重磅:6G观点及愿景白皮书

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本白皮书将从6G愿景、6G应用场景、6G网络性能指标、6G潜在关键技术、国际组织和各国6G研究希望等方面展开讨论,并提出加速推进我国6G研发的相关建议。

编写 |赛迪智库无线电治理研究所

执笔 | 彭健 孙美玉 滕学强

目录

一、前言

二、从5G走向6G:买通虚实空间泛在智联的统一网络

三、6G应用场景展望

四、6G网络性能指标及潜在关键技术

五、ITU面向2030网络及6G的研究

六、世界各国6G研究希望

七、我国推进6G研发的相关建议

前言

当前,全球新一轮科技革命和工业厘革正在加速演进,人工智能(AI)、VR/AR、三维(3D)媒体和物联网等新一代信息通信技术的广泛应用发生了庞大的传输数据。资料显示,2010年全球移动数据流量为7.462 EB /月,而到2030年,这一数字将到达5016 EB/月,移动数据流量的快速增长对移动通信系统的迭代提出了更高的要求。此外,在制造、交通、教育、医疗和商业等社会的各个领域,智能化正成为不行逆的趋势。为了实现智慧都会的愿景,数百万个传感器将被嵌入到都会中的车辆、楼房、工厂、门路、家居和其他情况中,需要具有可靠毗连性的无线高速通信方式来支持这些应用。随着通信需求的提升,移动通信从1G逐步生长至现在的5G,而且5G已经在全球规模内开始大规模部署。

5G与4G相比,能够提供新功效并实现更好的服务质量(QoS)。只管如此,以数据为中心的智能化系统的快速增长对5G无线系统的能力带来了庞大挑战。例如要保证虚拟现实(VR)设备良好的用户体验,至少需要10 Gbps的数据速率,这已经是逾越5G(B5G)后才气实现的目的。为了克服5G应对新挑战的性能限制,需要开发具有新功效特性的6G无线系统。一方面,6G要实现对传统蜂窝网络所有功效的融合,例如支持网络致密化、高吞吐量、高可靠性、低能耗以及大规模毗连。另一方面,6G将运用新技术实现服务和业务的拓展,包罗AI、智能可穿着设备、自动驾驶汽车、扩展现实(XR)和3D投影等。

本白皮书将从6G愿景、6G应用场景、6G网络性能指标、6G潜在关键技术、国际组织和各国6G研究希望等方面展开讨论,并提出加速我国推进6G研发的相关建议。

从5G走向6G:买通虚实空间泛在智联的统一网络

自上世纪80年月以来,移动通信基本上以十年为周期泛起新一代革命性技术(如图1所示),连续加速信息工业的迭代升级,不停推动经济社会的繁荣生长,如今已成为毗连人类社会不行或缺的基础信息网络。从应用和业务层面来看,4G之前的移动通信主要聚焦于以人为中心的小我私家消费市场,5G 则以更快的传输速度、超低的时延、更低功耗及海量毗连实现了革命性的技术突破,消费主体将从个体消费者向垂直行业和细分领域全面辐射。特别是在5G与人工智能、大数据、边缘盘算等新一代信息技术融合创新后,能够进一步赋能工业、医疗、交通、传媒等垂直行业,更好地满足物联网的海量需求以及各行业间深度融合的要求,从而实现从万物互联到万物智联的飞跃。

图1 移动通信的演进历程(1G-6G)

5G的目的是在满足小我私家用户信息消费需求的同时,向社会各行业和领域广泛渗透,实现移动通信网络从消费型应用向工业型应用的升级。只管当前5G尚未大规模应用和深入渗透,但从5G尺度的规范来看,仍然在信息交互方面存在空间规模受限和性能指标难以满足某些垂直行业应用的不足。例如,从通信网络空间笼罩规模看,5G仍然是以基站为中心的发散笼罩,在基站所未笼罩的沙漠、无人区、海洋等区域内将形成通信盲区,预计5G时代仍将有80%以上的陆地域域和95%以上的海洋区域无移动网络信号。

此外,5G的通信工具集中在陆地地表10km以内高度的有限空间规模,无法实现“空天海地”无缝笼罩的通信愿景。从行业应用的网络性能需求看,更大的毗连数密度、更大的传输带宽、更低的端到端时延、更高的可靠性和确定性以及更智能化的网络特性,是移动通信网络与垂直行业融合应用得以快速推广和久远生长的一定需要。例如,对于智能工厂,6G能够将时延缩减至亚秒(

