文 |錢鴻生

編輯|星船知造

視覺設計：星船知造

6G網(wǎng)絡并不是在5G基礎之上的簡單升級，而是利用通過關鍵技術的突破，實現(xiàn)跨越式的全面技術提升。

6G移動通信的技術發(fā)展將會對半導體工業(yè)、電子設備制造、高端芯片研制、軟件開發(fā)、智能手機制造等上下游供應鏈和相關技術企業(yè)等帶來巨大的提升效應，助力各行業(yè)加快數(shù)字化轉型的步伐。

6G場景化應用又將催生出一大批數(shù)字經(jīng)濟實體，對于我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展包括工業(yè)自動化控制、智能城市、無人駕駛、智慧醫(yī)療、智慧農業(yè)、全息通信、生活娛樂等，都將產(chǎn)生巨大影響。

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5G時代已經(jīng)過半。從2019年5G啟航至今，中國扎實推進5G助力千行百業(yè)。目前屬于5G的時間還有至少5年。

中國數(shù)個萬億級產(chǎn)業(yè)的崛起都在5G技術的托舉下：從5G向6G邁進：芯片背后的持久戰(zhàn)

6G標準話語權的爭奪戰(zhàn)也已打響——今年美國、澳大利亞、加拿大、捷克、芬蘭、法國、日本、韓國、瑞典和英國10個國家發(fā)布聯(lián)合聲明，拉起“6G”聯(lián)盟，準備來個抱團式彎道超車。

一場6G關鍵技術的研究、測試工作已經(jīng)全面拉開競爭序幕。

作為星船知造“現(xiàn)代通信與智能網(wǎng)技術展望”系列欄目的第三輯，我們邀請星船知造資深讀者、通信行業(yè)教授級高級工程師錢鴻生博士為我們撰寫了《第六代移動通信6G關鍵技術與發(fā)展前景的研究》。

報告正文共3.1萬字，從移動通信技術迭代發(fā)展的角度出發(fā)，分析第六代移動通信6G發(fā)展的內生驅動力，全面分析6G移動通信的愿景目標、系統(tǒng)架構、主要性能參數(shù)和關鍵新技術突破的內涵，分析未來6G移動通信網(wǎng)絡新的六大場景化應用領域，盤點我國科研人員近期在6G關鍵技術研究中的一些重大突破案例。

最后就我國部署商用6G移動通信網(wǎng)絡的時間、6G資本市場的發(fā)展前景以及建立風險管控機制作了簡要的分析與研判。

上篇《3萬字告訴你全球6G走到哪一步了》。

本篇我們節(jié)選了第一章中的“國際組織6G技術標準化推進情況”；第二章中“中國工信部定義6G愿景目標”、“第六代移動通信6G場景化應用展望”；第三章“我國6G移動通信發(fā)展前景研判”中的部分內容。

也歡迎您關注“星船知造”，于后臺領取完整版白皮書。

01 三個重要時間表

1，5G-Advanced標準演進計劃時間表

5G-Advanced 不是一個可有可無的技術過渡，而是移動通信升級迭代的必經(jīng)之路，5G-Advanced的R18已經(jīng)完成，業(yè)界將2024年視為5G-Advanced的商用元年。

后續(xù)的R19、R20 版本包含通過AI優(yōu)化現(xiàn)有通信空口傳輸、網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡用戶策略、綠色網(wǎng)絡與節(jié)能、通感模型等一系列相關技術的全新解決方案，這些關鍵技術完全可能平滑過渡到6G移動通信系統(tǒng)中去。

因此，我們從現(xiàn)在起就要跟蹤5G-Advanced標準制定的過程，研究如何將我國規(guī)模巨大的5G網(wǎng)絡演進融合到未來6G網(wǎng)絡中去，充分發(fā)揮我們5G網(wǎng)絡建設的投資效益。

5G-Advanced的標準化工作將有R18、R19和R20三個版本，持續(xù)對原有5G的功能進行升級與完善，計劃到2025年完成5G-Advanced最后一個版本R20的制定工作，詳見下圖

