6G還有多遠(yuǎn)？

高超

正當(dāng)運(yùn)營(yíng)商加速5G商用，推動(dòng)5G行業(yè)應(yīng)用落地的時(shí)候，產(chǎn)業(yè)界對(duì)6G的研究和布局也已經(jīng)開(kāi)始。

據(jù)悉，11月20日，北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局發(fā)布的《北京市“十四五”時(shí)期智慧城市發(fā)展行動(dòng)綱要（公眾征集意見(jiàn)稿）》提出，超前布局6G、量子通信、腦科學(xué)等前沿技術(shù)。北京也因此成為國(guó)內(nèi)第一座將6G研究寫進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的城市。

事實(shí)上，6G研究工作已在產(chǎn)業(yè)界早已展開(kāi)。日前，在2020世界5G大會(huì)期間，清華大學(xué)教授崔保國(guó)表示，清華大學(xué)2019年年底已開(kāi)始6G試驗(yàn)。

在此之前，中國(guó)移動(dòng)、紫光展銳、vivo、賽迪智庫(kù)等發(fā)布了6G系列白皮書，中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通、華為、中興通訊、大唐電信等也都提前布局6G研究。而廣東也于日前宣布將啟動(dòng)6G預(yù)研工作。

當(dāng)前，正是5G建設(shè)關(guān)鍵時(shí)期，雖然5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平、5G套餐用戶呈現(xiàn)快速上漲勢(shì)頭，但是5G行業(yè)應(yīng)用還在探索階段，尚未完全落地，5G能力并沒(méi)有完全釋放。

那么，產(chǎn)業(yè)界在此時(shí)開(kāi)始6G研究是否為時(shí)尚早？ITU、3GPP等國(guó)際組織如何繼續(xù)引導(dǎo)6G技術(shù)的發(fā)展？通信產(chǎn)業(yè)鏈何時(shí)介入6G研發(fā)？6G何時(shí)商用？這些問(wèn)題得到了產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。

6G研究已經(jīng)啟動(dòng)

在5G已經(jīng)步入商用部署的快車道背景下，按照移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)“使用一代、建設(shè)一代、研發(fā)一代”的發(fā)展節(jié)奏，目前業(yè)界面向6G，已經(jīng)開(kāi)始了愿景需求制定、關(guān)鍵技術(shù)研究，及概念驗(yàn)證等研究。

作為主管全球信息通信技術(shù)事務(wù)的國(guó)際組織——國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）已在今年2月召開(kāi)的第34次國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線電通信部門5D工作組（ITU-R WP5D）會(huì)議上，啟動(dòng)了面向2030及未來(lái)（6G）的研究工作。并且，ITU已于6月向各成員國(guó)、外部標(biāo)準(zhǔn)化組織等征求未來(lái)IMT研究計(jì)劃及技術(shù)觀點(diǎn)的輸入。

在中國(guó)，2019年11月3日，科技部會(huì)同國(guó)家發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學(xué)基金委組織召開(kāi)6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì)。會(huì)議宣布成立國(guó)家6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專家組，系統(tǒng)開(kāi)展6G技術(shù)研發(fā)方案的制定工作，開(kāi)展6G技術(shù)預(yù)研，探索可能的技術(shù)方向。

運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、終端廠商和研究機(jī)構(gòu)也都同步開(kāi)啟了6G技術(shù)研究。其中，中國(guó)移動(dòng)發(fā)布了《2030+愿景與需求報(bào)告》《2030+技術(shù)趨勢(shì)白皮書》等四本白皮書。中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信也已經(jīng)分別展開(kāi)了太赫茲和毫米波等6G相關(guān)技術(shù)的研究。

設(shè)備商方面，華為已經(jīng)在參與6G相關(guān)預(yù)研工作，目前處于場(chǎng)景挖掘和技術(shù)尋找階段。而中興通訊與中國(guó)聯(lián)通簽署6G聯(lián)合戰(zhàn)略合作協(xié)議，針對(duì)中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)情況，共同探討6G目標(biāo)愿景和技術(shù)趨勢(shì)，開(kāi)展6G系統(tǒng)潛在關(guān)鍵技術(shù)研究，開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新及標(biāo)準(zhǔn)合作，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略協(xié)同發(fā)展。

此外，紫光展銳發(fā)布了《6G：無(wú)界，有AI》白皮書，vivo通信研究院發(fā)布了《數(shù)字生活2030+》和《6G愿景需求與挑戰(zhàn)》系列白皮書，從終端側(cè)展開(kāi)6G相關(guān)技術(shù)預(yù)研和愿景展望。