基于上,我们认为6G总体愿景是基于5G愿景的进一步扩展和升级。从网络接入方式看,6G将包罗多样化的接入网,如移动蜂窝、卫星通信、无人机通信、水声通信、可见光通信等多种接入方式。从网络笼罩规模看,6G愿景下将构建跨地域、跨空域、跨海域的空—天—海—地一体化网络,实现真正意义上的全球无缝笼罩。从网络性能指标看,6G无论是传输速率、端到端时延、可靠性、毗连数密度、频谱效率、网络能效等方面都市有大的提升,从而满足种种垂直行业多样化的网络需求。从网络智能化水平看,6G愿景下网络和用户将作为统一整体,AI在赋能6G网络的同时,更重要的是深入挖掘用户的智能需求,每个用户都将通过AI助理(AIA,AI assistant)提升用户体验。从网络服务的界限看,6G的服务工具将从物理世界的人、机、物拓展至虚拟世界的“境”,通过物理世界和虚拟世界的毗连,实现人—机—物—境的协作,满足人类精神和物质的全方位需求。

6G应用场景展望

6G未来将以5G提出的三大应用场景(大带宽,海量毗连,超低延迟)为基础,不停通过技术创新来提升性能和优化体验,而且进一步将服务的界限从物理世界延拓至虚拟世界,在人—机—物—境完美协作的基础上,探索新的应用场景、新的业务形态和新的商业模式。

(一)人体数字孪生

当前网络条件下,数字技术对人体康健的监测主要应用于宏观身体指标监测和显性疾病预防等方面,实时性和精准性有待进一步提高。随着6G技术的到来,以及生物科学、质料科学、生物电子医学等交织学科的进一步成熟,未来有望实现完整的“人体数字孪生”,即通过大量智能传感器(>100个/人)在人体的广泛应用,对重要器官、神经系统、呼吸系统、泌尿系统、肌肉骨骼、情绪状态等举行准确实时的“镜像映射”,形成一个完整人体的虚拟世界的准确复制品,进而实现人体个性化康健数据的实时监测。

此外,联合核磁、CT、彩超、血通例、尿生化等专业的影像和生化检查效果,使用AI技术可对个体提供康健状况精准评估和实时干预,而且能够为专业医疗机构下一步精准诊断和制定个性化的手术方案提供重要参考。

(二)空中高速上网

为了给搭客提供飞机上的空中上网服务,4G/5G时代通信界为此做过大量的努力,但总体而言,现在飞机上的空中上网服务仍然有很大的提升空间。当前空中上网服务主要有两种模式——地面基站模式和卫星模式。如接纳地面基站模式,由于飞机具备移动速度快、跨界幅度大等特点,空中上网服务将面临高灵活性、多普勒频移、频繁切换以及基站笼罩规模不够广等带来的挑战。如接纳卫星通信模式,空中上网服务质量可以相对获得保障,可是成本太高。

为相识决这一难题,6G将接纳全新的通信技术以及逾越“蜂窝”的新颖网络架构,在降低网络使用成本的同时保证在飞机上为用户提供高质量的空中高速上网服务。

(三)基于全息通信的XR

虚拟现实与增强现实(AR/VR)被业界认为是5G最重要的需求之一。影响AR/VR 技术、应用和工业快速生长的一大因素是用户使用的移动性和自由度,即不受所处位置的限制,而5G网络能够提升这一性能。随着技术的快速生长,可以预期10年以后(2030~),信息交互形式将进一步又AR/VR逐步演进至高保真扩展现实(XR)交互为主,甚至是基于全息通信的信息交互,最终将全面实现无线全息通信。用户可随时随地享受全息通信和全息显示带来的体验升级——视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉以致情感将通过高保真XR充实被调动,用户将不再受到时间和所在的限制,以“我”为中心享受虚拟教育、虚拟旅游、虚拟运动、虚拟绘画、虚拟演唱会等完全沉醉式的全息体验。

