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Copyright (c) 2012 機電產(chǎn)品交易網(wǎng) . 版權所有 皖I(lǐng)CP備12004440號-2
移動(dòng)通信技術(shù)到目前為止經(jīng)歷了五代，從通信技術(shù)歷史發(fā)展來(lái)看，2G通信以后，大約每十年左右移動(dòng)通信技術(shù)就會(huì )更新?lián)Q代。2019年，5G通信技術(shù)進(jìn)入了規?；虡I(yè)應用前夜，2020年將面臨大規模投資建設。在此背景下，作為5G通信技術(shù)的下一代承接，6G通信技術(shù)研發(fā)的重要性就顯得愈發(fā)迫切，其實(shí)早在2017年，6G通信的初級研發(fā)便已經(jīng)開(kāi)始上路。
億歐智庫最新發(fā)布的《2020技術(shù)趨勢報告》中，通過(guò)技術(shù)篩選以及關(guān)鍵性指標測評，將6G通信技術(shù)列為2020年之后的重點(diǎn)發(fā)展趨勢。之所以6G會(huì )成為接下來(lái)的趨勢性技術(shù)，從億歐智庫的評判依據來(lái)看，主要是從通信技術(shù)的發(fā)展原理出發(fā)。
目前，5G通信的技術(shù)原理已經(jīng)趨于成熟并開(kāi)始商業(yè)化，雖然5G技術(shù)與商業(yè)場(chǎng)景的應用結合還有待大規模開(kāi)發(fā)，但從產(chǎn)業(yè)鏈整體劃分來(lái)看，此部分屬于下游場(chǎng)景應用的探索。因此，從通信技術(shù)的整體宏觀(guān)發(fā)展趨勢來(lái)看，6G更符趨勢性技術(shù)發(fā)展的基本條件。
賽道搶跑，已經(jīng)開(kāi)始
2017年9月，歐盟便最先啟動(dòng)了為期3年的6G基礎技術(shù)研究項目，主要任務(wù)是研究可用于6G通信網(wǎng)絡(luò )的下一代向前糾錯編碼技術(shù)、高級信道編碼以及信道調制技術(shù)。
2018年9月，在美國洛杉磯舉行的2018美國移動(dòng)世界大會(huì )上(MWCA)，美國聯(lián)邦通訊委員會(huì )(FCC)委員首次在公開(kāi)場(chǎng)合展望6G，其演講中提出6G將邁向太赫茲(THz)頻率，同時(shí)會(huì )引入基于區塊鏈的動(dòng)態(tài)頻段共享技術(shù)。
2019年1月，韓國LG電子公司宣布將啟動(dòng)6G通信技術(shù)的研究；3月，美國FCC決定開(kāi)放“太赫茲波(THz)”頻率段，啟動(dòng)6G研究；6月，韓國SK電信公司和諾基亞以及愛(ài)立信簽署了合作協(xié)議，三家公司將聯(lián)合開(kāi)發(fā)6G通訊技術(shù)；8月，華為在位于加拿大渥太華的研發(fā)中心里開(kāi)始6G網(wǎng)絡(luò )研究。
2019年11月，中國科技部會(huì )同發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學(xué)基金委在北京組織召開(kāi)6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì )，標志著(zhù)中國6G技術(shù)研發(fā)工作正式啟動(dòng)；日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省確定將在2020年為NEDO(日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機構)設立2200億日元的基金預算，主要用于啟動(dòng)6G研發(fā)。
在5G通信上，中國華為在技術(shù)方面占據了主導權，美國、日本、韓國等國家并不具備相關(guān)優(yōu)勢，因此便想通過(guò)6G研發(fā)，進(jìn)行跨越式發(fā)展并進(jìn)行趕超。所以從世界通信市場(chǎng)上來(lái)看，6G賽道的搶跑已經(jīng)開(kāi)始。
原理概念，由點(diǎn)突破
技術(shù)原理方面，5G與6G的差別究竟在哪里？首先要從美國FCC決定通過(guò)開(kāi)放“太赫茲波(THz)”頻率段研究6G說(shuō)起。太赫茲實(shí)際上是一個(gè)頻率單位，太赫茲波是指頻率在0.1~10 THz范圍內的電磁波，波長(cháng)在0.03～3mm之間，1太赫茲(THz)等于1000吉赫茲(GHz)。
太赫茲在長(cháng)波段與毫米波相重合，在短波段與紅外光相重合，太赫茲波在整個(gè)電磁波譜中處在微波與紅外波之間，兼有微波和光波的特性，是一個(gè)非常特殊的存在。正是因為其特殊性，使其在高速無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域具有頻譜資源寬、高速數據傳輸能力強、通信跟蹤能力和抗干擾能力強、穿透性強等特點(diǎn)，是大容量數據實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳輸最有效的技術(shù)手段。
