信通院杜劉通等：全球6G技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢

  ICC訊  當前，以移動(dòng)通信技術(shù)為代表的信息通信技術(shù)蓬勃發(fā)展，已成為加速數字經(jīng)濟與實(shí)體經(jīng)濟融合的重要推動(dòng)力，在推動(dòng)全球經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構變革和技術(shù)迭代創(chuàng )新方面持續發(fā)揮關(guān)鍵作用?？v觀(guān)全球，5G已進(jìn)入規?；逃秒A段。據全球移動(dòng)供應商協(xié)會(huì )統計，截至2023年5月，全球已有99 個(gè)國家和地區的254 家運營(yíng)商推出了商用5G網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。我國已建成規模較大、技術(shù)較先進(jìn)的5G網(wǎng)絡(luò )。與此同時(shí)，隨著(zhù)移動(dòng)通信技術(shù)的持續演進(jìn)，6G逐漸成為全球科技創(chuàng )新的重點(diǎn)領(lǐng)域。本文將從國際標準研究進(jìn)展、全球發(fā)展態(tài)勢、國內相關(guān)研究工作三個(gè)角度梳理全球6G發(fā)展現狀，提出推動(dòng)6G發(fā)展建議，為開(kāi)展6G研究提供有益參考。

  6G發(fā)展概述

  按照移動(dòng)通信技術(shù)“十年一代”的發(fā)展規律，6G最早將于2030年進(jìn)入商用階段。2022年3月，國際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union，ITU)正式啟動(dòng)6G研究，明確了6G國際標準工作計劃。2022年6月，ITU發(fā)布了面向2030及未來(lái)國際移動(dòng)通信(International Mobile Telecommunications，IMT)技術(shù)趨勢的報告，其中指出，未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵使能技術(shù)將包括增強型無(wú)線(xiàn)空口技術(shù)(如超大規模天線(xiàn)、新型調制編碼技術(shù)與多址接入技術(shù)等)、感知與通信融合、人工智能與通信融合、新維度無(wú)線(xiàn)通信(如智能超表面等)、高頻段(如太赫茲等)通信以及新型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構等，6G總體技術(shù)框架逐步形成。2023年6月12日至22日，ITU完成《IMT面向2030及未來(lái)發(fā)展的框架和總體目標建議書(shū)》(簡(jiǎn)稱(chēng)《建議書(shū)》)，明確了6G發(fā)展目標、典型場(chǎng)景、能力指標等內容，對后續6G技術(shù)和標準研究有重要指導作用。

  在發(fā)展目標方面，6G將推動(dòng)實(shí)現包容性、泛在連接、可持續性、創(chuàng )新、安全性/隱私性/韌性、標準化和互操作、互通性七大目標，成為更好連接物理世界和虛擬世界、承載新用戶(hù)、賦能新應用的新型數字基礎設施;在典型場(chǎng)景方面，6G將在5G三大典型場(chǎng)景的基礎上持續增強和擴展，包含沉浸式通信、超大規模連接、極高可靠低時(shí)延、人工智能與通信融合、感知與通信融合、泛在連接六大場(chǎng)景;在性能指標方面，《建議書(shū)》明確了6G的15 個(gè)關(guān)鍵能力指標，除傳統移動(dòng)通信的峰值速率、體驗速率、頻譜效率、區域流量密度、連接密度、覆蓋、移動(dòng)性、時(shí)延、可靠性等指標外，6G還將在安全性/隱私/韌性、定位、感知、智能、可持續發(fā)展、互操作等維度新增性能指標。

  筆者根據移動(dòng)通信國際標準制定的經(jīng)驗發(fā)現，ITU作為國際移動(dòng)通信標準的評估及認定機構，將在2024—2026年進(jìn)一步細化和完善6G性能指標要求，制定相應評估方法;2027年將針對制定的指標開(kāi)展候選技術(shù)方案征集，預計在2029年完成6G基礎版本標準，2030年左右啟動(dòng)6G商用部署。作為目前影響力較大的移動(dòng)通信國際標準制定組織，第三代合作伙伴計劃(The 3rd Generation Partnership Project，3GPP)在2022年6月宣布正式凍結5G移動(dòng)通信國際標準Release 17，并正式啟動(dòng)了Release 18版5G國際標準研制工作，5G標準制定進(jìn)入5G增強(5G-Advanced，5G-A)發(fā)展階段，感知與通信融合、人工智能與通信融合的部分功能將在此階段逐步實(shí)現，為后續6G標準制定奠定有力基礎。根據3GPP已公布的標準制定計劃，最早將于2025年啟動(dòng)6G有關(guān)國際標準研制工作，并預計2029年左右完成6G國際標準基礎版本。

