而里面好像的技术点就是太赫兹通信技术。随后，这一重磅新闻也被国内媒体纷纷大肆报道，称这是世界上首颗发射成功的6G试验卫星，将开展太赫兹通信试验，这让中国再次在通信领域占据世界领先位置。外媒闻风而动，俄罗斯RT电视台还专门在新闻节目中请嘉宾做了讨论，为中国在这个高科技领域再次领先美国而叫好。
不过，事情的快速发酵，让电子科技大学意识到有些不妙，事情似乎朝着越来越奇怪的方向走去了。于是在11月9日，电子科技大学太赫兹通信学科的开创者、中国在移动通信领域著名专家李少谦教授在接受记者采访时正式辟谣：称这颗卫星为“全球首颗6G试验卫星”是完全错误的说法。实际上，这仅是一次太赫兹通信设备在卫星上的非常初步的适应性试验。
据悉，对这颗卫星，无委会只批准了使用遥感与测控的频率，并没有批准使用太赫兹频段，也就是说媒体的报道夸大了。实际上，从无委会的消息来看，这颗卫星不打算进行太赫兹天地通信试验，只是验证太赫兹通信设备，尤其是相关的电子元器件，能否在太空环境下正常工作。
所以，由此得出，所谓的6G试验卫星完全夸大了，电子科技大学官方微博表述不严谨，而媒体一向望风而动，极易盲目吹捧报道。目前，相关微博上已经找不到了。但是，另一个需要注意的事情就是，虽然这个说法是错误的，但是与6G相关的太赫兹通信技术却是值得我们去关注的。
从1G跨入5G，用了40年
自无线蜂窝技术问世以来，从1G到5G的时间跨度仅用了40多年，大约每隔10年，新一代通信技术就会改变我们彼此沟通的方式，从而进一步改善我们的生活方式。
1G时代：日本电报电话公司(Nippon Telegraph and Telephone)于1979年推出1G手机，并首次向东京市民推出。到1984年，第一代通信网络覆盖日本全境，使日本成为第一个拥有1G网络的国家。直到1983年3月6日，美国科技公司才将1G引入美国。不久之后，加拿大在20世纪80年代中期拥抱1G时代。1987年11月，广东省开通为国第一个移动通信网。
虽然1G在当时是一项革命性的技术，但以今天的标准来看，缺点太多了。由于低音质，充斥着大量的静态噪音和背景杂音，用1G网络听人说话很困难，还不支持漫游。1G的下载速度也非常慢，只能达到2.4kbps左右。
难以置信的是，目前，俄罗斯拥有唯一仍在运行的1G蜂窝网络。
2G时代：继1G成功之后，1991年芬兰推出了全球移动通信系统(GSM)，敲开2G大门。在移动通话上，2G进步显著，引入加密通话，改善音质，减少通话时的静电和噼啪声。虽然以今天的标准来看仍然非常慢，但2G的下载速度要比1G快得多，平均速度约为0.1 Mbps。
2G网络还允许我们将数据从一台手机传输到另一台手机，使我们能够访问手机上的媒体内容，比如铃声。2G的数据传输也彻底改变了我们的通信方式，引入了短信(SMS)和多媒体信息(MMS)作为新的通信形式。
3G时代：2001年，NTT DoCoMo在日本向公众部署3G，专注于标准化供应商的网络协议。反过来，用户可以从任何地方访问数据，于是，国际漫游服务开始了。与2G相比，3G的数据传输能力是2G的4倍，平均可达2Mbps。得益于这一增长，视频流、视频会议和实时视频聊天变得真实。
3G最具革命性的在于它能够上网(当时是基本的HTML页面)，以及在手机上播放流媒体音乐。虽然2G确实提供了相同的功能，但在下载速度方面远不如3G。
4G时代：2009年底，挪威推出4G商用，提供今天的标准服务。最低12.5 Mbps起，4G提供高质量视频流/聊天、快速移动网络访问、高清视频和在线游戏。相对于简单的从2G到3G的SIM卡切换，移动设备需要专门设计支持4G。
目前，全球主要运营商都在使用4G网络，不过在一些地区4G还远未普及。例如，在东欧和西欧，4G LTE的普及率分别只有50%和70%。即使在宣称已经覆盖的地区，也经常受到网络不完善的困扰。
自2009年采用4G技术以来，其数据传输速度刚刚达到其最大容量。随着新技术的快速引进，世界需要一个更快的网络。于是，5G应运而生。
5G时代：2019年3月，韩国成为第一个提供5G网络的国家。第五代网络服务由韩国KT、LG Uplus和SK电讯推出，这三家公司都是韩国电信供应商。理论上，5G速度将是4G的20倍。事实上，韩国某些地区的平均下载速度为111.8 Mbps。这比4G用户在相同空间内的速度快48%！
4G和5G的另一个重大区别是其延迟和带宽大小。相比之下，4G的平均延迟约为50毫秒，而5G的平均延迟约为10毫秒。5G甚至有可能降低到1毫秒的延迟。
5G还具有更大的带宽范围(30GHz至300Ghz之间)，支持更多的技术和设备。5G是大规模物联网部署的必要条件，也是智慧城市和其它新兴行业所不可或缺的。
