本文來自微信公眾號“工信頭條”，作者/周鈺哲 滕學(xué)強(qiáng) 彭璐 中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院無線電管理研究所。
當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，大國間科技競爭和產(chǎn)業(yè)博弈持續(xù)加劇，世界主要國家和地區(qū)紛紛加速布局未來產(chǎn)業(yè)，以構(gòu)筑未來競爭新優(yōu)勢。面向2030年商用的6G是典型的未來產(chǎn)業(yè)，按照“使用一代，建設(shè)一代，研發(fā)一代”的移動通信發(fā)展節(jié)奏，全球6G競賽已經(jīng)拉開了帷幕。
6G的五維解構(gòu)
2023年6月，國際電信聯(lián)盟（ITU）完成了《IMT面向2030及未來發(fā)展的框架和總體目標(biāo)建議書》（以下簡稱“建議書”）。該建議書作為6G綱領(lǐng)性文件，匯聚了全球6G愿景共識，描繪了6G目標(biāo)與趨勢，提出了6G的典型場景及能力指標(biāo)體系。業(yè)界對于6G商用演進(jìn)時間節(jié)點看法較為一致，目前預(yù)期將在2030年左右開始商用，因此未來3~5年將是6G布局搶位的關(guān)鍵窗口期。
相較于5G，6G將依托內(nèi)生智能的新型網(wǎng)絡(luò)、通信感知一體化等潛在關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)更高的速率、更大規(guī)模的連接、更高的可靠性和確定性等網(wǎng)絡(luò)性能?？梢詮奈鍌€維度來具體解構(gòu)6G。
一是從數(shù)字社會發(fā)展需求來看，6G將實現(xiàn)人、機(jī)、物的連接，實現(xiàn)物理世界與虛擬世界的連接。同時，有望將感知與人工智能等能力融合到網(wǎng)絡(luò)中，成為承載新用戶、賦能新應(yīng)用的新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，其總體愿景是基于5G愿景進(jìn)一步擴(kuò)展和升級。
二是從網(wǎng)絡(luò)接入方式看，6G包含多樣化的接入網(wǎng)，如移動蜂窩、衛(wèi)星通信、無人機(jī)通信、可見光通信等。
三是從網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍看，6G愿景下將構(gòu)建跨地域、跨空域、跨海域的空—天—海—地一體化網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)真正意義上的全球無縫覆蓋。
四是從網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)看，6G在峰值速率、用戶體驗速率、頻譜效率、區(qū)域流量容量、連接密度、移動性、時延、可靠性、安全隱私與彈性性能等指標(biāo)方面會有大的提升，在覆蓋能力、定位精度、感知相關(guān)能力、AI相關(guān)能力、可持續(xù)性、互操作性等方面將賦予新的性能，從而滿足各種垂直行業(yè)及個人多樣化的網(wǎng)絡(luò)需求。
五是從目標(biāo)與趨勢來看，6G將推動實現(xiàn)包容性、泛在連接、可持續(xù)性、創(chuàng)新、安全性、隱私性與彈性、標(biāo)準(zhǔn)化與互操作、互通性等目標(biāo)，支撐構(gòu)建包容性的信息社會，6G用戶與應(yīng)用將呈現(xiàn)泛在智能、泛在計算、沉浸式多媒體與多感官通信、數(shù)字孿生與擴(kuò)展世界、智能工業(yè)、數(shù)字醫(yī)療與健康、泛在連接、感知與通信的融合、可持續(xù)性等趨勢。
6G潛在的應(yīng)用場景
6G潛在應(yīng)用場景可分為全覆蓋多樣化智能連接應(yīng)用、高保真擴(kuò)展現(xiàn)實類應(yīng)用、智能化行業(yè)類應(yīng)用等三類。
一是全覆蓋多樣化智能連接應(yīng)用。該類場景主要是借助地面移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)等空中平臺的靈活部署，以及各種超低功耗、超高精度智能連接技術(shù)，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)空、天、地、海立體空間內(nèi)近乎無死角的全球泛在連接。通過全覆蓋的高速網(wǎng)絡(luò)，不但可以滿足常規(guī)環(huán)境下海量連接、超高傳輸速率的各種深度覆蓋需求，還能實現(xiàn)各種極端災(zāi)害環(huán)境下的應(yīng)急通信、特種通信的實時智能化連接，實現(xiàn)信息的高效精準(zhǔn)傳輸。該應(yīng)用涵蓋泛在連接和超大規(guī)模連接等典型場景，潛在的具體應(yīng)用場景包括：物聯(lián)網(wǎng)、空天地一體化通信、量子通信等。