(四)新型智慧都会群

随着数字时代的不停演进,通信网络成为智慧都会群不行或缺的公共基础设施。对都会治理部门而言,都会公共基础设施的建设和维护是重要职责。现在,由于差别的基础设施由差别的部门划分建设和治理,绝大部门都会公共基础设施的信息感知、传输、分析、控制仍处于各自为政现状,缺乏统一的平台。作为都会群的基础设施之一,6G将接纳统一网络架构,引入新业务场景,构建更高效更完备的网络。未来6G网络可由多家运营商投资共建,接纳网络虚拟化技术、软件界说网络和网络切片等技术将物理网络和逻辑网络分散。人工智能(AI)深度融入 6G 系统,将在高效传输、无缝组网、内生宁静、大规模部署、自动维护等多个层面获得实际应用。

(五)全域应急通信抢险

6G将由地基、海基、空基和天基网络构建身分布式跨地域、跨空域、跨海域的空—天—海—地一体化网络。到2030年以后,“泛在毗连”将成为6G网络的主要特点之一,完成在沙漠、深海、高山等现有网络盲区的部署,实现全域无缝笼罩。依托其笼罩规模广、灵活部署、超低功耗、超高精度和不易受地面灾害影响等特点,6G通信网络在应急通信抢险、“无人区”实时监测等领域应用前景辽阔。例如,在发生地震等自然灾害造成地面通信网络破坏时,可以整合天基网络(卫星)和空基网络(无人机)等通信资源,实现广域无缝笼罩、随时接入、资源集成支撑应急现场远距离保障和扁平化的应急指挥。此外,使用6G网络还可以对沙漠、海洋、河流等容易发生自然灾害的区域举行实时动态监控,提供沙尘暴、台风、洪水等预警服务,将灾害损失降到最低。

(六)智能工厂PLUS

使用6G网络的超高带宽、超低时延和超可靠等特性,可以对工厂内车间、机床、零部件等运行数据举行实时收罗,使用边缘盘算和AI等技术,在终端侧直接举行数据监测,而且能够实时下达执行下令。6G中引入了区块链技术,智能工厂所有终端之间可以直接举行数据交互,而不需要经由云中心,实现去中心化操作,提升生产效率。不仅限于工厂内,6G可保障对整个产物生命周期的全毗连。基于先进的6G网络,工厂内任何需要联网的智能设备/终端均可灵活组网,智能装备的组条约样可凭据生产线的需求举行灵活调整和快速部署,从而能够主动适应制造业小我私家化、定制化C2B的大趋势。智能工厂PLUS将从需求端的客户个性化需求、行业的市场空间,到工厂交付能力、差别工厂间的协作,再到物流、供应链、产物及服务交付,形成端到端的闭环,而6G贯串于闭关的全历程,饰演着重要角色。

(七)网联机械人和自治系统

现在,一些汽车技术研究人员正在研究智能网联汽车。6G有助于网联机械人和自主系统的部署,无人机快递系统就是这样的一个案例。基于6G无线通信的自动车辆可以极大地改变我们的日常生活方式。6G系统将促进自动驾驶汽车或无人驾驶汽车的规模部署和应用。自动驾驶汽车通过种种传感器来感知周围情况,如光探测和测距(LiDAR)、雷达、GPS、声纳、里程计和惯性丈量装置。6G系统将支持可靠的车与万物相连(V2X)以及车与服务器之间的毗连(vehicle to server)。对于无人机(UAV),6G将支持无人机与地面控制器之间的通信。无人机在军事、商业、科学、农业、娱乐、都会治理、物流、监视、航拍、抢险救灾等许多领域都有辽阔的应用空间。此外,当蜂窝基站不存在或者不事情时,无人机可以作为高空平台站(HAPS)为该区域的用户提供广播和高速上网服务。

6G网络性能指标及潜在关键技术

(一)性能指标

6G网络将实现甚大容量与极小距离通信(VLC&TIC)、逾越努力而为与高精度通信(BBE&HPC)和融合多类通信(ManyNet),相较于5G,6G的峰值速率、用户体验速率、时延、流量密度、毗连数密度、移动性、频谱效率、定位能力、频谱支持能力和网络能效等关键指标都有了显着的提升,详细指标对好比表1所示。

表1 6G与5G关键性能指标对比

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(二)潜在关键技术

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下一代信道编码及调制技术

针对各国及相关工业界愿景设想,6G网络将实现100Gbps的数据速率,使用高于275GHz频段的太赫兹(THz)频段,信道带宽也是以GHz为单元。同时面临毫米波、空间、海洋等更为庞大的业务传输场景,对底层的信道编码及调制相关技术提出新的挑战。