从以上这一简单回顾可以看出，从1G到5G，虽然没有一个严格的节奏，但蜂窝无线技术已经走向每十年一换代这种模式，4G主导2010年代，5G为2020年代做准备，毫无疑问，将由6G来定义2030年代。
而对6G的想象中，像毫米波之于5G，太赫兹也成为关注的重点。研究人员甚至在没有充分开发频谱潜力的情况下，就已经证明太赫兹波可以让芯片超过5G的峰值10Gbps，也有传言说6G的目标速度为1Tbps。
这意味着目前更高清晰度的视频，人脑级别的人工智能、人和物体的移动全息图，以及真实建筑的“数字双胞胎”。日本移动运营商Docomo甚至预测，一旦太赫兹通信在设备之间广泛建立，人工智能将无处不在。
所以，太赫兹某种程度上来说，是通向6G时代的一把钥匙。
太赫兹是什么？
在我们谈论太赫兹之前，有必要了解一下电磁波。1887年，德国物理学家赫兹利用一个简单的高压谐振电路第一次产生电磁波，由此完美验证了麦克斯韦理论的一个预言——电磁波是存在的。而在随后的多年里，这一看不见也摸不着的东西构建起了现代社会通讯系统。
按照物理学定义，电磁波是由同向且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。
图为电场和磁场
电磁波有两个重要参数，分别为波长和和频率，前者指波峰到波峰的距离，后者指电磁波一秒振动的次数，单位为赫兹（Hz）。电磁波的波长与频率是成反比的，波长愈长，一秒钟内振动的次数愈少，频率愈低；波长愈短，一秒钟内振动的次数愈多，频率愈高。
图为波长和频率
于是，根据波段的频率，电磁波可分为工频电磁波、无线电波（分为长波、中波、短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。每一段频率都有不同的应用，这其中，介于3Hz和300GHz的无线电波因为在电信领域广泛应用，与我们关系最为密切。
图片来源：Research Gate
而我们今天要了解的太赫兹（THz）则处于整个电磁波频谱的最后一个跨度，常称之为“太赫兹间隙”，介于红外和微波辐射之间，对应于3毫米到100微米的小波；频率上，它由100Ghz到30Thz的频段组成。1Thz的波长约为300微米，光能为4.135 meV，周期为1皮秒，从能量上，它处于电子和光子之间。
那么，太赫兹对于6G通信的关键优势在哪里呢？根据通信界最著名的原理——香农定理，得出了信道信息传送速率的上限(比特每秒)和信道信噪比及带宽的关系。其用公式可表示为：
其中：C是信道支持的最大速度或者叫信道容量;B是信道的带宽;S是平均信号功率;N是平均噪声功率;S/N即信噪比。
由于信道信噪比有个极限值就是白噪声，所以要获得更快的信道速率，就只能不停地增加信道带宽。
而太赫兹信号带宽更大，在传输信号时速度就会更快。具体表现如下：
通信带宽大，传输的容量大：太赫兹波的频段的信道比微波通信的要高出1-4个数量级，可提供高达10Gb/s的无线传输速率，比当前的超宽带技术快几百甚至上千倍。
波束更窄，方向性更好：可以探测更小的目标以及用于更精确的定位，也具有更好的保密性及抗干扰能力。
穿透能力强：大风、沙尘、浓烟等恶劣环境不会影响正常通信。
光子能量低：根据上文，频率为1THz的太赫兹波仅具有4.135meV的光子能量，不到X射线光子能量的百分之一，因此太赫兹波不易对生物组织产生伤害。相比于传统使用DWDM等技术进行有线光通信而言，太赫兹通信的能量效率更高。
虽然太赫兹通信优点多多，但面临的挑战却不少：
(1). 自由空间传播中，路径损耗严重。例如，距离10米，在300 GHz处，约为100 dB。
(2).空气中分子共振引起过度衰减。在140、220和340 GHz光谱段的大气窗口（电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射，而那些透射率高的波段称为大气窗口）中，分子共振引起的衰减相对较好，仅有2 dB/km，与自由空间的衰减相比可以忽略不计。但是，当频率超过1 THz时，太赫兹辐射被大气中的水蒸气和氧分子显著吸收，在1米传播距离可衰减10倍。
(3).在波长较短的情况下，绕射效应较弱，导致对阴影和遮挡很敏感。例如一块砖的信号衰减可高达40-80 dB，人体可造成20-35 dB的信号衰减。
(4).对湿度/降雨的敏感性较低，例如，超过100Ghz时，衰减变得相对平缓。
(5).超快的信道波动和间歇性连接，例如太赫兹频段的相干时间很短，多普勒频率很高。
除了上述太赫兹频谱带来的固有挑战外，在工程实施中还有不少难点。例如，超高处理能力意味着需要处理极宽的带宽，以及超大规模的天线。因此，设计超高速宽带处理芯片是一大难题，这就导致了极高的功耗。这是因为功率消耗一般与采样率和宽带太赫兹系统(A/D)转换成正比。