根據(jù) 3GPP 官網(wǎng)公布的時間表來看，3GPP于2023 年就已經(jīng)同時開啟了對于6G 的研究，啟動了首個6G 標準 R21 版本技術標準的制定，大約在2028年上半年到 2030 年將凍結 R23 版本。在此過程中，預計全球在2028年下半年將會有部分6G標準的移動通信商業(yè)化試驗網(wǎng)絡的出現(xiàn)。

2，中國6G實施時間表

中國IMT-2030（6G）推進組在2023年12月的全球6G發(fā)展大會上做了題為《IMT-2030（6G）推進組研究進展》的報告，代表中國政府提出了我國發(fā)展第六代移動通信的具體時間表，如下圖所示

上述時間表顯示，我國的6G標準制定與網(wǎng)絡部署分為三個階段

第一階段：2020年到2025年概念形成階段

形成6G愿景需求及概念，突破關鍵技術，為6G國際標準奠定技術基礎。

第二階段：2025年到2029年國際標準階段

開展國際標準研究，形成全球統(tǒng)一的6G國際標準。

第三階段：2026年到2030年產(chǎn)業(yè)研發(fā)階段

全面推進產(chǎn)業(yè)研發(fā)，構建完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)，加快推進產(chǎn)業(yè)成熟，支持6G商用。

3，中國6G關鍵技術試驗三階段實施圖

2022年8月開始，在工信部的指導下，我國IMT-2030（6G）推進組正式啟動了6G關鍵技術試驗工作，該項工作分為三個階段，如下圖16所示

我國的6G關鍵技術試驗工作分為三個階段

第一階段：2022年到2025年關鍵技術試驗

第二階段：2024年到2026年技術方案試驗

第三階段：2027年到2030年系統(tǒng)組網(wǎng)試驗

其中，2023年已經(jīng)或正在試驗的6G關鍵技術領域包括：太赫茲通信、通信感知一體化、智能超表面、移動算力網(wǎng)絡、無線人工智能、分布式自治網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)服務等關鍵技術。

在我國廣大工程技術人員努力拼搏以及開展國際交流合作的基礎上，我國在相關6G標準建議和關鍵技術驗證中取得了突破性的進展，為我國的6G發(fā)展奠定了堅實的技術基礎。

02 全球最新6G專利申請排名喜憂參半

截至2023年底，根據(jù)全球6G技術專利局的研究報告，在全球貢獻的6G專利申請數(shù)量，正在以驚人的速度增長，其中中國加大對6G技術的標準化研究和關鍵技術研發(fā)力度，中國6G專利申請的內容主要涉及無線傳輸、通信技術、量子技術和人工智能等9個領域。

目前中國提交的6G專利申請量已經(jīng)高達8074件，處于全球貢獻6G標準建議的領先地位，占比為6G申請專利總數(shù)的40.3%，排名第二的是美國6G專利申請占比為35.2%。

美國作為曾經(jīng)的通信設備研發(fā)的重要力量，持續(xù)在6G技術研發(fā)和創(chuàng)新方面發(fā)力，自2019年以來，美國的6G專利申請數(shù)量持續(xù)增長，年均增長率達到13.8%。

美國6G專利申請的主體單位已經(jīng)不是傳統(tǒng)的朗訊科技與貝爾實驗室等，而是來自有強大經(jīng)濟實力和市場優(yōu)勢的新型實業(yè)主體，如高通、蘋果、谷歌、英特爾等。

美國企業(yè)本身在研發(fā)資金、芯片制造、智能手機、算力算法、人工智能和數(shù)據(jù)處理等方面具有明顯技術與人才優(yōu)勢，大有先發(fā)制人搶占6G標準與研發(fā)制高點的企圖，美國不愿意在6G領域被中國趕超，不但在國際上抹黑中國制造的通信產(chǎn)品，并試圖通過糾集部分國家組建6G聯(lián)盟，來抗衡中國在6G領域的技術優(yōu)勢，因此6G標準化和研發(fā)領域的國際競爭不容小視。