(1)新一代信道编码技术

作为无线网络通信的基础技术,新一代信道编码技术应提前对6G网络的Tb/s 的吞吐量、GHz为单元的大信道带宽、太赫兹(THz)信道特性、空天海地网络架构下基于庞大场景滋扰的传输模型特征举行研究和优化,对信道编码算法和硬件芯片实现方案举行验证和评估。现在业界已经开始了一些预先研究,包罗联合现有Turbo、LDPC、Polar 等编码机制,开展未来通信场景应用的编码机制和芯片方案;针对AI技术与编码理论的互补研究,开展突破纠错码技术的全新信道编码机制研究等。与此同时,针对6G网络多用户/多庞大场景信息传输特性,综合思量滋扰的庞大性,对现有的多用户信道编码机制举行优化。

(2)极化多址接入系统的设计与优化

当前业界普遍看法是非正交多址接入(NOMA,non-orthogonal multiple access )将成为当前5G和下一代6G 移动通信的代表性多址接入技术,将当前极化编码技术引入上述系统,依据广义极化的总体原则,优化信道极化剖析方案是5G/6G生长中不行或缺的一环。由此可见,6G网络将进一步赋能极化多址接入系统的设计与优化,可以联合6G网络和业务场景的需求,对NOMA 总体架构和关键技术举行深入研究和升级,构建基于多用户(智能化、泛在化“物物”毗连)原则的极化编码通信机制,对相应的算法举行进一步优化处置惩罚。

(3)基于深度学习的信号处置惩罚技术

联合6G无线通信关键参数,需要对基于深度学习的信号处置惩罚技术举行深入研究和优化,业界现在从基于深度学习的信道预计技术和基于深度学习的滋扰检测与抵消技术开展相关事情。基于深度学习的信道预计技术可以通过空−时−频三维信道预计算法建模,对用户信道、传输情况等关键参数举行自主学习,对6G通信系统信道举行预测,主要涉及神经网络、是非期影象网络等关键技术。基于深度学习的滋扰检测与抵消技术主要针对6G 网络庞大多小区场景的滋扰举行自主学习和预测,优化滋扰检测与抵消机制,主要基于CNN、LSTM 等经典神经网络模型。

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新一代天线与射频技术

6G系统频段可达太赫兹(THz),天线体积小型化,业界称6G系统天线将是“纳米天线”,给传统天线及射频、集成电子和新质料等领域带来颠覆性厘革,赋能超大规模天线技术、一体化射频前端系统关键技术|等。

(1)超大规模天线技术(Very Large Scale Antenna)

超大规模天线技术(Very Large Scale Antenna)是更好发挥天线增益,提升通信系统频谱效率的重要手段。当前6G太赫兹频谱特性研究还处于低级阶段,超大规模天线在理论和工程设计上面临大规模跨频段、空天海地全域笼罩理论与技术设计、射频电路的高功耗和多滋扰等问题,需要从以上问题出发,建设新型大规模阵列天线设计理论与技术、高集成度射频电路优化设计理论与实现方法、以及高性能大规模模拟波束成型网络设计技术、新型电子质料及器件研发关键技术等机制,研制实验样机,支撑系统性能验证。

(2)一体化射频前端系统关键技术

针对6G移动通信高集成、大容量等技术特性,应对6G网络可用频段规模内大规模天线和射频前端技术举行研究。针对焦点频段技术要求和电路建模理论,优化天线架构和系统集成技术。探索高效率易集成收发前端关键元部件以及辐射、散热等关键技术问题,突破超大规模MIMO 前端系统技术等。同时研究新型器件设计方法,探索基于第三代化合物半导体芯片的集成与封装技术。研究从封装方面提升电路性能的方法,实现毫米波芯片、封装与天线一体化,优化前端系统的整体射频性能。

