6G還有多遠？

高超

正當運營商加速5G商用，推動5G行業應用落地的時候，產業界對6G的研究和布局也已經開始。

據悉，11月20日，北京市經濟和信息化局發布的《北京市“十四五”時期智慧城市發展行動綱要（公眾征集意見稿）》提出，超前布局6G、量子通信、腦科學等前沿技術。北京也因此成為國內第一座將6G研究寫進產業發展政策的城市。

事實上，6G研究工作已在產業界早已展開。日前，在2020世界5G大會期間，清華大學教授崔保國表示，清華大學2019年年底已開始6G試驗。

在此之前，中國移動、紫光展銳、vivo、賽迪智庫等發布了6G系列白皮書，中國電信、中國聯通、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6G預研工作。

當前，正是5G建設關鍵時期，雖然5G網絡覆蓋水平、5G套餐用戶呈現快速上漲勢頭，但是5G行業應用還在探索階段，尚未完全落地，5G能力并沒有完全釋放。

那么，產業界在此時開始6G研究是否為時尚早？ITU、3GPP等國際組織如何繼續引導6G技術的發展？通信產業鏈何時介入6G研發？6G何時商用？這些問題得到了產業界的廣泛關注。

6G研究已經啟動

在5G已經步入商用部署的快車道背景下，按照移動通信產業“使用一代、建設一代、研發一代”的發展節奏，目前業界面向6G，已經開始了愿景需求制定、關鍵技術研究，及概念驗證等研究。

作為主管全球信息通信技術事務的國際組織——國際電信聯盟（ITU）已在今年2月召開的第34次國際電信聯盟無線電通信部門5D工作組（ITU-R WP5D）會議上，啟動了面向2030及未來（6G）的研究工作。并且，ITU已于6月向各成員國、外部標準化組織等征求未來IMT研究計劃及技術觀點的輸入。

在中國，2019年11月3日，科技部會同國家發展改革委、教育部、工業和信息化部、中科院、自然科學基金委組織召開6G技術研發工作啟動會。會議宣布成立國家6G技術研發推進工作組和總體專家組，系統開展6G技術研發方案的制定工作，開展6G技術預研，探索可能的技術方向。

運營商、設備商、終端廠商和研究機構也都同步開啟了6G技術研究。其中，中國移動發布了《2030+愿景與需求報告》《2030+技術趨勢白皮書》等四本白皮書。中國聯通和中國電信也已經分別展開了太赫茲和毫米波等6G相關技術的研究。

設備商方面，華為已經在參與6G相關預研工作，目前處于場景挖掘和技術尋找階段。而中興通訊與中國聯通簽署6G聯合戰略合作協議，針對中國聯通網絡和業務情況，共同探討6G目標愿景和技術趨勢，開展6G系統潛在關鍵技術研究，開展技術創新及標準合作，實現戰略協同發展。

此外，紫光展銳發布了《6G：無界，有AI》白皮書，vivo通信研究院發布了《數字生活2030+》和《6G愿景需求與挑戰》系列白皮書，從終端側展開6G相關技術預研和愿景展望。

賽迪智庫于今年3月發布了《6G概念及愿景白皮書》，從6G愿景、6G應用場景、6G網絡性能指標、6G潛在關鍵技術、國際組織和各國6G研究進展等方面展開討論，并提出加快中國推進6G研發的相關建議。