中國科學院多名院士紛紛發(fā)出警告，對美國6G研發(fā)態(tài)勢和星鏈計劃推進，我國需保持高度警覺，不能放松我國在這些領域的布局和研發(fā)。

全球6G技術專利申請排名第三是虎視眈眈的日本，占比達到9.9%，日本6G專利申請數(shù)量持續(xù)快速增長，年均增長率達到12.4%。

長期以來日本在通信設備制造、電子設備生產(chǎn)、芯片制造等領域積累了豐富的經(jīng)驗，餅在天線設計和信號處理方面具有獨特的技術優(yōu)勢。

國際電信聯(lián)盟將在2024年召開專題會議，對各國提交的6G標準建議展開討論，希望中國在6G領域的領先優(yōu)勢能在未來的6G標準化制定中發(fā)揮重要引領和主導作用。盡管中國政府已經(jīng)目前表態(tài)，希望這次第六代移動通信6G能形成全球統(tǒng)一的技術標準，但是歐洲、美國、日本等在6G加大投入虎視眈眈，實現(xiàn)6G的全球統(tǒng)一的技術標準的競爭可能會發(fā)生激烈的對抗，道路會非常曲折。

03 第六代移動通信6G場景化應用展望

2023年6月，國際電聯(lián)發(fā)布了《IMT面向2030及未來發(fā)展的框架和總體目標建議書》（ITU-R M.2160-0），對6G的使用場景做了定義：

第六代移動通信6G將預計擴展支持各種用戶、應用和新技術發(fā)展趨勢，同時為可持續(xù)的數(shù)字化轉型提供前景。

6G的使用場景設想將在5G使用場景，即增強型移動寬帶（eMBB）、超可靠和低延遲通信（URLLC）和大規(guī)模機器類型通信（mMTC）的基礎之上，擴展到更廣泛的場景化應用。

6G設想啟用新的使用場景，包括沉浸式通信、超可靠和低延遲通信、超大規(guī)模通信、無處不在的泛在連接、普惠智能與通信、綜合傳感和通信六大應用場景。

2.5.1 沉浸式通信與虛實共存

沉浸式通信或沉浸式云XR通信是一種專門技術，它涵蓋了虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）和混合現(xiàn)實（MR）等多種技術，可以讓用戶在視覺、聽覺和直觀交互中具有身臨其境的體驗，構建出一個以假亂真、虛實共存的世界。

6G網(wǎng)絡傳輸速度和極低時延性能，使得極致沉浸式云XR通信實現(xiàn)，滿足用戶的極致體驗需求。通過6G沉浸式云化XR通信，特點是將消耗資源的計算機算力轉移到云或邊緣端，并通過6G超寬帶、低延遲網(wǎng)絡與輕量級客戶端交互。

好處是能極大降低終端的制造成本和性能要求，終端將更輕便、智能，有利于極致沉浸式云XR通信的場景化應用，實現(xiàn)物理世界中人與物的高效互聯(lián)，實時精確地反映物理世界的真實狀態(tài)。

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6G的沉浸式云XR通信將在娛樂、遠程教育、遠程醫(yī)療、元宇宙、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)中有廣泛的應用前景，場景化應用潛力巨大，將助力數(shù)字經(jīng)濟實體與虛擬數(shù)字世界的深度融合和各行業(yè)的數(shù)字化轉型。

2.5.2 超可靠和低延遲的通信

6G將依靠超可靠和低延遲通信（URLLC）的持續(xù)優(yōu)化，涵蓋對可靠性和延遲有嚴格要求的特殊應用場景。適用于在工業(yè)環(huán)境中實現(xiàn)遠程自動化操作，在未來人工智能控制下對生產(chǎn)線和自動控制裝置實施遠程定位和操控。