二是高保真擴(kuò)展現(xiàn)實類應(yīng)用。6G時代信息交互形式將進(jìn)一步由AR/VR逐步演進(jìn)至高保真擴(kuò)展現(xiàn)實（XR）交互為主，甚至是基于全息通信的信息交互，最終將全面實現(xiàn)無線全息通信。用戶可隨時隨地享受全息通信和全息顯示帶來的體驗升級——視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺乃至情感，將通過高保真XR充分被調(diào)動，用戶將不再受到時間和地點的限制，身臨其境般地享受完全沉浸式的全息交互體驗。該應(yīng)用涵蓋沉浸式通信、感知與通信的融合等典型場景，潛在的具體應(yīng)用場景包括：沉浸式云XR、全息通信、感官互聯(lián)、虛擬旅游、虛擬建筑、虛擬演唱會等。
三是智能化行業(yè)類應(yīng)用。智能化是6G系統(tǒng)提供的一項重要服務(wù)能力，也是支持各種多維度、深層次智慧應(yīng)用的基礎(chǔ)。該應(yīng)用涵蓋人工智能與通信的融合等典型場景，潛在的具體應(yīng)用場景包括：智能工廠、智慧車聯(lián)網(wǎng)、新型智慧城市、數(shù)字孿生體、遠(yuǎn)程精準(zhǔn)醫(yī)療、自動駕駛、無人探險等。
作為未來產(chǎn)業(yè)重點領(lǐng)域，6G將廣泛應(yīng)用于娛樂生活、醫(yī)療健康、工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、教育培訓(xùn)、農(nóng)林牧漁等領(lǐng)域，創(chuàng)造新的商業(yè)模式和價值點，推動移動通信網(wǎng)絡(luò)與垂直行業(yè)融合應(yīng)用快速推廣。
全球6G最新進(jìn)展
ITU在2020年初的第34次國際電信聯(lián)盟無線電通信部門5D工作組（ITU-R WP5D）會議上，正式啟動了6G研究工作，并初步形成了6G研究時間表和《未來技術(shù)趨勢研究報告》撰寫計劃。5D工作組于2022年6月完成了《未來技術(shù)趨勢研究報告》的撰寫，為6G研究方向的明確奠定了基礎(chǔ)。2023年6月，ITU-R WP5D第44次會議發(fā)布了《IMT面向2030及未來發(fā)展的框架和總體目標(biāo)建議書》，匯聚了全球6G的愿景和共識。
第三代合作伙伴計劃（3GPP）于2019年公布了6G標(biāo)準(zhǔn)化時間表，預(yù)計將在2025年至2028年進(jìn)行6G技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。但由于受到全球新冠疫情和5G演進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)延后的影響，業(yè)界預(yù)計6G標(biāo)準(zhǔn)化將推遲至2026年到2030年。
發(fā)達(dá)國家積極搶占6G戰(zhàn)略制高點
美國聯(lián)合盟友開展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究，積極建立自己主導(dǎo)的6G生態(tài)圈。2019年3月，聯(lián)邦通信委員會（FCC）在全球率先開放95GHz至3THz 6G試驗頻譜。2020年10月，美國還積極聯(lián)合盟友開展研發(fā)活動，美國電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟聯(lián)合日本、歐盟、韓國等國家和地區(qū)的主流ICT企業(yè)共同組建Next G聯(lián)盟，推動6G全流程合作。2020年，眾議院通過《促進(jìn)美國在無線領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位法案》，要求提高美國在6G無線通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)制定中的領(lǐng)導(dǎo)地位。2021年12月，眾議院通過《未來網(wǎng)絡(luò)法案》，要求盡快建立由政府、企業(yè)、公共利益團(tuán)體組成的6G工作組。2021年12月，新美國安全中心（CNAS）發(fā)布《邊緣網(wǎng)絡(luò)，核心政策：保護(hù)美國的6G未來》報告，總結(jié)了美國推動5G發(fā)展的“經(jīng)驗教訓(xùn)”，并對加強(qiáng)美國未來6G競爭力提出相應(yīng)建議。2021年，美日宣布將通過共同投資45億美元推動在6G及網(wǎng)絡(luò)安全方面的合作，包括6G技術(shù)試驗、標(biāo)準(zhǔn)研究等。2022年2月，Next G聯(lián)盟發(fā)布《6G路線圖》，確立了6G遠(yuǎn)景目標(biāo)、技術(shù)方向和發(fā)展路線。2022年3月，Keysight公司獲得6G試驗牌照。2023年5月初，美國6G聯(lián)盟發(fā)布6G垂直行業(yè)路線圖，提出了將相關(guān)需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)成果，共同投資6G To B概念驗證和測試平臺，直接把相關(guān)需求連接至市場等目標(biāo)。