更通俗來(lái)講，目前我國三大運營(yíng)商的4G主力頻段位于1.8GHz-2.7GHz之間，5G的主流頻段則在3GHz-6GHz之間，都屬于毫米波范圍。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的速度要想更快，帶寬和頻率就要不斷提升，這就意味著(zhù)6G網(wǎng)絡(luò )必然要使用更高的頻段來(lái)承載，并超出毫米波范圍。目前國際電聯(lián)已將0.3THz~3THz的頻段定義為太赫茲輻射，相比其原有定義范圍更小，更適合6G通信應用。
除此之外，全球首份6G白皮書(shū)對6G網(wǎng)絡(luò )提出的核心關(guān)鍵指標還包括：峰值傳輸速率達到100Gbps(吉比特每秒)–1Tbps(太比特每秒)；室內定位精度達到10厘米，室外為1米；無(wú)線(xiàn)電延遲0.1毫秒；通信設備中斷機率小于百萬(wàn)分之一；連接設備密度達到每立方米過(guò)百個(gè)。
然而，如果要實(shí)現目前所提出的6G初級指標，就需要新的收發(fā)機架構和計算模式。同時(shí)，現在5G所使用的大規模多輸入多輸出(MIMO)天線(xiàn)的能效也將面臨巨大的挑戰，所以對于半導體、光學(xué)材料來(lái)說(shuō)將是一個(gè)不小的改變，但這也為新材料、新技術(shù)的出現使用提供了新機會(huì )。
比如日本電報電話(huà)公司(簡(jiǎn)寫(xiě)為NTT)最新提出了“ IOWN”構想，全稱(chēng)為“ Innovative Optical&Wireless Network”，即半導體、個(gè)?人電腦、服務(wù)器、傳輸系統等設備的信息流通完全由光來(lái)承擔，以此支撐6G的信息處理，通過(guò)光半導體使通信電力消耗減少到現在的100分之1。美國InterDigital公司在首屆6G峰會(huì )上展示了超低功耗、無(wú)電池傳感器技術(shù)，并提出了一些超低功耗對制造工藝、材料的要求。
由于6G通信目前仍處于研發(fā)初期，并無(wú)完整統一的技術(shù)應用方案，韓國移動(dòng)通訊運營(yíng)商SK電訊最先提出了 “太赫茲+去蜂窩化結構+高空無(wú)線(xiàn)平臺”的技術(shù)方案；美國貝爾實(shí)驗室也提出了“太赫茲+網(wǎng)絡(luò )切片”的技術(shù)路線(xiàn)；華為在加拿大渥太華啟動(dòng)6G網(wǎng)絡(luò )研究后，提出了6G時(shí)代通過(guò)大腦意念控制聯(lián)網(wǎng)物品，以及利用WIFI、基站進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電等概念。
以上方案在技術(shù)細節上都需要長(cháng)時(shí)間試驗驗證，不過(guò)，從方案路線(xiàn)上可以看出，6G技術(shù)將朝著(zhù)海陸空全方位一體化網(wǎng)絡(luò )覆蓋發(fā)展。
商業(yè)應用，深化創(chuàng )新
5G技術(shù)雖然定義了eMBB(增強型移動(dòng)寬帶)、uRLLC(超高可靠與低延遲的通信)和mMTC(大規模機器類(lèi)通信)三大應用場(chǎng)景。但是，從具體的商業(yè)垂直場(chǎng)景覆蓋來(lái)看，5G網(wǎng)絡(luò )還是很難做到全球化、全天候輻射。
因此，從商業(yè)角度來(lái)看，6G通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)將會(huì )加強現有遠程教育、遠程醫療、遠程辦公、遠程操控等領(lǐng)域的應用；無(wú)所不在的全覆蓋網(wǎng)絡(luò )推動(dòng)聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)駕駛安全可靠運行，包括自動(dòng)駕駛汽車(chē)、飛行器、船只等將使客運出行和運輸物流變得更加智能高效。
同時(shí)，在全球衛星系統的聯(lián)動(dòng)支持下，空天地一體化網(wǎng)絡(luò )還能實(shí)現天氣預測、自然災害預警等，催生海量應用場(chǎng)景誕生。而到那時(shí)，VR(虛擬現實(shí))、AR(增強現實(shí))和MR(混合現實(shí))技術(shù)將合并到XR(擴展現實(shí))技術(shù)中，通過(guò)可穿戴設備產(chǎn)生感知錯覺(jué)的交互機制，從而實(shí)現全新的商業(yè)化場(chǎng)景應用，催生新的商業(yè)經(jīng)濟模式。
