當前6G 通信技術被視為未來十年乃至更長時間內全球最重要的綜合性數字信息基礎設施之一,其發展對于全球經濟、社會和科技的進步具有深遠影響。從經濟層面來看,6G 將成為新一輪科技革命和產業變革的關鍵驅動力,大幅提升生產方式和國際分工效率,加速產業數字化和全球經濟一體化進程。?
一、6G通信的定義與特點?
根據北京研精畢智信息咨詢調研,6G即第六代移動通信技術(6th Generation Mobile Communications),作為 5G 的升級演進版本,承載著通信領域對未來網絡連接的更高追求,被定位為 “新質生產力的核心驅動力”,有望引領人類社會步入更加智能、高效的數字時代。它不僅僅是簡單的通信速率提升,更是在通信能力、網絡架構、應用場景等多維度的全方位變革,旨在實現全域智能網絡覆蓋,構建萬物智聯的全新生態。?
從技術層面來看,6G 具備一系列令人矚目的特點,這些特點使其在未來通信領域中展現出巨大的潛力。首先,在傳輸速率方面,6G 有著質的飛躍。業內普遍預計,6G 網絡的通信能力將達到 5G 的 10 倍以上,理論峰值傳輸速率有望達到每秒 1TB(1Tbps),這意味著在 6G 時代,下載一部高清電影僅需短短數秒,相比 5G 時代進一步縮短了等待時間,能夠滿足用戶對海量數據快速傳輸的極致需求,為高清視頻、虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、擴展現實(XR)等對帶寬要求極高的應用提供堅實的網絡基礎。?
其次,在通信時延上,6G 將實現從毫秒級到微秒級的跨越,時延可降低至 0.1 毫秒甚至更低。這種超低時延特性對于一些對實時性要求極高的應用,如遠程醫療中的遠程手術、工業互聯網中的高精度實時控制、智能交通中的自動駕駛等至關重要。以遠程手術為例,6G 的超低時延能夠確保醫生的操作指令能夠實時、準確地傳輸到手術設備上,避免因時延導致的操作誤差,極大地提高手術的成功率和安全性;在自動駕駛場景中,車輛與車輛(V2V)、車輛與基礎設施(V2I)之間能夠實現近乎實時的信息交互,使車輛能夠及時對路況變化做出反應,有效減少交通事故的發生,提升交通效率。?
再者,6G 在連接數密度方面也將實現大幅提升。隨著物聯網的快速發展,未來將有海量的智能設備接入網絡,6G 能夠支持每平方公里數百萬甚至上千萬個設備的連接,滿足智能家居、智能城市、工業物聯網等領域中眾多設備同時在線通信的需求,真正實現萬物互聯,推動各行業的數字化轉型和智能化升級。例如,在智能城市中,路燈、攝像頭、垃圾桶、交通信號燈等各種城市基礎設施都可以通過 6G 網絡連接起來,實現數據的實時采集和交互,為城市的精細化管理提供有力支持;在工業物聯網中,工廠內的生產設備、傳感器、機器人等能夠無縫連接,實現生產過程的自動化、智能化控制,提高生產效率和產品質量。?
此外,6G 還具備更廣的覆蓋范圍,能夠實現全球無縫覆蓋,包括偏遠的山區、海洋、沙漠等 5G 難以觸及的區域。通過融合地面蜂窩移動通信和非地面通信(如衛星通信、高空平臺通信等),6G 構建起空天地海一體化的立體網絡架構,確保無論身處世界何處,用戶都能享受到高質量的通信服務。這對于實現全球范圍內的信息共享、促進偏遠地區的經濟發展、提升應急通信能力等具有重要意義。例如,在海洋運輸中,船舶可以通過 6G 網絡與陸地保持實時通信,實現船舶的遠程監控、導航優化和貨物追蹤;在發生自然災害時,6G 網絡能夠快速搭建應急通信系統,為救援工作提供通信保障。?