賽迪智庫(kù)于今年3月發(fā)布了《6G概念及愿景白皮書》，從6G愿景、6G應(yīng)用場(chǎng)景、6G網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)、6G潛在關(guān)鍵技術(shù)、國(guó)際組織和各國(guó)6G研究進(jìn)展等方面展開(kāi)討論，并提出加快中國(guó)推進(jìn)6G研發(fā)的相關(guān)建議。

芬蘭、日本、韓國(guó)、美國(guó)等全球多個(gè)國(guó)家也展開(kāi)了6G研究。其中，芬蘭連續(xù)舉辦了兩屆全球6G峰會(huì)，并發(fā)布了全球首份6G白皮書，對(duì)于6G愿景和應(yīng)用進(jìn)行了展望。

日本制定了2030年實(shí)現(xiàn)“后5G”（6G）的綜合戰(zhàn)略，并在今年投入2200億日元，主要用于啟動(dòng)6G研發(fā)。

韓國(guó)計(jì)劃從2021年開(kāi)始的5年內(nèi)投資2000億韓元研發(fā)6G技術(shù)，專注于6G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，從而確保韓國(guó)繼5G之后成為全球首個(gè)6G商用國(guó)家。

美國(guó)也已決定開(kāi)放95GHz-3THz太赫茲頻段作為試驗(yàn)頻譜，正式啟動(dòng)6G技術(shù)研發(fā)。同時(shí)，美國(guó)政府成立了美國(guó)國(guó)際開(kāi)發(fā)金融公司用于支持6G技術(shù)的發(fā)展。

6G研究已在全球正式啟動(dòng)，但是從目前的進(jìn)展來(lái)看，還處于頻譜、愿景、關(guān)鍵技術(shù)趨勢(shì)研究階段。

6G需求在哪里？

根據(jù)國(guó)內(nèi)外多家機(jī)構(gòu)發(fā)表的6G白皮書來(lái)看，6G應(yīng)在5G基礎(chǔ)上全面支持整個(gè)世界的數(shù)字化，并結(jié)合人工智能等技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智慧的泛在可取、全面賦能萬(wàn)事萬(wàn)物。

其中，中國(guó)移動(dòng)在《2030+愿景與需求白皮書（第二版）》指出，在未來(lái)2030年及以后的時(shí)代，整個(gè)世界將基于物理世界生成一個(gè)數(shù)字化的孿生虛擬世界，物理世界的人和人、人和物、物和物之間可通過(guò)數(shù)字化世界來(lái)傳遞信息與智能。孿生虛擬世界則是物理世界的模擬和預(yù)測(cè)，幫助人類更進(jìn)一步地解放自我，提升生命和生活質(zhì)量，提升整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)和治理的效率。

屆時(shí)，6G將實(shí)現(xiàn)全應(yīng)用場(chǎng)景覆蓋，除了對(duì)5G原有的應(yīng)用場(chǎng)景繼續(xù)增強(qiáng)和演進(jìn)，還將催生出全新的應(yīng)用場(chǎng)景，提升生產(chǎn)效率，提高生活品質(zhì)。

紫光展銳在《6G：無(wú)界，有AI》中提到了6G的五個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景：全息通信、沉浸式XR、數(shù)字孿生、全域無(wú)縫覆蓋、全自動(dòng)駕駛。

中國(guó)移動(dòng)則將6G典型應(yīng)用場(chǎng)景細(xì)分為10個(gè)方面：全息交互、通感互聯(lián)、數(shù)字孿生人、智能交互、孿生工業(yè)、孿生農(nóng)業(yè)、超能交通、精準(zhǔn)醫(yī)療、無(wú)人區(qū)探測(cè)、虛擬旅游。

上述應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)、終端等都提出了較高的技術(shù)指標(biāo)需求。

在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，峰值速率需達(dá)到太比特級(jí)，用戶體驗(yàn)速率達(dá)10—100吉比特，控制面和用戶面時(shí)延要分別低于1ms和0.1ms，可靠性要高于99.99999%，流量密度達(dá)0.1—10Gbps/m3，連接數(shù)密度達(dá)10—100個(gè)/m3，移動(dòng)速度超過(guò)1000km/h，頻譜效率較5G提升2—3倍，新能力指標(biāo)方面則要支持亞米級(jí)超高精度定位、超低時(shí)延抖動(dòng)、超高安全性。