歐盟整合區(qū)域內(nèi)多國力量共同推動6G研究。2021年1月，歐盟6G旗艦計劃Hexa-X項目正式啟動，該項目由諾基亞牽頭，聯(lián)合愛立信、西門子、阿爾托大學(xué)、英特爾、Orange等22家企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，聚焦6G的應(yīng)用場景與關(guān)鍵技術(shù)。歐洲各國通過設(shè)立研究中心、財政支持、國際合作等手段，積極推動6G研究。2023年1月，歐盟旗艦計劃Hexa-X-II正式啟動，為期兩年半，其研究重點聚焦6G的系統(tǒng)化和預(yù)標(biāo)準(zhǔn)化，合作伙伴的成員名單也從25個增加到44個。歐盟領(lǐng)導(dǎo)的6GIA（6G基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)盟）和SNS（歐洲智能網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)伙伴關(guān)系）在2023年計劃投入1.32億歐元，聚焦6G相關(guān)研究。
韓國通過政產(chǎn)學(xué)研協(xié)作搶跑6G研發(fā)布局。2019年4月，韓國成立了“6G研究小組”，推動6G核心技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展，并宣布將于2028年率先實現(xiàn)6G商用，還成立了由科學(xué)和信息通信技術(shù)部、運營商、設(shè)備企業(yè)、中小企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)的專家組成6G研發(fā)戰(zhàn)略委員會，組織政產(chǎn)學(xué)研各界力量定期召開研討會，并制定研究項目。三星電子、LG、SK電信等韓國通信巨頭均組建了企業(yè)6G研究中心或?qū)嶒炇?。SK電信還表示，將與愛立信和諾基亞共同研發(fā)超可靠、低延遲無線網(wǎng)絡(luò)和多輸入多輸出天線技術(shù)等6G相關(guān)技術(shù)。2023年2月，韓國科學(xué)技術(shù)信息通信部通過“K-NETWORK 2030”戰(zhàn)略，旨在開發(fā)世界級的6G技術(shù)，并率先商用。
日本積極參與6G的國際合作。2020年，日本總務(wù)省推出了“6G綜合策略”和“Beyond 5G推進(jìn)戰(zhàn)略”，并設(shè)立由政產(chǎn)學(xué)研各方組成的Beyond 5G推廣聯(lián)盟，負(fù)責(zé)戰(zhàn)略的推進(jìn)落實和跨部門協(xié)調(diào)。“Beyond 5G推進(jìn)戰(zhàn)略”設(shè)立500億日元的6G研究基金，用于資助6G核心技術(shù)研究、測試驗證等，并加強(qiáng)公私合作。日本還積極與美國、荷蘭開展6G技術(shù)聯(lián)合研發(fā)，Beyond 5G推廣聯(lián)盟分別與北美Next G聯(lián)盟和歐盟6G旗艦項目Hexa-X簽署合作協(xié)議。日本總務(wù)省計劃在2023財年的預(yù)算中撥出662億日元（約32.64億元）作為6G無線網(wǎng)絡(luò)的研究基金，該基金計劃設(shè)立在國家信息與通信技術(shù)研究所。
我國的6G戰(zhàn)略布局與技術(shù)研發(fā)
從國家戰(zhàn)略層面看，一方面，我國早在2019年就建立了完善的6G推進(jìn)組織，由工信部牽頭成立中國IMT-2030（6G）推進(jìn)組，為產(chǎn)業(yè)界、研究機(jī)構(gòu)、基礎(chǔ)運營商等搭建產(chǎn)學(xué)研用平臺，加強(qiáng)國際合作交流和技術(shù)研發(fā)；由科技部會同有關(guān)部門成立了國家6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組、國家6G技術(shù)研發(fā)總體專家組。另一方面，政府前瞻謀劃6G發(fā)展。2021年，“十四五”規(guī)劃綱要、《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”國家信息化規(guī)劃》等均提出要布局6G技術(shù)研發(fā)。2022年，國務(wù)院出臺《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，提出前瞻布局6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)儲備，加大6G技術(shù)研發(fā)支持力度，積極參與推動6G國際標(biāo)準(zhǔn)化工作。
從學(xué)術(shù)界層面看，東南大學(xué)、北京郵電大學(xué)、電子科技大學(xué)、紫金山實驗室、中國航天科工二院等院校、科研機(jī)構(gòu)開展了大量6G相關(guān)的技術(shù)研究，并取得一系列關(guān)鍵研究成果。2022年6月，在中國移動主辦的2022年科技周暨移動信息產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新大會上，北京郵電大學(xué)-中國移動研究院聯(lián)合創(chuàng)新中心發(fā)布了6G通用原型驗證系統(tǒng)和面向6G的多頻段信道測量平臺。2022年11月，電子科技大學(xué)研發(fā)的6G試驗衛(wèi)星“電子科技大學(xué)號”順利發(fā)射升空，進(jìn)入預(yù)定軌道。2023年4月，中國航天科工二院25所完成了國內(nèi)太赫茲軌道角動量的實時無線傳輸通信實驗，這一成果被認(rèn)為是我國6G通信技術(shù)發(fā)展的重要保障和支撐，為未來高速數(shù)據(jù)傳輸提供了巨大的可能性。