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太赫兹无线通信技术与系统

太赫兹技术被业界评为“改变未来世界的十大技术” 之一,6G的一个显著特点就是迈向太赫兹时代。当前,太赫兹通信关键技术研究还不够成熟,许多关键器件还没有研制乐成,需要连续突破。联合6G网络和业务需求,太赫兹领域主要研究内容包罗:太赫兹空间和地面通信和信道传输理论,包罗信道丈量、建模和算法等;太赫兹信号编码调制技术,包罗高速高精度的捕捉和跟踪机制、波形&信道编码、太赫兹直接调制、太赫兹混频调制和太赫兹光电调制等;太赫兹天线和射频系统技术,包罗新质料研发、新器件研制、太赫兹通信基带、天线关键技术、高速基带信号处置惩罚技术和集成电路设计方法等;太赫兹通信系统实验、太赫兹硬件及设备研制等。

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空天海地一体化通信技术

业界有看法认为,6G网络是5G网络、卫星通信网络及深海远洋网络的有效集成,卫星通信网络涵盖通信、导航、遥感遥测等各个领域,实现空天海地一体化的全球毗连。空天地海一体化网络将优化陆(现有陆地蜂窝、非蜂窝网络设施等)、海(海上及海下通信设备、海洋岛屿网络设施等)、空(各种航行器及设备等)、天(各种卫星、地球站、空间航行器等)基础设施,实现太空、空中、陆地、海洋等全要素笼罩。当前,卫星通信纳入6G网络作为其中一个重要子系统获得普遍认可,需要对网络架构、星间链路方案选择、天基信息处置惩罚、卫星系统之间互联互通等关键技术举行深入研究。针对深海远洋通信网络纳入6G网络还处于开端论证、争议较大的环节。

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软件与开源网络关键技术

6G网络软件和开源的特性将更为显着,以便于软硬件换代升级越发便利和高效。6G网络的硬件将更为集成化、模块化和白盒化,软件将更为当地化、个性柔性化和开源化,未来网络基础设施建设和优化升级将主要依托云存储资源和软件升级,充实挖掘各种软件与系统对6G网络控制作用。基于上述生长趋势,现有软件与开源网络关键技术将获得连续生长,包罗大数据挖掘及处置惩罚、人工智能AI、软件无线电(SDR)、软件界说网络(SDN)、数据云化、开源漫衍式网络软件及系统、开源网络宁静、软硬件系统集成等关键技术。

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基于 AI 的无线通信技术

6G网络不行制止涉及高密度网络、天线阵列和数据量等通用问题,但高度自主智能化的超灵活网络是其最为显着的特征之一。6G智能化应该是贯串于网络端到端每一个环节的,人工智能AI将通过网络数据、业务数据、用户数据等多维数据感知学习,高效实现地面、卫星、机载等设备之间的无缝毗连,并可举行实时高速切换,网络的自主治理和控制学习系统将连续获得优化升级,最终实现“无人驾驶”一样的自主自治网络。关键技术包罗智能焦点网和智能边缘网络、自组织和深度学习网络技术、基于深度学习的信道编译码技术、基于深度学习的信号预计与检测技术、基于深度学习的无线资源分配技术等。

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区块链技术

5G网络运营商为了优化服务,接纳网络切片等技术控制和处置惩罚流量,开展用户差异化质量服务。6G网络将连续完善用户个性化制定服务,接纳更为富厚的手段,针对流量治理、边缘盘算等举行每个用户的智能化柔性定制服务,整个网络体系接纳自动化漫衍架构,网络越发趋于扁平化,这就使得新兴的区块链技术备受期待。区块链是漫衍式数据库,可以使用其漫衍式信息处置惩罚技术,通过数据的去中心化传输和存储保证用户信息不被第三方窃取,稳步提升网络服务节点之间的协作效率,提高差别运营商网络协同服务能力,甚至改变未来使用无线频谱资源的方式。

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动态频谱共享技术

6G的太赫兹频率特性使其网络密度骤增,动态频谱共享成为提高频谱效率、优化网络部署的重要手段。动态频谱共享接纳智能化、漫衍式的频谱共享接入机制,通过灵活扩展频谱可用规模、优化频谱使用规则的方式,进一步满足未来 6G 系统频谱资源使用需求。未来联合6G大带宽、超高传输速率、空天海地多场景等需求,基于授权和非授权频段连续优化频谱感知、认知无线电、频谱共享数据库、高效频谱羁系技术是一定趋势。同时也可以推进区块链+动态频谱共享、AI+动态频谱共享等技术协同,实现6G时代网络智能化频谱共享和羁系。