按通信技術(shù)發(fā)展規律來(lái)看，6G網(wǎng)絡(luò )的商業(yè)化應用至少在2027-2030年之間。但在通信主導權爭奪日益激烈以及新技術(shù)更新迭代迅猛的當下，不排除技術(shù)方面的突破從而加速6G到來(lái)。5G時(shí)代下，各方主角還未唱罷退場(chǎng)，6G的“戰爭”硝煙卻已然打響。
億歐智庫最新發(fā)布的《2020技術(shù)趨勢報告》中，通過(guò)技術(shù)篩選以及關(guān)鍵性指標測評，將6G通信技術(shù)列為2020年之后的重點(diǎn)發(fā)展趨勢。之所以6G會(huì )成為接下來(lái)的趨勢性技術(shù)，從億歐智庫的評判依據來(lái)看，主要是從通信技術(shù)的發(fā)展原理出發(fā)。
目前，5G通信的技術(shù)原理已經(jīng)趨于成熟并開(kāi)始商業(yè)化，雖然5G技術(shù)與商業(yè)場(chǎng)景的應用結合還有待大規模開(kāi)發(fā)，但從產(chǎn)業(yè)鏈整體劃分來(lái)看，此部分屬于下游場(chǎng)景應用的探索。因此，從通信技術(shù)的整體宏觀(guān)發(fā)展趨勢來(lái)看，6G更符趨勢性技術(shù)發(fā)展的基本條件。
賽道搶跑，已經(jīng)開(kāi)始
2017年9月，歐盟便最先啟動(dòng)了為期3年的6G基礎技術(shù)研究項目，主要任務(wù)是研究可用于6G通信網(wǎng)絡(luò )的下一代向前糾錯編碼技術(shù)、高級信道編碼以及信道調制技術(shù)。
2018年9月，在美國洛杉磯舉行的2018美國移動(dòng)世界大會(huì )上(MWCA)，美國聯(lián)邦通訊委員會(huì )(FCC)委員首次在公開(kāi)場(chǎng)合展望6G，其演講中提出6G將邁向太赫茲(THz)頻率，同時(shí)會(huì )引入基于區塊鏈的動(dòng)態(tài)頻段共享技術(shù)。
2019年1月，韓國LG電子公司宣布將啟動(dòng)6G通信技術(shù)的研究；3月，美國FCC決定開(kāi)放“太赫茲波(THz)”頻率段，啟動(dòng)6G研究；6月，韓國SK電信公司和諾基亞以及愛(ài)立信簽署了合作協(xié)議，三家公司將聯(lián)合開(kāi)發(fā)6G通訊技術(shù)；8月，華為在位于加拿大渥太華的研發(fā)中心里開(kāi)始6G網(wǎng)絡(luò )研究。
2019年11月，中國科技部會(huì )同發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學(xué)基金委在北京組織召開(kāi)6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì )，標志著(zhù)中國6G技術(shù)研發(fā)工作正式啟動(dòng)；日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省確定將在2020年為NEDO(日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機構)設立2200億日元的基金預算，主要用于啟動(dòng)6G研發(fā)。
在5G通信上，中國華為在技術(shù)方面占據了主導權，美國、日本、韓國等國家并不具備相關(guān)優(yōu)勢，因此便想通過(guò)6G研發(fā)，進(jìn)行跨越式發(fā)展并進(jìn)行趕超。所以從世界通信市場(chǎng)上來(lái)看，6G賽道的搶跑已經(jīng)開(kāi)始。
原理概念，由點(diǎn)突破
技術(shù)原理方面，5G與6G的差別究竟在哪里？首先要從美國FCC決定通過(guò)開(kāi)放“太赫茲波(THz)”頻率段研究6G說(shuō)起。太赫茲實(shí)際上是一個(gè)頻率單位，太赫茲波是指頻率在0.1~10 THz范圍內的電磁波，波長(cháng)在0.03～3mm之間，1太赫茲(THz)等于1000吉赫茲(GHz)。
太赫茲在長(cháng)波段與毫米波相重合，在短波段與紅外光相重合，太赫茲波在整個(gè)電磁波譜中處在微波與紅外波之間，兼有微波和光波的特性，是一個(gè)非常特殊的存在。正是因為其特殊性，使其在高速無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域具有頻譜資源寬、高速數據傳輸能力強、通信跟蹤能力和抗干擾能力強、穿透性強等特點(diǎn)，是大容量數據實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳輸最有效的技術(shù)手段。