在終端側(cè)，芯片制程工藝將向著1nm甚至更低的節(jié)點(diǎn)邁進(jìn);6G終端將會(huì)面臨高集成度、高復(fù)雜度、小型化、低功耗，以及芯片器件異構(gòu)等需求;6G時(shí)代終端信號(hào)帶寬有望展寬至數(shù)千兆赫茲，載波頻率覆蓋到太赫茲甚至可見(jiàn)光頻段，天線向多頻段、傳輸射頻一體化、小型化發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)鏈描繪了一個(gè)美好的6G愿景，但是以當(dāng)前的技術(shù)實(shí)力尚不能滿足上述性能指標(biāo)和場(chǎng)景需求，畢竟5G方面的部分能力沒(méi)有得到完全釋放，因此需要產(chǎn)業(yè)各方通力合作，共同推動(dòng)5G乃至6G的技術(shù)發(fā)展。

6G路線圖尚待進(jìn)一步明確

鑒于6G研究尚處于早期階段，ITU、3GPP等國(guó)際組織暫時(shí)沒(méi)有確定詳細(xì)的6G發(fā)展時(shí)間表，但是產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為6G將在2030年實(shí)現(xiàn)商用。

國(guó)際組織方面，ITU已于今年2月啟動(dòng)“未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告”的撰寫，計(jì)劃于2022年6月完成。該報(bào)告描述5G之后IMT系統(tǒng)的技術(shù)演進(jìn)方向，包括IMT演進(jìn)技術(shù)、高譜效技術(shù)及部署等。

此外，ITU計(jì)劃于2021年上半年啟動(dòng)“未來(lái)技術(shù)愿景建議書”，到2023年6月完成。該建議書包含面向2030及未來(lái)的IMT系統(tǒng)整體目標(biāo)，如應(yīng)用場(chǎng)景、主要系統(tǒng)能力等。

目前，ITU尚未確定6G標(biāo)準(zhǔn)的制定計(jì)劃。

3GPP目前正在著手制定5G R17版本標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)從2026年開(kāi)始啟動(dòng)R21版本標(biāo)準(zhǔn)的制定，這將是首個(gè)版本的6G標(biāo)準(zhǔn)。此后到2030年年中，3GPP預(yù)計(jì)將凍結(jié)R23版本。

而中國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)了6G技術(shù)研究，預(yù)計(jì)到2023年均處于頻譜、愿景、技術(shù)趨勢(shì)研究階段，未來(lái)將隨著ITU、3GPP等國(guó)際組織的6G研究進(jìn)程進(jìn)一步明確6G研究路線。

盡管全球6G研發(fā)處于早期階段，但是已經(jīng)有部分研發(fā)實(shí)力雄厚的大型通信廠商和科研機(jī)構(gòu)參與了6G技術(shù)研究，積累了一定的研究成果。

而且值得注意的是，目前全球正在形成多個(gè)不同的6G聯(lián)盟，這對(duì)未來(lái)6G標(biāo)準(zhǔn)化工作開(kāi)展或產(chǎn)生影響。希望在ITU、3GPP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織框架下，各國(guó)加強(qiáng)溝通，增強(qiáng)互信，推動(dòng)建立統(tǒng)一、開(kāi)放、平等的6G聯(lián)盟，共同促進(jìn)6G技術(shù)的研究和標(biāo)準(zhǔn)化落地。

關(guān)于6G階段匯總

6G概念

6G，即第六代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也被稱為第六代移動(dòng)通信技術(shù)。主要促進(jìn)的就是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。目前，6G仍在開(kāi)發(fā)階段。6G的傳輸能力可能比5G提升100倍，網(wǎng)絡(luò)延遲也可能從毫秒降到微秒級(jí)。

6G趨勢(shì)

6G移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)將極大地打破傳統(tǒng)信息交互的界限，突破信息觸達(dá)的邊界，智能無(wú)處不在，構(gòu)造一個(gè)“無(wú)界，有 AI”的未來(lái)世界。

6G應(yīng)用場(chǎng)景

6G將實(shí)現(xiàn)全應(yīng)用場(chǎng)景覆蓋，除了對(duì)5G原有的應(yīng)用場(chǎng)景繼續(xù)增強(qiáng)和演進(jìn)，還將催生出全新的應(yīng)用場(chǎng)景，提升生產(chǎn)效率，提高生活品質(zhì)。

1.全息通信;2.沉浸式 XR;3.數(shù)字孿生;4.全域無(wú)縫覆蓋;5.全自動(dòng)駕駛。

6G潛在核心技術(shù)