芬蘭、日本、韓國、美國等全球多個國家也展開了6G研究。其中，芬蘭連續舉辦了兩屆全球6G峰會，并發布了全球首份6G白皮書，對于6G愿景和應用進行了展望。

日本制定了2030年實現“后5G”（6G）的綜合戰略，并在今年投入2200億日元，主要用于啟動6G研發。

韓國計劃從2021年開始的5年內投資2000億韓元研發6G技術，專注于6G國際標準并加強產業生態系統，從而確保韓國繼5G之后成為全球首個6G商用國家。

美國也已決定開放95GHz-3THz太赫茲頻段作為試驗頻譜，正式啟動6G技術研發。同時，美國政府成立了美國國際開發金融公司用于支持6G技術的發展。

6G研究已在全球正式啟動，但是從目前的進展來看，還處于頻譜、愿景、關鍵技術趨勢研究階段。

6G需求在哪里？

根據國內外多家機構發表的6G白皮書來看，6G應在5G基礎上全面支持整個世界的數字化，并結合人工智能等技術的發展，實現智慧的泛在可取、全面賦能萬事萬物。

其中，中國移動在《2030+愿景與需求白皮書（第二版）》指出，在未來2030年及以后的時代，整個世界將基于物理世界生成一個數字化的孿生虛擬世界，物理世界的人和人、人和物、物和物之間可通過數字化世界來傳遞信息與智能。孿生虛擬世界則是物理世界的模擬和預測，幫助人類更進一步地解放自我，提升生命和生活質量，提升整個社會生產和治理的效率。

屆時，6G將實現全應用場景覆蓋，除了對5G原有的應用場景繼續增強和演進，還將催生出全新的應用場景，提升生產效率，提高生活品質。

紫光展銳在《6G：無界，有AI》中提到了6G的五個典型應用場景：全息通信、沉浸式XR、數字孿生、全域無縫覆蓋、全自動駕駛。

中國移動則將6G典型應用場景細分為10個方面：全息交互、通感互聯、數字孿生人、智能交互、孿生工業、孿生農業、超能交通、精準醫療、無人區探測、虛擬旅游。

上述應用場景對網絡、終端等都提出了較高的技術指標需求。

在網絡側，峰值速率需達到太比特級，用戶體驗速率達10—100吉比特，控制面和用戶面時延要分別低于1ms和0.1ms，可靠性要高于99.99999%，流量密度達0.1—10Gbps/m3，連接數密度達10—100個/m3，移動速度超過1000km/h，頻譜效率較5G提升2—3倍，新能力指標方面則要支持亞米級超高精度定位、超低時延抖動、超高安全性。

在終端側，芯片制程工藝將向著1nm甚至更低的節點邁進;6G終端將會面臨高集成度、高復雜度、小型化、低功耗，以及芯片器件異構等需求;6G時代終端信號帶寬有望展寬至數千兆赫茲，載波頻率覆蓋到太赫茲甚至可見光頻段，天線向多頻段、傳輸射頻一體化、小型化發展。

產業鏈描繪了一個美好的6G愿景，但是以當前的技術實力尚不能滿足上述性能指標和場景需求，畢竟5G方面的部分能力沒有得到完全釋放，因此需要產業各方通力合作，共同推動5G乃至6G的技術發展。

6G路線圖尚待進一步明確

鑒于6G研究尚處于早期階段，ITU、3GPP等國際組織暫時沒有確定詳細的6G發展時間表，但是產業界普遍認為6G將在2030年實現商用。

國際組織方面，ITU已于今年2月啟動“未來技術趨勢報告”的撰寫，計劃于2022年6月完成。該報告描述5G之后IMT系統的技術演進方向，包括IMT演進技術、高譜效技術及部署等。

此外，ITU計劃于2021年上半年啟動“未來技術愿景建議書”，到2023年6月完成。該建議書包含面向2030及未來的IMT系統整體目標，如應用場景、主要系統能力等。

目前，ITU尚未確定6G標準的制定計劃。

3GPP目前正在著手制定5G R17版本標準，預計從2026年開始啟動R21版本標準的制定，這將是首個版本的6G標準。此后到2030年年中，3GPP預計將凍結R23版本。

而中國已經啟動了6G技術研究，預計到2023年均處于頻譜、愿景、技術趨勢研究階段，未來將隨著ITU、3GPP等國際組織的6G研究進程進一步明確6G研究路線。

盡管全球6G研發處于早期階段，但是已經有部分研發實力雄厚的大型通信廠商和科研機構參與了6G技術研究，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不同的6G聯盟，這對未來6G標準化工作開展或產生影響。希望在ITU、3GPP等國際標準組織框架下，各國加強溝通，增強互信，推動建立統一、開放、平等的6G聯盟，共同促進6G技術的研究和標準化落地。

