5G还没有用,马上就6G了,手机我还要换吗?

国际电联已正式启动6G网络研究,前段时间公布了6G研究时间报表,ITU计划于2021年上半年启动“未来技术愿景建议书”,于2023年6月完成。目前,工作小组尚未就6G标准的制定计划确定时间。


5G还没有用,马上就6G了,手机我还要换吗?


此前,中国移动、华为、三星等厂商均表示内部已经启动对6G技术的研究工作,工信部也要求发展5G的同时启动6G的研发,现在各国都已经启动了6G研发,下面一起看看全球6G的研发情况


各国6G发展情况


1

中国


中国已在国家层面正式启动6G研发。2019年11月3日,中国成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组,标志着中国6G研发正式启动。


技术研发方面,中国

华为公司已经开始着手研发6G技术,它将与5G技术并行推进。华为在加拿大渥太华成立了6G研发实验室,目前正处于研发早期理论交流的阶段。


在软件方面,人工智能在6G通信中将扮演重要角色。在太赫兹通信技术领域,中国华讯方舟、四创电子、亨通光电等公司也已开始布局。2019年4月26日,毫米波太赫兹产业发展联盟在北京成立。


运营商方面中国电信、中国移动和中国联通均已启动6G研发工作。中国移动和清华大学建立了战略合作关系,双方将面向6G通信网络和下一代互联网技术等重点领域进行科学研究合作。中国电信正在研究以毫米波为主频,太赫兹为次频的6G技术。中国联通开展了6G太赫兹通信技术研究。


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


技术研究方面,美国目前主要通过赞助高校开展相关研究项目,主要是开展早期的 6G 技术包含芯片的研究。


美国在空天海地一体化通信特别是卫星互联网通信方面遥遥领先。截至2020年2月底,美国太空探索技术公司(SpaceX)已顺利发射近300颗“星链”(Starlink)卫星,已成为迄今为止全世界拥有卫星数量最多的商业卫星运营商。该公司预计最早将可以在2020年中期开始在美国提供卫星互联网宽带服务。


3

韩国


韩国是最早开展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。


技术研发方面,韩国领先的通信企业已经组建了一批企业6G研究中心。韩国LG在2019年1月份便宣布设立6G实验室。6月份,韩国最大的移动运营商SK宣布与爱立信和诺基亚建立战略合作伙伴关系,共同研发6G技术。三星电子也在2019年设立了6G研究中心,计划与SK电讯合作开发6G核心技术并探索6G商业模式。


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。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。


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。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Neil McRae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。


5G还没有用,马上就6G了,手机我还要换吗?


目前全球5G发展势头非常猛,6G的研究也逐渐开始步入正轨,在学习5G的同时也要开始了解6G,这篇文章将带你认识6G,了解6G的关键技术和主要发展方向、应用场景↓↓↓↓


什么是6G?


从历史看,大约每十年移动通信就会更新换代,如今我们已进入5G时代,预计6G将在2030年左右出现。


业界认为6G总体愿景是基于5G愿景的进一步扩展和升级。


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。


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。


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。


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,AI assistant)提升用户体验。


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性能指标


6G网络将实现甚大容量与极小距离通信(VLC&TIC)、超越尽力而为与高精度通信(BBE&HPC)和融合多类通信(ManyNet),相较于5G,6G的峰值速率、用户体验速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、频谱效率、定位能力、频谱支持能力和网络能效等关键指标都有了明显的提升,具体指标对比表所示。


6G与5G关键性能指标对比

5G还没有用,马上就6G了,手机我还要换吗?


6G潜在关键技术


1

下一代信道编码及调制技术


针对各国及相关产业界愿景设想,6G网络将实现100Gbps的数据速率,使用高于275GHz频段的太赫兹(THz)频段,信道带宽也是以GHz为单位。同时面临毫米波、空间、海洋等更为复杂的业务传输场景,对底层的信道编码及调制相关技术提出新的挑战。


主要研究方向包括:新一代信道编码技术、极化多址接入系统的设计与优化、基于深度学习的信号处理技术等。


2

新一代天线与射频技术


6G系统频段可达太赫兹(THz),天线体积小型化,业界称6G系统天线将是“纳米天线”,给传统天线及射频、集成电子和新材料等领域带来颠覆性变革,赋能超大规模天线技术、一体化射频前端系统关键技术|等。


3

太赫兹无线通信技术与系统


6G的一个显著特点就是迈向太赫兹时代。当前,太赫兹通信关键技术研究还不够成熟,很多关键器件还没有研制成功,需要持续突破。


结合6G网络和业务需求,太赫兹领域主要研究内容包括:


  • 太赫兹空间和地面通信和信道传输理论:
    信道测量、建模和算法等;
  • 太赫兹信号编码调制技术:高速高精度的捕获和跟踪机制、波形&信道编码、太赫兹直接调制、太赫兹混频调制和太赫兹光电调制等;
  • 太赫兹天线和射频系统技术:新材料研发、新器件研制、太赫兹通信基带、天线关键技术、高速基带信号处理技术和集成电路设计方法等;
  • 太赫兹通信系统实验、太赫兹硬件及设备研制等。


4

空天海地一体化通信技术


业界有观点认为,6G网络是5G网络、卫星通信网络及深海远洋网络的有效集成,卫星通信网络涵盖通信、导航、遥感遥测等各个领域,实现空天海地一体化的全球连接。


5

软件与开源网络关键技术


6G网络的硬件将更为集成化、模块化和白盒化,软件将更为本地化、个性柔性化和开源化,未来网络基础设施建设和优化升级将主要依托云存储资源和软件升级,充分挖掘各类软件与系统对6G网络控制作用。


6

基于 AI 的无线通信技术


6G智能化应该是贯穿于网络端到端每一个环节的,人工智能AI将通过网络数据、业务数据、用户数据等多维数据感知学习,高效实现地面、卫星、机载等设备之间的无缝连接,并可进行实时高速切换,网络的自主管理和控制学习系统将持续得到优化升级,最终实现“无人驾驶”一样的自主自治网络。


7

区块链技术


6G网络将持续完善用户个性化制定服务,采取更为丰富的手段,针对流量管理、边缘计算等进行每个用户的智能化柔性定制服务,整个网络体系采用自动化分布架构,网络更加趋于扁平化,这就使得新兴的区块链技术备受期待。


8

动态频谱共享技术


6G的太赫兹频率特性使其网络密度骤增,动态频谱共享成为提高频谱效率、优化网络部署的重要手段。动态频谱共享采用智能化、分布式的频谱共享接入机制,通过灵活扩展频谱可用范围、优化频谱使用规则的方式,进一步满足未来 6G 系统频谱资源使用需求。


6G的应用场景


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。


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


为了给乘客提供飞机上的空中上网服务,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


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。6G通信网络在应急通信抢险、“无人区”实时监测等领域应用前景广阔。


6

智能工厂PLUS


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。


智能工厂PLUS将从需求端的客户个性化需求、行业的市场空间,到工厂交付能力、不同工厂间的协作,再到物流、供应链、产品及服务交付,形成端到端的闭环,而6G贯穿于闭关的全过程,扮演着重要角色。


7

网联机器人和自治系统


6G有助于网联机器人和自主系统的部署,无人机快递系统就是这样的一个案例。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。


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