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這種使用場景將支持增強的可靠性和較低的延遲，將重新定義智慧交通與無人駕駛的內涵，在6G提供的通信感知和空天一體技術的支撐下，完成自動駕駛的精確定位和超強感知，實現(xiàn)動態(tài)路線規(guī)劃和全程安全自動駕駛，讓無人駕駛成為常態(tài)，甚至在安全操控性能方面遠超人類的認知水平。

2.5.3 超大規(guī)模連接助力萬物互聯(lián)

6G超大規(guī)模通信是在5G機器類型通信（mMTC）的基礎上進一步的能力拓展和增強。這個使用場景涉及連接大量的設備或傳感器的超大規(guī)模連接，對象將包括部署在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的各種終端設備、智慧城市、智慧交通、智慧生活、智慧農業(yè)等場景中海量設備的互聯(lián)。

6G超大規(guī)模連接的場景特點是聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量比5G有大幅度的增加，并支持處理各種不同速率的終端。

6G網(wǎng)絡將擁有萬億級以上的超大規(guī)模設備連接的能力，并滿足亞毫秒級的時延要求，使得數(shù)據(jù)處理的質量和安全性得到極大的提高。

6G超大規(guī)模連接將采用新的技術手段，如分布式自治與數(shù)字孿生技術、通信感知一體化技術、全域覆蓋空天一體技術和人工智能技術的綜合運用。實現(xiàn)虛實共存、萬物互聯(lián)，精確實時地精確感知物理世界的細微變化，通過數(shù)據(jù)模型和標準接口，輔以自動糾錯和恢復的能力，在超大規(guī)模的指定連接中，可以根據(jù)使用情況、對不同的數(shù)據(jù)速率、不同的終端功耗和移動性要求，進行動態(tài)的調整與優(yōu)化，使得數(shù)據(jù)傳送的質量得到充分保障。

2.5.4 無處不在的泛在網(wǎng)絡連接

目前全球大多數(shù)人分布在農村和偏遠地區(qū)，由于地面通信網(wǎng)絡建設費用昂貴，國外私有企業(yè)在追逐利潤最大化的前提下，難以保障這些邊遠地區(qū)的通信。有些無人區(qū)、遠洋考察航行、空中設備都有移動通信的需求。

隨著6G網(wǎng)絡的部署，地面移動通信與包括中高軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡、高空轉接平臺、無人機在內的空間網(wǎng)絡相互融合，將構建起一個覆蓋全球化三維立體的6G通信網(wǎng)絡，為用戶提供無處不在的泛在網(wǎng)絡連接。

6G網(wǎng)絡無處不在的泛在網(wǎng)絡連接，也為廣域物聯(lián)網(wǎng)接入，應急保障通信、現(xiàn)代農業(yè)作物監(jiān)控、無人區(qū)監(jiān)控、海上應急行動、遠洋集裝箱服務等，提供高精度定位，高精度導航、高精度管控等服務。

6G網(wǎng)絡的這個使用場景將極大增強連接，彌合數(shù)字鴻溝，增進與其他系統(tǒng)廣泛的互聯(lián)互通性。

2.5.5普惠智能與通信融合交互

普惠智能與通信融合交叉是6G典型的應用場景之一，將依托6G網(wǎng)絡具有的高效分布式智能學習和邏輯推理的能力，提供人工智能與通信融合交互的通信和AI算力。可服務于特定應用場景之中，提高6G網(wǎng)絡整體的性能和先進性。6G的普惠智能與通信場景應包括數(shù)字孿生數(shù)據(jù)訓練、計算模型推理、圖像識別、多模態(tài)數(shù)據(jù)生成和預測。

典型的應用包括自動識別融合語音、人臉、手勢、物理信號等多種信息，實現(xiàn)智能邏輯判斷與智能反饋機制，利用超寬帶、低延遲、高可靠性的數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)智能體與人類的實時交互與反饋。

6G的普惠智能將滿足未來智能手機、智能終端、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設備傳感器、無人駕駛車輛、智能機器人，無人機集群、腦機接口等新型終端支持高速數(shù)據(jù)傳輸，以及實現(xiàn)不同類型智能設備間的協(xié)作和融合交互。實現(xiàn)對物理世界運行提供數(shù)據(jù)分析和決策，支撐海量數(shù)據(jù)處理，智能感知邊緣接入，負載自動調整與協(xié)調。