  全球主要國家和地區6G發(fā)展情況

  美國

  美國在產(chǎn)業(yè)組織和政府等層面積極推動(dòng)6G研發(fā)合作。在產(chǎn)業(yè)組織層面，美國由電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟(Alliance for Telecommunications Industry Solutions，ATIS)牽頭成立了Next G聯(lián)盟，旨在加強6G技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )、應用等領(lǐng)域的合作。除傳統通信設備商及運營(yíng)商外，還積極吸納微軟、谷歌、英特爾等信息技術(shù)領(lǐng)域軟/硬件企業(yè)，實(shí)現從6G研發(fā)、測試到商用的全流程合作。2022年8月11日，ATIS與歐洲6G智慧網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )(6G Smart Networks and Services Industry Association，6G-IA)簽署了一份6G合作諒解備忘錄。雙方將在6G通信系統和網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域強化交流合作，開(kāi)展6G研討會(huì )、試驗等多項活動(dòng)，并計劃共同推動(dòng)全球6G統一標準的相關(guān)合作。2021年12月，Next G聯(lián)盟和韓國5G論壇宣布簽署諒解備忘錄，共同促進(jìn)下一代移動(dòng)通信方面的合作。在政府層面，2021年12月，美國通過(guò)《未來(lái)網(wǎng)絡(luò )法案》，要求美國聯(lián)邦通信委員會(huì )(Federal Communications Commission，FCC)建立6G工作組，6G工作組由政府、通信設備商、運營(yíng)商等組成，負責向美國國會(huì )提交與6G國際標準、建設部署、產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈等相關(guān)的報告。2022年1月，FCC成立了技術(shù)咨詢(xún)委員會(huì )(Technical Advisory Council，TAC)，領(lǐng)導人工智能和6G等技術(shù)的研究，重點(diǎn)關(guān)注新型頻譜共享和新型無(wú)線(xiàn)通信等技術(shù)。2023年4月，美國政府召集學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、社會(huì )組織、政府部門(mén)、參眾兩院等代表在白宮召開(kāi)6G研討會(huì )，并以美國國家安全委員會(huì )(National Security Council，NSC)名義發(fā)布關(guān)于6G設計原則的報告，在技術(shù)可信及國家安全、開(kāi)放及互操作、安全及隱私保護、成本可控及可持續發(fā)展、頻率及制造、標準及國際合作6個(gè)方面闡述了對6G設計原則的考慮，強調6G應建立在與美國及其盟友價(jià)值觀(guān)相符的技術(shù)標準之上。2023年5月，Next G聯(lián)盟發(fā)布“6G——創(chuàng )新和投資的下一個(gè)前沿”倡議書(shū)(簡(jiǎn)稱(chēng)“倡議書(shū)”)，指出6G作為下一代移動(dòng)通信技術(shù)將定義2030年以后的國際經(jīng)濟格局。倡議書(shū)認為，當前是強化政府、行業(yè)和學(xué)術(shù)界合作以保持美國未來(lái)領(lǐng)先優(yōu)勢的關(guān)鍵時(shí)刻，呼吁國會(huì )和政府充分資助已有的6G法案，并啟動(dòng)6G立法新進(jìn)程，強化美國在無(wú)線(xiàn)技術(shù)創(chuàng )新領(lǐng)域的領(lǐng)導者地位。2023年6月，美國和英國聯(lián)合發(fā)布《二十一世紀美英經(jīng)濟伙伴關(guān)系大西洋宣言》，宣布將在6G等關(guān)鍵和新興技術(shù)領(lǐng)域加強合作，包括共同制定愿景，深化在5G及6G解決方案領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng )新合作，推進(jìn)聯(lián)合研發(fā)項目。