從產(chǎn)業(yè)界層面看，我國電信運營商、主流設(shè)備商，及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)也緊跟國家發(fā)展布局，積極探索6G愿景需求、潛在技術(shù)方向、應(yīng)用場景，通過組建研發(fā)團(tuán)隊、開展技術(shù)交流、搭建產(chǎn)業(yè)合作平臺、參與國際組織研究項目等方式，推動6G關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)研究、技術(shù)測試、實驗驗證等。
從全球6G專利排行方面看，我國6G專利占比延續(xù)5G以來的全球領(lǐng)先優(yōu)勢。根據(jù)2021年4月發(fā)布的《6G通信技術(shù)專利發(fā)展?fàn)顩r報告》，我國6G技術(shù)的專利申請量已經(jīng)達(dá)到3.8萬項，相關(guān)技術(shù)專利占全球6G技術(shù)的比重達(dá)到35%，位居全球第一。同時，根據(jù)日本權(quán)威研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，我國同樣以40.3%的6G專利申請量高居榜首，美國以35.2%的占比緊隨其后，日本以9.9%排名第三，其次是歐洲的8.9%和韓國的4.2%。
我國6G發(fā)展面臨的形勢與挑戰(zhàn)
隨著我國5G規(guī)模化商用快速推進(jìn)，基于5G技術(shù)儲備和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的先進(jìn)經(jīng)驗，我國在6G性能指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用場景示范等方面開展布局具備一定優(yōu)勢，為開展6G布局奠定了良好的基礎(chǔ)。與此同時，西方發(fā)達(dá)國家在持續(xù)與我國展開5G競爭的同時，也致力于通過6G前瞻布局和技術(shù)儲備重新掌握網(wǎng)絡(luò)通信的國際話語權(quán)。展望6G時代，我國將面臨比5G時代更為激烈的競爭。
未來3年到5年是6G研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵窗口期。目前，全球6G競賽已全面拉開帷幕。美國、歐盟、韓國、日本等國家和地區(qū)針對6G研發(fā)的戰(zhàn)略布局已全面展開，通過扶持重點項目和企業(yè)，力圖提升6G國際標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)權(quán)。我國必須牢牢抓住關(guān)鍵窗口期，出臺各種6G規(guī)劃、研發(fā)方案和專項政策，加速實現(xiàn)6G突破性發(fā)展。
6G關(guān)鍵核心技術(shù)有待突破。我國移動通信產(chǎn)業(yè)必要支撐環(huán)節(jié)的部分基礎(chǔ)核心技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，如：毫米波/太赫茲通信、空天地融合移動通信、通感一體等，特別是在前沿原創(chuàng)性技術(shù)方面有待加強(qiáng)。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)相對遲滯。未來，6G是空地融合通信的時代，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為空地通信的重要手段之一，將是6G重要的組成部分。目前，我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對美國來說比較滯后，亟待加快進(jìn)程。
國際產(chǎn)業(yè)生態(tài)和規(guī)則定義權(quán)有待加強(qiáng)。美西方在推進(jìn)6G研發(fā)過程中組建了Next G聯(lián)盟、Hexa-X等跨國研發(fā)聯(lián)盟，將我國排斥在外。我國面臨被美歐日韓等進(jìn)行6G生態(tài)“剔除”的風(fēng)險，使我國6G標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品無法“走出去”。同時，還要警惕6G標(biāo)準(zhǔn)可能分裂的情況發(fā)生，進(jìn)而削弱我國主導(dǎo)的6G標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品在國際產(chǎn)業(yè)生態(tài)和規(guī)則定義方面的話語權(quán)。
推進(jìn)我國6G發(fā)展的建議