ITU面向2030网络及6G的研究

虽然ITU现在尚未制定6G尺度,但凭据资料显示,2019年5月ITU探讨过IMT-2030尺度,认为IMT-2030旨在提供革命性的新用户体验,每用户的毗连速度在Tbits/s规模内,而且提供一系列全新的感官信息,例如触摸,味觉和嗅觉等。IMT-2030在5G网络的基础上,将是一个多种差别网络组成的混淆网络,包罗牢固、移动蜂窝、高空平台、卫星和其他尚待界说的网络,可认为IMT-2030是5G的升级。

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(一)ITU-T聚焦2030网络的研究

2018年7月16日至27日,ITU-T第13研究组在日内瓦举行的集会上建立了2030网络技术焦点组(FG NET-2030),旨在探索面向2030年及以后的新兴ICT部门网络需求以及IMT-2020(5G)系统的预期希望,包罗新的媒体数据传输技术、新的网络服务和应用及其使能技术、新的网络架构及其演进。该研究统称为“2030网络”,从广泛的角度探索新的通信机制,不受现有的网络规范观点或任何特定的现有技术的限制,包罗完全向后兼容的新理念、新架构、新协议和新的解决方案,以支持现有应用和未来的新应用。

2030网络焦点组由中国(华为)、美国(Verizon)和韩国(ETRI)团结提案提倡,获得来自中国、美国、俄罗斯、意大利和突尼斯等众多国家的支持。值得一提的是,该焦点组的主席由华为网络技术实验室首席科学家Richard Li担任。此外,2030网络焦点组还将与其他尺度制定组织互助,包罗欧洲电信尺度协会(ETSI)、盘算机协会数据通信专业组(ACM SIGCOMM)和电气电子工程师学会通信协会(IEEE ComSoc)等。FG NET-2030作为研究和革新国际联网技术的平台,将研究2030年及以后的未来网络架构、需求、用例和网络功效,研究涉及:

·研究、审查和观察现有技术、平台和尺度,以明确2030网络的差距和挑战。

·制定2030网络的各个方面,包罗愿景、需求、架构、应用、评估方法等。

·提供尺度化门路图的指南。

·与其他SDO建设联系并建设关系。

·2030网络专注于牢固数据通信网络。

ITU-T 2030网络焦点组建立至今已经乐成召开了多次全会,来自运营商、服务提供商、设备商、学术界等多家单元的代表努力踊跃出席集会,对该焦点组的事情及面向2030年的未来网络举行了广泛的探讨。现在焦点组对6G网络提出了三方面的目的,详细如图2所示。

图2 ITU-T 2030网络焦点组对未来网络需求三方面的目的

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(二)ITU-R正式启动6G研究

2020年2月19-26日,在瑞士日内瓦召开的第34次国际电信同盟无线电通信部门5D事情组(ITU-R WP5D)集会上,面向2030及6G的研究事情正式启动。

本次集会开端形成了6G研究时间表,包罗未来技术趋势研究陈诉、未来技术展望建议等重要计划节点。ITU将着手编写“未来技术趋势陈诉”,并定于2022年6月完成。本陈诉形貌了5G之后IMT系统的技术演进偏向,包罗IMT演进技术、高频谱效率技术和部署。

此外,国际电联还计划于2021年上半年推出“未来技术展望建议书”,并于2023年6月完成。该建议书包罗了面向2030年及之后IMT系统的总体目的,如应用场景、主要系统能力等。现在,ITU尚未确定6G尺度的制定计划。

世界各国6G研究希望

(一)中国

中国已在国家层面正式启动6G研发。2019年11月3日,中国建立国家6G技术研发推进事情组和总体专家组,标志着中国6G研发正式启动。现在涉及下一代宽带通信网络的相关技术研究主要包罗大规模无线通信物理层基础理论与技术、太赫兹无线通信技术与系统、面向基站的大规模无线通信新型天线与射频技术、兼容C波段的毫米波一体化射频前端系统关键技术、基于第三代化合物半导体的射频前端系统技术等。

技术研发方面,中国华为公司已经开始着手研发6G技术,它将与5G技术并行推进。华为在加拿大渥太华建立了6G研发实验室,现在正处于研发早期理论交流的阶段。华为提出,6G将拥有更宽的频谱和更高的速率,应该拓展到海陆空甚至水下空间。在硬件方面,天线将更为重要。在软件方面,人工智能在6G通信中将饰演重要角色。在太赫兹通信技术领域,中国华讯方舟、四创电子、亨通光电等公司也已开始结构。2019年4月26日,毫米波太赫兹工业生长同盟在北京建立。

