导读：

近日，中国电子信息产业发展研究院发布了《6G概念及愿景白皮书》（以下简称：白皮书），分别从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研究进展等方面展开讨论,并提出加快我国推进6G研发的相关建议。

本文关键词

6G在国际电联制定标准时称之为：“2030网络”（IMT-2030标准）

白皮书指出：虽然ITU目前尚未制定6G标准,但根据资料显示,2019年5月ITU探讨过IMT-2030标准（“2030网络”）,认为IMT-2030旨在提供革命性的新用户体验,每用户的连接速度在Tbits/s范围内,并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,将是一个多种不同网络构成的混合网络,包括固定、移动蜂窝、高空平台、卫星和其他尚待定义的网络,可认为IMT-2030是5G的升级。

5G的核心目标是满足个人用户，向行业应用、工业级发展

白皮书指出：5G的目标是在满足个人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产业型应用的升级。

6G将克服5G结构性的限制，应用场景更加广阔

白皮书指出：为了克服5G应对新挑战的性能限制,需要开发具有新功能特性的6G无线系统。一方面,6G要实现对传统蜂窝网络所有功能的融合,例如支持网络致密化、高吞吐量、高可靠性、低能耗以及大规模连接。另一方面,6G将运用新技术实现服务和业务的拓展,包括AI、智能可穿戴设备、自动驾驶汽车、扩展现实(XR)和3D投影等。

从5G走向6G:打通虚实空间泛在智联的统一网络

白皮书指出：自上世纪80年代以来,移动通信基本上以十年为周期出现新一代革命性技术,持续加快信息产业的迭代升级,不断推动经济社会的繁荣发展,如今已成为连接人类社会不可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个人消费市场,5G则以更快的传输速度、超低的时延、更低功耗及海量连接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、边缘计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。

6G总体愿景分为5大角度

报告认为：6G将是基于5G愿景的进一步扩展和升级。

1. 从网络接入方式看, 6G将包含多样化的接入网,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。

2. 从网络覆盖范围看, 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覆盖。

3. 从网络性能指标看, 6G无论是传输速率、端到端时延、可靠性、连接数密度、频谱效率、网络能效等方面都会有大的提升,从而满足各种垂直行业多样化的网络需求。

4. 从网络智能化程度看, 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,AIassistant)提升用户体验。

5. 从网络服务的边界看, 6G的服务对象将从物理世界的人、机、物拓展至虚拟世界的“境”,通过物理世界和虚拟世界的连接,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

报告认为：6G未来将以5G提出的三大应用场景(大带宽,海量连接,超低延迟)为基础,不断通过技术创新来提升性能和优化体验,并且进一步将服务的边界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。

白皮书展望了6G的七大应用场景：

1. 人体数字孪生；

随着6G技术的到来,以及生物科学、材料科学、生物电子医学等交叉学科的进一步成熟,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、情绪状态等进行精确实时的“镜像映射”,形成一个完整人体的虚拟世界的精确复制品,进而实现人体个性化健康数据的实时监测。

2.空中高速上网；

如采用地面基站模式,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机动性、多普勒频移、频繁切换以及基站覆盖范围不够广等带来的挑战。如采用卫星通信模式,空中上网服务质量可以相对得到保障,但是成本太高。为了解决这一难题,6G将采用全新的通信技术以及超越“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。

3.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。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、味觉乃至情感将通过高保真XR充分被调动,用户将不再受到时间和地点的限制,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浸式的全息体验。

4.新型智慧城市群；

作为城市群的基础设施之一,6G将采用统一网络架构,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,采用网络虚拟化技术、软件定义网络和网络切片等技术将物理网络和逻辑网络分离。人工智能(AI)深度融入6G系统,将在高效传输、无缝组网、内生安全、大规模部署、自动维护等多个层面得到实际应用。

5.全域应急通信抢险；

6G将由地基、海基、空基和天基网络构建成分布式跨地域、跨空域、跨海域的空—天—海—地一体化网络。到2030年以后,“泛在连接”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,实现全域无缝覆盖。依托其覆盖范围广、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