完善頂層設(shè)計和協(xié)調(diào)機(jī)制。一是將6G上升為國家戰(zhàn)略，適時出臺6G發(fā)展的頂層設(shè)計，充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢和超大規(guī)模市場優(yōu)勢，鞏固提升我國移動通信產(chǎn)業(yè)的國際領(lǐng)先地位。二是充分發(fā)揮好IMT-2030（6G）推進(jìn)組的基礎(chǔ)平臺作用，借鑒IMT-2020（5G）推進(jìn)組的成功經(jīng)驗，豐富下設(shè)工作組的類別及工作任務(wù)，在聚合產(chǎn)學(xué)研用力量、推動6G技術(shù)研究、開展國際交流與合作等方面作出更大貢獻(xiàn)。三是部門聯(lián)合開展6G與垂直行業(yè)試點示范，著眼豐富6G技術(shù)在重點行業(yè)的應(yīng)用場景，征集并遴選一批骨干單位協(xié)同攻關(guān)，重點形成一批技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)越、效果明顯的6G標(biāo)志性應(yīng)用，為6G與垂直行業(yè)的融合創(chuàng)新發(fā)展樹立標(biāo)桿和方向。
強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頻譜支撐。一是積極開展未來網(wǎng)絡(luò)頻譜需求研究，做好產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)性頻譜資源儲備和釋放。二是盡快明確6G研發(fā)試驗用頻，積極推進(jìn)6GHz、毫米波、太赫茲等候選頻段用于6G的研究和試驗工作，完善“低-中-高”頻譜資源聯(lián)合組網(wǎng)模式。三是加強(qiáng)衛(wèi)星頻率軌道資源申報和儲備，建立健全頻率協(xié)調(diào)機(jī)制，鼓勵民營企業(yè)利用多種手段提前進(jìn)行資源申報及儲備，積極推進(jìn)衛(wèi)星通信/衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與6G結(jié)合，加快構(gòu)建天地一體化立體融合網(wǎng)絡(luò)。
加快技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)培育。一是支持開展?jié)撛陉P(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用場景的前瞻研究和應(yīng)用試驗，突破基礎(chǔ)理論以及“從0到1”的原始技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。二是聚焦關(guān)鍵核心技術(shù)加快攻關(guān)突破?？赏ㄟ^揭榜掛帥、科技創(chuàng)新基金等創(chuàng)新機(jī)制，引導(dǎo)企業(yè)加快技術(shù)攻關(guān)。三是增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)支撐能力。持續(xù)推動芯片、關(guān)鍵元器件、軟件、儀器儀表、模組等研發(fā)及應(yīng)用，全面提升6G產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力。四是借鑒我國5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成功經(jīng)驗，充分利用5G產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)設(shè)施和資源，整合移動通信領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用力量，以商用需求為牽引，帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈形成6G產(chǎn)業(yè)發(fā)展合力，推動6G產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。
加大國際規(guī)則制定的參與力度。一是加大國際規(guī)則制定的參與力度，旗幟鮮明地表達(dá)推動全球6G統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的主張，爭取主導(dǎo)和廣泛參與ITU、3GPP等國際組織與6G標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)的工作，產(chǎn)學(xué)研界要在國際標(biāo)準(zhǔn)組織中圍繞6G安全議題輸送高質(zhì)量的研究成果，為我國6G技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)推廣鋪平道路。二是以更開放的姿態(tài)加強(qiáng)交流合作，借助中日韓、東盟等合作機(jī)制，助推我國與全球各區(qū)域國家在6G產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展方面達(dá)成有效共識。牽頭發(fā)起成立跨國6G行業(yè)聯(lián)盟，構(gòu)建開放聯(lián)合、公平透明的6G產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