2.5.6 綜合傳感和通信融合創(chuàng)新

未來的6G網(wǎng)絡不再是單純的數(shù)據(jù)傳輸，而是集傳感、計算、通信為一體的綜合傳感和通信系統(tǒng)。

現(xiàn)代通信系統(tǒng)對通信感知和計算能力提出極致需求，6G通信網(wǎng)絡將憑借實時無線傳感、先進信號處理技術以及算力支撐，為準確檢測、感知分辨率、感知精度、識別、定位成像，包括速度、距離、角度。充分利用毫米波或太赫茲等更高頻段頻譜資源，有助于獲取環(huán)境信息，進而提高無線系統(tǒng)的性能，為6G通信系統(tǒng)增加了新的場景化應用維度。

6G的綜合傳感和通信不是簡單的對物體的定位服務，而是通過無線信號的反射、試驗、多普勒角度譜信息，將云端多樣的算力通過網(wǎng)絡的方式連接與協(xié)同，可以進行三維立體的追蹤與定位，支持高精度定位和傳感相關的能力，包括被測對象的距離、速度、角度的感知和成像。并用超高清射頻圖像重建目標環(huán)境，實現(xiàn)厘米級或毫米級的定位。

隨著綜合傳感和通信以及人工智能技術的進步，將計算與網(wǎng)絡的深度融合及協(xié)同感知，以及網(wǎng)絡的智能化調度，并解決算力中多方協(xié)作，對象或過程被數(shù)字化復制。這個功能在未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、無人智能汽車、多機器人協(xié)同、航天控制領域等場景中有廣泛的應用。

結束語

當前是6G概念形成與關鍵技術儲備的關鍵窗口期。我國已經(jīng)在6G相關技術的驗證和工作方面取得了一大批豐碩成果。未來6G網(wǎng)絡發(fā)展前景廣闊，但也充滿機遇和挑戰(zhàn)。要警惕全球6G標準可能發(fā)生多制式分裂的情況，進而削弱中國在6G標準和國際產(chǎn)業(yè)鏈方面的話語權。

對于投資者而言，6G發(fā)展中還存在許多不確定的因素，需要對6G技術發(fā)展有一個全面的認識，具備足夠的風險管控意識，同時需要關注行業(yè)動態(tài)和政策變化，以便及時調整投資策略和資產(chǎn)配置。

未來6G技術的發(fā)展與競爭中，我們應堅持自主創(chuàng)新與國際開放合作并行推進的策略，共同推進全球6G技術的發(fā)展和應用，中國應當為人類社會福祉和科學技術的進步做出積極的貢獻。

主要參考文獻：

[1] ITU-R."Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2030 and beyond". June 2023.

[2] ITU-R，Overview timeline for IMT towards the year 2030 andbeyond".2022.

[3] 作者錢鴻生、編輯唐曉園.《華為之外，1998-2023芯片背后的持久戰(zhàn)》[J].上海.《星船知造》.2022年9月12日.

[4] 科技部網(wǎng)站.《我國正式啟動第六代移動通信技術研發(fā)工作》.2019年11月7日.

[5] 中國IMT-2030（6）推進組官網(wǎng).

[6] 中國電信研究院.《6G愿景與技術白皮書》.2022年12月.

[7] 中國移動集團公司.《中國移動6G網(wǎng)絡架構技術白皮書》.2022年12月.

[8] 中國移動集團公司.《2023年中國價值驅動6G發(fā)展白皮書》.2023年7月。

[9] 鄧彬、李韜 、湯斌等著《基于太赫茲雷達的聲致海面微動信號檢測》[J].雷達學報.2023年8月.第 1 2 卷 第 4 期.

[10] 國務院《十四五數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃的通知》（國發(fā)〔2021〕29號）.2021年12月12日.

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