更通俗來(lái)講，目前我國三大運營(yíng)商的4G主力頻段位于1.8GHz-2.7GHz之間，5G的主流頻段則在3GHz-6GHz之間，都屬于毫米波范圍。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的速度要想更快，帶寬和頻率就要不斷提升，這就意味著(zhù)6G網(wǎng)絡(luò )必然要使用更高的頻段來(lái)承載，并超出毫米波范圍。目前國際電聯(lián)已將0.3THz~3THz的頻段定義為太赫茲輻射，相比其原有定義范圍更小，更適合6G通信應用。
除此之外，全球首份6G白皮書(shū)對6G網(wǎng)絡(luò )提出的核心關(guān)鍵指標還包括：峰值傳輸速率達到100Gbps(吉比特每秒)–1Tbps(太比特每秒)；室內定位精度達到10厘米，室外為1米；無(wú)線(xiàn)電延遲0.1毫秒；通信設備中斷機率小于百萬(wàn)分之一；連接設備密度達到每立方米過(guò)百個(gè)。
然而，如果要實(shí)現目前所提出的6G初級指標，就需要新的收發(fā)機架構和計算模式。同時(shí)，現在5G所使用的大規模多輸入多輸出(MIMO)天線(xiàn)的能效也將面臨巨大的挑戰，所以對于半導體、光學(xué)材料來(lái)說(shuō)將是一個(gè)不小的改變，但這也為新材料、新技術(shù)的出現使用提供了新機會(huì )。
比如日本電報電話(huà)公司(簡(jiǎn)寫(xiě)為NTT)最新提出了“ IOWN”構想，全稱(chēng)為“ Innovative Optical&Wireless Network”，即半導體、個(gè)?人電腦、服務(wù)器、傳輸系統等設備的信息流通完全由光來(lái)承擔，以此支撐6G的信息處理，通過(guò)光半導體使通信電力消耗減少到現在的100分之1。美國InterDigital公司在首屆6G峰會(huì )上展示了超低功耗、無(wú)電池傳感器技術(shù)，并提出了一些超低功耗對制造工藝、材料的要求。
由于6G通信目前仍處于研發(fā)初期，并無(wú)完整統一的技術(shù)應用方案，韓國移動(dòng)通訊運營(yíng)商SK電訊最先提出了 “太赫茲+去蜂窩化結構+高空無(wú)線(xiàn)平臺”的技術(shù)方案；美國貝爾實(shí)驗室也提出了“太赫茲+網(wǎng)絡(luò )切片”的技術(shù)路線(xiàn)；華為在加拿大渥太華啟動(dòng)6G網(wǎng)絡(luò )研究后，提出了6G時(shí)代通過(guò)大腦意念控制聯(lián)網(wǎng)物品，以及利用WIFI、基站進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電等概念。
以上方案在技術(shù)細節上都需要長(cháng)時(shí)間試驗驗證，不過(guò)，從方案路線(xiàn)上可以看出，6G技術(shù)將朝著(zhù)海陸空全方位一體化網(wǎng)絡(luò )覆蓋發(fā)展。
商業(yè)應用，深化創(chuàng )新
5G技術(shù)雖然定義了eMBB(增強型移動(dòng)寬帶)、uRLLC(超高可靠與低延遲的通信)和mMTC(大規模機器類(lèi)通信)三大應用場(chǎng)景。但是，從具體的商業(yè)垂直場(chǎng)景覆蓋來(lái)看，5G網(wǎng)絡(luò )還是很難做到全球化、全天候輻射。
因此，從商業(yè)角度來(lái)看，6G通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)將會(huì )加強現有遠程教育、遠程醫療、遠程辦公、遠程操控等領(lǐng)域的應用；無(wú)所不在的全覆蓋網(wǎng)絡(luò )推動(dòng)聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)駕駛安全可靠運行，包括自動(dòng)駕駛汽車(chē)、飛行器、船只等將使客運出行和運輸物流變得更加智能高效。
同時(shí)，在全球衛星系統的聯(lián)動(dòng)支持下，空天地一體化網(wǎng)絡(luò )還能實(shí)現天氣預測、自然災害預警等，催生海量應用場(chǎng)景誕生。而到那時(shí)，VR(虛擬現實(shí))、AR(增強現實(shí))和MR(混合現實(shí))技術(shù)將合并到XR(擴展現實(shí))技術(shù)中，通過(guò)可穿戴設備產(chǎn)生感知錯覺(jué)的交互機制，從而實(shí)現全新的商業(yè)化場(chǎng)景應用，催生新的商業(yè)經(jīng)濟模式。
按通信技術(shù)發(fā)展規律來(lái)看，6G網(wǎng)絡(luò )的商業(yè)化應用至少在2027-2030年之間。但在通信主導權爭奪日益激烈以及新技術(shù)更新迭代迅猛的當下，不排除技術(shù)方面的突破從而加速6G到來(lái)。5G時(shí)代下，各方主角還未唱罷退場(chǎng)，6G的“戰爭”硝煙卻已然打響。