运营商方面,中国电信、中国移动和中国联通均已启动6G研发事情。中国移动和清华大学建设了战略互助关系,双方将面向6G通信网络和下一代互联网技术等重点领域举行科学研究互助。中国电信正在研究以毫米波为主频,太赫兹为次频的6G技术。中国联通开展了6G太赫兹通信技术研究。

(二)美国

早在2018年,美国联邦通信委员会(FCC)官员就对6G系统举行了展望。2018年9月,美国FCC官员首次在公然场所展望6G技术,提出6G将使用太赫兹频段,6G基站容量将可到达5G基站的1000倍。同时指出,美国现有的频谱分配机制将难以胜任6G时代对于频谱资源高效使用的需求,基于区块链的动态频谱共享技术将成为生长趋势。

2019年,美国决议开放部门太赫兹频段,推动6G技术的研发实验。2019年头,美国总统特朗普公然表现要加速美国6G技术的生长。3月份, FCC宣布开放95GHz-3THz频段作为实验频谱,未来可能用于6G服务。

技术研究方面,美国现在主要通过赞助高校开展相关研究项目,主要是开展早期的 6G 技术包罗芯片的研究。纽约大学无线中心(NYU Wireless)正开展使用太赫兹频率的信道传输速率达100Gbps的无线技术。美国加州大学的ComSenTer研究中心获得了2750万美元的赞助,开展“融合太赫兹通信与传感”的研究。加州大学欧文分校纳米通信集成电路实验室研发了一种事情频率在115GHz到135GHz之间微型无线芯片,在30厘米的距离上能实现每秒36Gbps的传输速率。弗吉尼亚理工大学的研究认为,6G将会学习并适应人类用户,智能机时代将走向终结,人们将见证可穿着设备的通信生长。

美国在空天海地一体化通信特别是卫星互联网通信方面遥遥领先。停止2020年2月底,美国太空探索技术公司(SpaceX)已顺利发射近300颗“星链”(Starlink)卫星,已成为迄今为止全世界拥有卫星数量最多的商业卫星运营商。该公司预计最早将可以在2020年中期开始在美国提供卫星互联网宽带服务。

(三)韩国

作为全球第一个实现5G商用的国家,韩国同样是最早开展6G研发的国家之一。2019年4月,韩国通信与信息科学研究院召开了6G论坛,正式宣布开始开展6G研究并组建了6G研究小组,任务是界说6G及其用例/应用以及开发6G焦点技术。韩国总统文在寅在2019年6月会见芬兰时告竣协议,两国将互助开发6G技术。2020年1月份,韩国政府宣布将于2028年在全球率先商用6G。为此,韩国政府和企业将配合投资9760亿韩元。韩国6G研发项目现在已通过了可行性调研的技术评估。此外,韩国科学与信息通信技术部宣布的14个战略课题中把用于6G的100GHz以上超高频段无线器件研发列为“首要”课题。

技术研发方面,韩国领先的通信企业已经组建了一批企业6G研究中心。韩国LG在2019年1月份便宣布设立6G实验室。6月份,韩国最大的移动运营商SK宣布与爱立信和诺基亚建设战略互助同伴关系,配合研发6G技术,推动韩国在6G通讯市场上提早生长。三星电子也在2019年设立了6G研究中心,计划与SK电讯互助开发6G焦点技术并探索6G商业模式,将把区块链、6G、Al作为未来发力偏向。

(四)日本

日本计划通过官民互助制定2030年实现“后5G”(6G)的综合战略。据报道,该计划由日本东京大学校长担任主席,日本东芝等科技巨头公司将会全力提供技术支持,在2020年6月前汇总6G综合战略。日本经济工业省2020年计划投入2200亿日元的预算,主要用于启动6G研发。

日本在太赫兹等各项电子通信质料领域全球领先优势显着,这是其生长6G的奇特优势。广岛大学与信息通信研究机构(NICT)及松下公司互助,在全球最先实现了基于CMOS低成本工艺的300GHz频段的太赫兹通信。日本电报电话公司(NTT)团体旗下的设备技术实验室使用磷化铟(InP)化合物半导体开发出传输速度可达5G五倍的6G超高速芯片,现在存在的主要问题是传输距离极短,距离真正的商用另有相当长的一段距离。NTT 团体于2019年6月份提出了名为“IOWN”的构想,希望该构想能成为全球尺度。同时,NTT还与索尼、英特尔三家公司在6G网络研发上互助,将于2030年前后推出这一网络技术。