1.下一代信道編碼及調(diào)制技術(shù);

2.新一代天線與射頻技術(shù);

3.太赫茲無(wú)線通信技術(shù)與系統(tǒng);

4.空天海地一體化通信技術(shù);

5.軟件與開(kāi)源網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù);

6.基于 AI 的無(wú)線通信技術(shù);

7.區(qū)塊鏈技術(shù);

8.動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)。

2030+6G愿景

在未來(lái)2030年及以后的時(shí)代，整個(gè)世界將基于物理世界生成一個(gè)數(shù)字化的孿生虛擬世界，物理世界的人何人、人和物、物和物之間可通過(guò)數(shù)字化世界來(lái)傳遞信息與智能。6G將促使世界走向“數(shù)字孿生、智慧泛在”，實(shí)現(xiàn)“6G重塑世界”的宏偉目標(biāo)。

當(dāng)前業(yè)界主要6G研究成果

1.賽迪智庫(kù)：《6G概念及愿景白皮書》

2.中國(guó)移動(dòng)研究院：《2030+愿景與需求白皮書（第二版）》

3.中國(guó)移動(dòng)研究院：《2030+網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)展望白皮書》

4.中國(guó)移動(dòng)研究院：《2030+愿景與需求白皮書（第二版）》

5.紫光展銳：《6G：無(wú)界 有AI》

6.vivo通信研究院：《6G愿景需求與挑戰(zhàn)》

7.vivo通信研究院：《數(shù)字生活2030+》

6G性能指標(biāo)

1.速率指標(biāo)：峰值速率：100Gbps—1Tbps;用戶體驗(yàn)

速率：Gbps。

2.時(shí)延指標(biāo)：0，1ms，接近實(shí)時(shí)處理海量數(shù)據(jù)時(shí)延。

3.流量密度：100—10000Tbps/平方公里。

4.連接數(shù)密度：最大連接密度可達(dá)1億個(gè)連接/平方公里。

5.移動(dòng)性：大于1000km/h。

6.頻譜效率：200—300bps/Hz。

7.定位能力：室外1米，室內(nèi)10厘米。

8.頻譜支持能力：常用載波寬帶可達(dá)到20Ghz，多載

波聚合可能實(shí)現(xiàn)100Ghz。

9.網(wǎng)絡(luò)效能：可達(dá)到200bits/J。

6G網(wǎng)絡(luò)需求

1.6G需要嵌入信任模型;

2.6G采用身份與位置分離的方案，主要依靠設(shè)備的私有地址;

3.6G的隱私保護(hù)將是一個(gè)關(guān)鍵推動(dòng)因素;

4.6G需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模式升級(jí);

5.人工智能和區(qū)塊鏈可能在6G網(wǎng)絡(luò)中扮演重要角色。

6G給終端提出的挑戰(zhàn)

1.超大連接需求：例如，對(duì)人的數(shù)字化需要手機(jī)和大量可穿戴終端，對(duì)特定區(qū)域環(huán)境精準(zhǔn)監(jiān)控可能需要1平米范圍超過(guò)10個(gè)以上的終端節(jié)點(diǎn)。

2.豐富的終端型態(tài)：大千世界泛在連接，既需要先進(jìn)的智能手機(jī)和AR/VR終端，也需要汽車、機(jī)器人、生產(chǎn)工廠大型設(shè)備中的終端模組，更需要大量能夠安裝到人體、衣物、建筑物、樹(shù)木甚至是昆蟲體內(nèi)的微型終端。

3.成本體積功耗的持續(xù)優(yōu)化：持續(xù)的對(duì)終端的成本、體積和功耗進(jìn)行優(yōu)化，是提高終端在物理世界滲透能力的基礎(chǔ)。在類似嵌入建筑物或者昆蟲體內(nèi)等極端場(chǎng)景下，“0”功耗極簡(jiǎn)終端是實(shí)現(xiàn)物理世界數(shù)字化的關(guān)鍵。

4.泛在覆蓋能力：覆蓋的可達(dá)性既包括網(wǎng)絡(luò)下行的無(wú)線電波的覆蓋能力，也需要保障終端上行信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的可達(dá)性。一方面要求對(duì)終端持續(xù)的成本體積功耗的優(yōu)化，另一方面又要求上行覆蓋能力提升，這一矛盾將是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)“萬(wàn)物互聯(lián)”的最大挑戰(zhàn)。