  2.2 歐盟

  歐盟設立6G相關(guān)研發(fā)項目，加大資金投入，積極推進(jìn)6G研發(fā)。2017年，歐盟便啟動(dòng)了包括糾錯碼、信道編碼、調制技術(shù)在內的6G基礎技術(shù)研究項目。2018年，芬蘭國家技術(shù)研究中心聯(lián)合奧盧大學(xué)、諾基亞公司等實(shí)施為期8年的6G旗艦項目，計劃總投資2.9 億美元，研究?jì)热轂榘?G愿景、挑戰、應用和技術(shù)方案在內的完整6G生態(tài)系統。2020年，歐盟推出了2021—2027年的科研資助框架“歐洲地平線(xiàn)”，開(kāi)展包括下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )在內的六大關(guān)鍵技術(shù)研究，并于2021年1月正式啟動(dòng)6G旗艦項目Hexa-X，該項目為期兩年半，項目整體由諾基亞負責，愛(ài)立信為技術(shù)負責單位，此外西門(mén)子、英特爾、法國電信Orange、芬蘭阿爾托大學(xué)等在內的多家設備商、運營(yíng)商及科研機構也參與其中。Hexa-X項目包括智能連接、多網(wǎng)聚合、可持續性、全球服務(wù)覆蓋、極致體驗和安全性六大研究方向。2021年2月，歐盟通過(guò)立法提案，由歐盟聯(lián)合私營(yíng)企業(yè)資助設立“智能網(wǎng)絡(luò )和服務(wù)聯(lián)合伙伴”(Smart Network and Services Joint Undertaking，SNS-JU)項目，用于構建服務(wù)全歐洲的6G試驗性基礎設施。目前，該計劃已分別于2022年10月和2023年1月啟動(dòng)了兩批次項目。此外，歐盟成立了6G-IA作為歐洲下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )與業(yè)務(wù)研究的重要平臺，6G-IA在5G基礎設施公私合作伙伴關(guān)系(5G Infrastructure Public Private Partnership，5G-PPP)和SNS-JU中代表私營(yíng)企業(yè)，歐盟則代表公共部門(mén)。6G-IA匯聚了歐洲運營(yíng)商、制造商、研究機構、垂直行業(yè)等多方參與者，組織開(kāi)展面向超五代移動(dòng)通信(Beyond 5G，B5G)及6G的技術(shù)研發(fā)、試驗驗證、標準研制、頻譜規劃等研究。

  日本

  日本政府通過(guò)推出相關(guān)政策和設立研究項目，立足產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢推動(dòng)6G發(fā)展。2020年6月，日本總務(wù)省發(fā)布《Beyond 5G推進(jìn)戰略》，明確6G發(fā)展目標及研究開(kāi)發(fā)、知識產(chǎn)權和標準化推進(jìn)戰略。2020年底，成立B5G推進(jìn)聯(lián)盟以實(shí)現B5G標準和知識產(chǎn)權戰略及進(jìn)一步增強日本在B5G領(lǐng)域的國際競爭力。2021年10月，日本政府宣布擬放寬6G頻段試驗牌照，簡(jiǎn)化申請手續，縮短審批時(shí)間，并進(jìn)一步放寬試驗頻段范圍，提升日本本土制造商國際競爭力。2023年3月，日本總務(wù)省宣布在情報通信研究機構(National Institute of Information and Communications Technology，NICT)設立信息通信研究開(kāi)發(fā)基金，用于實(shí)施創(chuàng )新信息通信技術(shù)(Beyond 5G(6G))基金項目。該基金以成功開(kāi)發(fā)下一代信息通信基礎設施、實(shí)現30%國際市場(chǎng)份額為目標，重點(diǎn)支持以下三類(lèi)項目：一是對于具有技術(shù)優(yōu)勢、有明確海外擴張戰略及計劃并且技術(shù)相對成熟(即在假設場(chǎng)景下已開(kāi)發(fā)出初步原型樣機用于性能測試)的研發(fā)項目，基金最多可支持此類(lèi)項目一半的總研發(fā)成本，即每個(gè)項目每年可獲數十億日元(原則上不超過(guò)100 億日元)資金支持;二是對于處在研發(fā)早期階段(即技術(shù)處在概念形成及應用探索階段)，需較長(cháng)時(shí)間才能落地的項目，每年可支持1 億日元(原則上不超過(guò)10 億日元);三是對于提升無(wú)線(xiàn)電頻譜效率的研發(fā)項目，每年資助資金則取決于項目規模。