(五)英国

英国是全球较早开展6G研究的国家之一,工业界对6G系统举行了开端展望。2019年6月,英国电信团体(BT)首席网络架构师Neil McRae预计6G将在2025年获得商用,特征包罗“5G+卫星网络(通信、遥测、导航)”、以“无线光纤”等技术实现的高性价比的超快宽带、广泛部署于各处的“纳米天线”、可航行的传感器等。

技术研发方面,英国企业和大学开展了一些有益的探索。英国布朗大学实现了非直视太赫兹数据链路传输。GBK国际团体组建了6G通讯技术科研小组,并与马来西亚科技网团结共建6G新媒体实验室,配合探索6G时代互联网行业与媒体行业跨界互助的全新模式,推动6G、新媒体、金融银行、物联网、大数据、人工智能、区块链等新兴技术与传媒领域的深度融合。英国贝尔法斯特女王大学等一些大学也正在举行6G相关技术的研究。

(六)芬兰

芬兰信息技术走在世界前列,在鼎力大举推广5G技术的同时,率先公布了全球首份6G白皮书,对于6G愿景和技术应用举行了系统展望。2019年3月,芬兰奥卢大学主办了全球首个6G峰会。2019年10月份,基于6G峰会专家的看法,奥卢大学公布了全球首份6G白皮书,提出6G将在2030年左右部署,6G服务将无缝笼罩全球,人工智能将与6G网络深度融合,同时提出了6G网络传输速度、频段、时延、毗连密度等关键指标。

芬兰已经启动了多个6G研究项目。奥卢大学计划在8年内为6G项目投入2540万美元,已经启动6G旗舰研究计划。同时,诺基亚公司、奥卢大学与芬兰国家技术研究中心(VTT)技术研究中心互助开展了“6Genesis——支持6G的无线智能社会与生态系统”项目,将在未来8年投入凌驾2.5亿欧元的资金。

我国推进6G研发的相关建议

(一)加大6G候选频段研究力度

联合我国5G工业生长现状和6G研究需求,统筹开展6G频谱方案研究事情:一是思量我国工业节奏和特点,努力推进高频毫米波、太赫兹期待选频段用于现有5G和未来6G通信网络的相关研究,做好通信工业生长的频谱资源储蓄。二是连续推进现在低中频频谱高效使用技术的研究,联合6G庞大融合场景开展动态频谱共享相关理论研究。三是勉励支持工业各界加大与候选频谱相关的芯片、设备的技术尺度制定、设备试验和研制事情,增加专项资本投入,加大研发力度,增强技术竞争力。

(二)推进6G国际化互助与生长

坚持6G全球统一尺度的事情思路,努力开展国际互助。一是依托工业界气力,强化海内外运营商和设备商相同协作,勉励工业界上下游企业努力到场国际组织针对6G研究的相关议题,争取时机配合推动6G技术尺度的制定,掌握好全球工业趋势,提升工业协同生长和国际化能力。二是坚持自主创新与国际互助并行推进,在海内推动和建设产学研用一体化的6G研发及应用体系,增强平台中各到场者之间的互动,加速6G的研发进度,力图掌握更多的知识产权,做好专利储蓄事情,便于更好开展6G工业化战略部署。

(三)突破6G潜在关键技术

集中工业界气力突破6G潜在关键技术,推动我国6G通信设备和终端形成工业规模,在国际工业分工体系中占据有利职位。一是加大资金投入,设立多个细分领域专项课题组,勉励工业链企业集中突破下一代信道编码、新一代天线射频、太赫兹通信、软件无线电、卫星互联网、人工智能、区块链、动态频谱共享等关键技术。二是努力推进关键工业基础储蓄,尤其是半导体质料等基础领域和高频器件等前沿领域,通过政策、资金倾斜勉励高频段、大带宽的射频器件、丈量仪器设备厂商开展专项技术突破。三是勉励企业举行6G应用场景的前瞻研究和应用试验,努力引导相关企业开展跨行业协作,促进工业链各方协同生长形成协力,打造上下游生态情况。