6.智能工厂PLUS；

利用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、零部件等运行数据进行实时采集,利用边缘计算和AI等技术,在终端侧直接进行数据监测,并且能够实时下达执行命令。6G中引入了区块链技术,智能工厂所有终端之间可以直接进行数据交互,而不需要经过云中心,实现去中心化操作,提升生产效率。不仅限于工厂内,6G可保障对整个产品生命周期的全连接。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,智能装备的组合同样可根据生产线的需求进行灵活调整和快速部署,从而能够主动适应制造业个人化、定制化C2B的大趋势。

7.网联机器人和自治系统；

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。自动驾驶汽车通过各种传感器来感知周围环境,如光探测和测距(LiDAR)、雷达、GPS、声纳、里程计和惯性测量装置。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连接(vehicletoserver)。

076G网络性能指标及潜在关键技术

白皮书预测：6G性能指标：6G比5G的传输速度再提升10-100倍。其他主要指标也有较大提升。

图来源于：中国电子信息产业发展研究院

国际各国对6G的动态和投入

白皮书还总结了国际电联及各主要国家关于6G的动态：

1. 国际电信联盟无线电通信部门

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次国际电信联盟无线电通信部门5D工作组(ITU-RWP5D)会议上,面向2030及6G的研究工作正式启动。

本次会议初步形成了6G研究时间表,包括未来技术趋势研究报告、未来技术展望建议等重要规划节点。ITU将着手编写“未来技术趋势报告”,并定于2022年6月完成。本报告描述了5G之后IMT系统的技术演进方向,包括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。该建议书包含了面向2030年及之后IMT系统的总体目标,如应用场景、主要系统能力等。目前,ITU尚未确定6G标准的制定计划。

2. 美国

早在2018年,美国联邦通信委员会(FCC)官员就对6G系统进行了展望。2018年9月,美国FCC官员首次在公开场合展望6G技术,提出6G将使用太赫兹频段,6G基站容量将可达到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利用的需求,基于区块链的动态频谱共享技术将成为发展趋势。

2019年,美国决定开放部分太赫兹频段,推动6G技术的研发实验。2019年初,美国总统特朗普公开表示要加快美国6G技术的发展。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。

3. 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,任务是定义6G及其用例/应用以及开发6G核心技术。韩国总统文在寅在2019年6月访问芬兰时达成协议,两国将合作开发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,韩国政府和企业将共同投资9760亿韩元。韩国6G研发项目目前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公布的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。

4. 日本

日本计划通过官民合作制定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。日本经济产业省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材料领域全球领先优势明显,这是其发展6G的独特优势。广岛大学与信息通信研究机构(NICT)及松下公司合作,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)集团旗下的设备技术实验室利用磷化铟(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,目前存在的主要问题是传输距离极短,距离真正的商用还有相当长的一段距离。NTT集团于2019年6月份提出了名为“IOWN”的构想,希望该构想能成为全球标准。同时,NTT还与索尼、英特尔三家公司在6G网络研发上合作,将于2030年前后推出这一网络技术。

5. 英国

英国是全球较早开展6G研究的国家之一,产业界对6G系统进行了初步展望。2019年6月,英国电信集团(BT)首席网络架构师NeilMcRae预计6G将在2025年得到商用,特征包括“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”、可飞行的传感器等。

6. 芬兰

芬兰信息技术走在世界前列,在大力推广5G技术的同时,率先发布了全球首份6G白皮书,对于6G愿景和技术应用进行了系统展望。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峰会专家的观点,奥卢大学发布了全球首份6G白皮书,提出6G将在2030年左右部署,6G服务将无缝覆盖全球,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、连接密度等关键指标。

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)技术研究中心合作开展了“6Genesis——支持6G的无线智能社会与生态系统”项目,将在未来8年投入超过2.5亿欧元的资金。

说明：以上信息、数据来源：中国电子信息产业发展研究院”《6G概念及愿景白皮书》

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