  韓國

  韓國以實(shí)現全球最早6G商用為目標，強化政府引導和產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)模式加速6G創(chuàng )新。韓國政府成立了由科學(xué)和信息通信技術(shù)部、運營(yíng)商、設備企業(yè)、研究機構等組成的6G研發(fā)戰略委員會(huì )，該委員會(huì )將負責制定韓國6G相關(guān)研究項目，定期組織召開(kāi)研討會(huì )以評估審查現有6G研發(fā)戰略中各子項計劃的進(jìn)度，以及基于實(shí)際情況調整后續策略。2021年6月，韓國科學(xué)和信息通信技術(shù)部宣布將于2025年前投入2 200 億韓元(約合人民幣12.6 億元)用于加強韓國在未來(lái)的技術(shù)競爭力，研究領(lǐng)域包括研發(fā)6G關(guān)鍵技術(shù)、研制國際標準、夯實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎三大戰略領(lǐng)域。2022年11月，韓國宣布設立面向6G服務(wù)應用的商業(yè)化研究項目，計劃于2026年進(jìn)行6G技術(shù)的早期商業(yè)化展示，并于2027年啟動(dòng)6G早期商用網(wǎng)絡(luò )部署。2023年2月，韓國發(fā)布“K-Network 2030”戰略，將原計劃2026年啟動(dòng)的6G商業(yè)化項目提前至2024年，并投入6 253 億韓元用于技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)基礎、人才培養等方面，推動(dòng)韓國6G商用從2030年提前到2028年。

  我國6G發(fā)展情況

  我國前瞻啟動(dòng)6G研究，在政策文件、技術(shù)研究、標準推進(jìn)、技術(shù)試驗等多方面采取有力舉措，扎實(shí)推動(dòng)6G發(fā)展。在政策文件方面，2021年3月至12月，我國先后發(fā)布了《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展第十四個(gè)五年規劃和2035年遠景目標綱要》《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規劃》《“十四五”數字經(jīng)濟發(fā)展規劃》《“十四五”國家信息化規劃》，提出要“前瞻布局6G網(wǎng)絡(luò )技術(shù)儲備”“開(kāi)展6G基礎理論及關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，構建6G愿景、典型應用場(chǎng)景和關(guān)鍵能力指標體系，鼓勵企業(yè)深入開(kāi)展6G潛在技術(shù)研究”“積極參與6G標準研究，形成一批6G核心研究成果”“前瞻布局第六代移動(dòng)通信(6G)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)儲備，加大6G技術(shù)研發(fā)支持力度，積極參與推動(dòng)6G國際標準化工作”“加強新型網(wǎng)絡(luò )基礎架構和6G研究，加快地面無(wú)線(xiàn)與衛星通信融合、太赫茲通信等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”。