另一大障碍则是太赫兹功率放大器(PA)，因为最先进的PA效率在如此高的频率依然很低，使它很难应用于实际的基站和终端设备。
尽管难度不小，随着在未来一些关键技术得到突破，太赫兹通信在6G时代还是很有看头的。
太赫兹应用场景
我们知道，评判一项科研技术的成功与否，未来前景，最重要的一项标准就是，需要找到落地的应用场景。走出实验室，是一项科研技术从概念到载入史册的关键一步。
那么，太赫兹的应用场景在哪里呢？其一，地面大容量通信，也就是可能应用于6G；其二，卫星与卫星、星地之间的空间大容量通信。
具体来看，太赫兹通信主要可以分为宏、微和纳米网络。宏尺度网络主要用于传输范围从10米到几公里的应用。微尺度网络通常用于传输范围有限的应用(小于几米，例如≦10米)。纳米网络更适用于小于1米或1厘米范围内的通信。
宏尺度网络通常用于户外场景，典型的应用包括车对车连接和回程/前端连接。这些应用需要更大的覆盖范围(例如，10米到几公里)和低延迟(例如，1毫秒)的高吞吐量(高达1Tbps)。
微尺度网络则进一步分为室外场景和室内场景。对于室内场景，需要移动性的应用，以及具有固定点对点或多点连接的应用，如室内小基站，无线个人区域网络，数据中心的无线连接，以及近场通信（NFC），都可以得到支持。对于室外场景，应用可以包括车辆、小基站和回程连接，而相比室内环境，由于反射和散射现象，路径和吸收损失不同。因此，这些室内和室外场景需要不同的传播模型来表示不同的障碍物、散射和大气损耗。
而纳米网络是一种适用于极短波长的新型网络拓扑。在纳米网络中，通信的距离通常在1米或1cm以内(例如，微型设备之间的连接、芯片上和芯片到芯片之间的连接、体内的通信)。主要挑战包括纳米级器件的新型收发器设计、纳米级网络新传播环境的信道模型、包括信道编码和调制方案在内的物理层解决方案以及通信协议。
除了上述三种地面场景外，外空通信也是太赫兹通信的重要场景，并且多年来已在空间科学领域得到实践。在外层空间，在太赫兹波段内，相对透明的大气窗口约为350、450、620、735和870微米，在这些地方，传输几乎不受水分吸收的影响，这使得远距离通信成为可能。
布局未来，一场新的大国交锋
在1-4G时代，通信技术都是被美国占据，在5G时代，中国实现弯道超车，借此机会，在通信领域进一步巩固优势，提前在6G进行布局。
而其他国家，也同样想要在6G时代拿回通信技术的掌控权。如此一来，那就只能靠技术来说话，谁的通信技术更先进更厉害，那么谁的话语权就更大。
2018年3月9日，工信部原部长苗圩在接受央视新闻采访时表示，岁末年初之际，我国对 6G的研究工作已经启动了。当时，工信部 IMT-2020（5G）无线技术工作组组长粟欣也表示，按通信发展的规律推测，6G的理论下载速度可达到每秒1TB，预计2020 年将正式开始 6G 研发，2030年投入商用。
同一年的世界移动通信大会上，美国联邦通信委员会官员 Jessica Rosenworcel 首次公开提到了6G技术。
2019年1月，为了像5G一样，早早拿下6G市场，LG在韩国高等科技学院内启用了一个 6G研究中心。
2019年8月，加拿大媒体爆料，5G时代一直身处漩涡中心的华为在其加拿大渥太华研究中心开始了6G技术的研发。当时，华为驻加拿大研发策略副总裁Song Zhang表示：在推进5G 落地的同时，华为也在布局 6G。
2019年11月3日，科技部、发改委、教育部、工信部、中科院、自然科学基金委更是召开了 6G 技术研发工作启动会。
2020年10月13日，电信行业解决方案联盟(ATIS)宣布启动“Next G Alliance”，这是一个致力于6G技术研发联盟，将在未来十年提升北美移动技术在6G及以上领域的领先地位。“Next G Alliance”将涵盖研发、制造、标准化和市场准备的整个生命周期。
这个6G联盟的创始成员包括AT&T、Bell Canada、Ciena、爱立信、Facebook、InterDigital、JMA Wireless、微软、诺基亚、高通、三星、TELUS、Telnyx、T-Mobile、UScellular和Verizon。最近又宣布增加11个创始成员，包括苹果、LG、思科、谷歌、惠普、英特尔等。
种种迹象可以看出，6G技术早已继5G之后，成为国家布局、企业较劲新的交锋点。
最后，太赫兹频谱是否能达到预期的效果还有待未来检验，要想让太赫兹技术应用于消费者，技术人员们还有很多工作要做，沿着目前的道路走下去，未来20年，无线通信上的创新应该会比过去20年更加令人兴奋。