關于6G階段匯總

6G概念

6G，即第六代移動通信標準，也被稱為第六代移動通信技術。主要促進的就是物聯網的發展。目前，6G仍在開發階段。6G的傳輸能力可能比5G提升100倍，網絡延遲也可能從毫秒降到微秒級。

6G趨勢

6G移動信息網絡將極大地打破傳統信息交互的界限，突破信息觸達的邊界，智能無處不在，構造一個“無界，有 AI”的未來世界。

6G應用場景

6G將實現全應用場景覆蓋，除了對5G原有的應用場景繼續增強和演進，還將催生出全新的應用場景，提升生產效率，提高生活品質。

1.全息通信;2.沉浸式 XR;3.數字孿生;4.全域無縫覆蓋;5.全自動駕駛。

6G潛在核心技術

1.下一代信道編碼及調制技術;

2.新一代天線與射頻技術;

3.太赫茲無線通信技術與系統;

4.空天海地一體化通信技術;

5.軟件與開源網絡關鍵技術;

6.基于 AI 的無線通信技術;

7.區塊鏈技術;

8.動態頻譜共享技術。

2030+6G愿景

在未來2030年及以后的時代，整個世界將基于物理世界生成一個數字化的孿生虛擬世界，物理世界的人何人、人和物、物和物之間可通過數字化世界來傳遞信息與智能。6G將促使世界走向“數字孿生、智慧泛在”，實現“6G重塑世界”的宏偉目標。

當前業界主要6G研究成果

1.賽迪智庫：《6G概念及愿景白皮書》

2.中國移動研究院：《2030+愿景與需求白皮書（第二版）》

3.中國移動研究院：《2030+網絡架構展望白皮書》

4.中國移動研究院：《2030+愿景與需求白皮書（第二版）》

5.紫光展銳：《6G：無界 有AI》

6.vivo通信研究院：《6G愿景需求與挑戰》

7.vivo通信研究院：《數字生活2030+》

6G性能指標

1.速率指標：峰值速率：100Gbps—1Tbps;用戶體驗

速率：Gbps。

2.時延指標：0，1ms，接近實時處理海量數據時延。

3.流量密度：100—10000Tbps/平方公里。

4.連接數密度：最大連接密度可達1億個連接/平方公里。

5.移動性：大于1000km/h。

6.頻譜效率：200—300bps/Hz。

7.定位能力：室外1米，室內10厘米。

8.頻譜支持能力：常用載波寬帶可達到20Ghz，多載

波聚合可能實現100Ghz。

9.網絡效能：可達到200bits/J。

6G網絡需求

1.6G需要嵌入信任模型;

2.6G采用身份與位置分離的方案，主要依靠設備的私有地址;

3.6G的隱私保護將是一個關鍵推動因素;

4.6G需要進行網絡模式升級;

5.人工智能和區塊鏈可能在6G網絡中扮演重要角色。

6G給終端提出的挑戰

1.超大連接需求：例如，對人的數字化需要手機和大量可穿戴終端，對特定區域環境精準監控可能需要1平米范圍超過10個以上的終端節點。

2.豐富的終端型態：大千世界泛在連接，既需要先進的智能手機和AR/VR終端，也需要汽車、機器人、生產工廠大型設備中的終端模組，更需要大量能夠安裝到人體、衣物、建筑物、樹木甚至是昆蟲體內的微型終端。

3.成本體積功耗的持續優化：持續的對終端的成本、體積和功耗進行優化，是提高終端在物理世界滲透能力的基礎。在類似嵌入建筑物或者昆蟲體內等極端場景下，“0”功耗極簡終端是實現物理世界數字化的關鍵。

4.泛在覆蓋能力：覆蓋的可達性既包括網絡下行的無線電波的覆蓋能力，也需要保障終端上行信號在網絡側的可達性。一方面要求對終端持續的成本體積功耗的優化，另一方面又要求上行覆蓋能力提升，這一矛盾將是未來網絡“萬物互聯”的最大挑戰。