  2019年6月，我國工業(yè)和信息化部會(huì )同國家發(fā)展和改革委員會(huì )、科學(xué)技術(shù)部指導產(chǎn)業(yè)界成立了IMT-2030(6G)推進(jìn)組(簡(jiǎn)稱(chēng)“6G推進(jìn)組”)，作為我國推進(jìn)6G發(fā)展的主要產(chǎn)業(yè)平臺，聯(lián)合產(chǎn)、學(xué)、研、用各方力量在6G愿景需求、技術(shù)研發(fā)、試驗驗證、國際合作等方面持續推動(dòng)6G發(fā)展。在愿景需求研究方面，6G推進(jìn)組先后發(fā)布《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書(shū)》等，提出6G總體愿景、典型場(chǎng)景、關(guān)鍵能力指標，展現產(chǎn)業(yè)界對6G發(fā)展目標如何發(fā)展的階段性思考，凝聚業(yè)界關(guān)于6G發(fā)展的廣泛共識。ITU于2023年6月召開(kāi)第44次會(huì )議，完成《IMT面向2030及未來(lái)發(fā)展的框架和總體目標建議書(shū)》，我國提出的5 類(lèi)典型場(chǎng)景和14 項關(guān)鍵能力指標等核心研究成果成功納入其中。技術(shù)研究方面，6G推進(jìn)組聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界開(kāi)展系統整體架構、新型無(wú)線(xiàn)技術(shù)、新型網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等6G潛在關(guān)鍵技術(shù)研究，持續發(fā)布系列研究報告，有力推動(dòng)形成6G創(chuàng )新發(fā)展共識。2022年8月，6G推進(jìn)組啟動(dòng)6G技術(shù)試驗，針對太赫茲通信、通信感知一體化、智能超表面3項無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和算力網(wǎng)絡(luò )、分布式自治網(wǎng)絡(luò )2 項網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展測試。2022年11月，啟動(dòng)面向6G的關(guān)鍵技術(shù)全球征集，針對技術(shù)跨域融合發(fā)展趨勢帶來(lái)的6G技術(shù)創(chuàng )新難度大、更新速度快等挑戰，面向全球高等院校、科研院所、科技企業(yè)、推進(jìn)組織等開(kāi)展6G潛在關(guān)鍵技術(shù)征集。同時(shí)，積極參與ITU相關(guān)研討會(huì ),輸出我國6G研究成果，支撐ITU完成面向2030及未來(lái)IMT技術(shù)趨勢的報告，推動(dòng)我國技術(shù)研究納入6G總體框架，助力全球6G技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在國際交流合作方面，6G推進(jìn)組已與歐洲6G-IA和韓國5G論壇等產(chǎn)業(yè)組織簽署了合作意向，在6G愿景需求、技術(shù)研究等領(lǐng)域開(kāi)展合作，共同發(fā)布研究成果。2022年6月，6G推進(jìn)組與6G-IA簽署6G合作備忘錄。2023年5月，6G推進(jìn)組與6G-IA共同舉辦線(xiàn)上6G主題研討會(huì )，雙方代表就6G愿景需求、技術(shù)趨勢等熱點(diǎn)議題進(jìn)行了深入交流。

  結束語(yǔ)

  當前，移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼，有助于全球經(jīng)濟和社會(huì )可持續發(fā)展。未來(lái)，可以從以下幾方面加強技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)研發(fā)。

  一是立足5G基礎推動(dòng)6G發(fā)展。移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展代際演進(jìn)明顯，6G的發(fā)展離不開(kāi)5G的堅實(shí)基礎。當前正處在5G規模應用和5G-A標準制定的關(guān)鍵時(shí)期，一方面，要進(jìn)一步凝聚產(chǎn)業(yè)力量，特別是垂直行業(yè)的力量，深挖產(chǎn)業(yè)需求，加快推動(dòng)5G在生產(chǎn)生活關(guān)鍵領(lǐng)域的深入融合應用;另一方面，要繼續強化5G-A關(guān)鍵技術(shù)研究和標準推進(jìn)，持續打造良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為6G發(fā)展筑牢基礎。

  二是強化6G潛在關(guān)鍵技術(shù)研究。產(chǎn)業(yè)代際演進(jìn)的核心動(dòng)力是關(guān)鍵技術(shù)的突破，面臨跨域融合的技術(shù)發(fā)展趨勢。要積極發(fā)揮產(chǎn)業(yè)推進(jìn)平臺作用，持續開(kāi)展面向6G的關(guān)鍵技術(shù)征集活動(dòng)，匯聚產(chǎn)、學(xué)、研、用各方面力量，從基礎技術(shù)、原創(chuàng )技術(shù)、應用技術(shù)等多個(gè)角度推動(dòng)6G理論創(chuàng )新和工程實(shí)現取得突破;同時(shí)，要注重發(fā)揮技術(shù)試驗承擔“研”與“產(chǎn)”之間橋梁的作用，用好橫向對比和縱向突破，推動(dòng)技術(shù)不斷迭代成熟，加速技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

  三是深化國際交流合作。歷經(jīng)數十年發(fā)展，移動(dòng)通信的蓬勃健康發(fā)展離不開(kāi)全球產(chǎn)業(yè)界的共同努力。要不斷深化6G技術(shù)、標準、市場(chǎng)等領(lǐng)域交流合作與協(xié)同創(chuàng )新。一方面鼓勵與國際產(chǎn)業(yè)組織、科研院所等共同開(kāi)展6G研究項目，互相參與試驗驗證，積極參與ITU、3GPP等國際標準化組織的技術(shù)和標準化交流活動(dòng)，深化全球6G創(chuàng )新共識;另一方面積極召開(kāi)全球6G發(fā)展大會(huì )等活動(dòng)，邀請國內外專(zhuān)家分享最新研究成果，推動(dòng)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷取得更廣泛共識。