在應用場景方面,6G 將催生出更加豐富多樣的應用。除了對 5G 現有應用場景的進一步深化和拓展,如增強移動寬帶(eMBB)、海量機器類通信(mMTC)和超高可靠低時延通信(uRLLC),6G 還將引入通信與 AI 融合、通信與感知融合以及泛在互聯等全新的應用場景。在通信與 AI 融合方面,6G 網絡將具備強大的智能感知、決策和自優化能力,能夠根據用戶的需求和網絡狀態實時調整網絡資源分配,提供個性化的通信服務;在通信與感知融合方面,6G 信號不僅能夠傳輸數據,還能夠感知周圍環境的信息,實現對物體的高精度定位、識別和監測,為智能安防、智能家居、智能物流等領域帶來新的發展機遇;泛在互聯則意味著 6G 將實現人與物、物與物之間更加緊密、無處不在的連接,創造出更加智能、便捷的生活和工作環境,如全息通信、數字孿生、沉浸式云 XR 等應用將逐漸走進人們的生活,改變人們的溝通和交互方式。?
二、6G通信與5G通信的比較分析?
據研精畢智信息咨詢發布的調研報告指出,6G 作為 5G 的下一代演進技術,在技術性能和應用場景等方面都實現了顯著的升級和拓展,二者存在諸多差異。?
在技術性能上,最直觀的便是傳輸速率的巨大提升。5G 網絡的理論峰值傳輸速率可達 10Gbps,而在部分區域的實際網絡速度能夠達到 1Gbps,相比 4G 有了大幅進步,滿足了高清視頻流、在線游戲等對帶寬要求較高的應用需求。然而,6G 的傳輸速度預計至少比 5G 快 100 倍,峰值網速可達 100Gbps 甚至 1Tbps 。這一巨大的速率提升使得 6G 能夠支持更加高清、流暢的視頻內容傳輸,如 8K 甚至 16K 超高清視頻,為用戶帶來更加逼真的視覺體驗;在 VR/AR 應用中,6G 的高速率能夠實現低延遲的沉浸式交互,避免畫面卡頓和延遲,讓用戶仿佛身臨其境;對于企業級應用,如大規模數據傳輸、云計算和邊緣計算之間的數據交互等,6G 的高速率也將極大地提高工作效率,推動企業數字化轉型。?
時延方面,5G 的低時延特性已經為許多實時性應用提供了可能,其端到端時延可低至 1 毫秒,能夠滿足自動駕駛、遠程醫療會診等對時延較為敏感的應用場景。但 6G 在時延上更進一步,目標是將通信時延降低到 0.1 毫秒,是 5G 的十分之一 。這一提升對于那些對實時性要求極高的應用具有決定性意義。以遠程手術為例,5G 的時延雖然在一定程度上可以支持遠程手術的開展,但仍存在一定的風險,因為手術過程中任何微小的時延都可能導致操作誤差,影響手術效果。而 6G 的微秒級時延能夠幾乎實現實時的指令傳輸,醫生可以更加精準地控制手術器械,如同在現場操作一樣,大大提高了遠程手術的安全性和成功率;在工業自動化領域,6G 的超低時延可以實現設備之間的實時協同控制,提高生產效率和產品質量,減少生產過程中的誤差和浪費。?
在連接數密度上,5G 能夠支持每平方公里約 100 萬個設備的連接,為物聯網的發展奠定了基礎,使得智能家居、智能城市等應用成為可能。但隨著物聯網的不斷發展,未來將有更多的設備接入網絡,5G 的連接數密度逐漸難以滿足需求。6G 則能夠支持更大規模的設備連接,每平方公里可容納數百萬甚至上千萬個設備,這將進一步推動物聯網的發展,實現萬物智聯的愿景。在智能城市中,除了現有的智能設備,未來可能會有更多的傳感器、智能終端等接入網絡,用于監測環境、交通、能源等各種信息,6G 的高連接數密度能夠確保這些設備都能夠穩定、高效地與網絡通信,為城市的智能化管理提供全面的數據支持;在工業物聯網中,工廠內的大量生產設備、機器人、傳感器等都需要實時連接到網絡,6G 的高連接數密度可以滿足工廠對設備管理和生產流程優化的需求,實現智能制造。?
在覆蓋范圍上,5G 主要依賴地面基站進行組網,雖然在城市等人口密集區域能夠實現較好的覆蓋,但在偏遠地區、山區、海洋等環境下,由于基站建設難度大、成本高,覆蓋效果往往不盡如人意。而 6G 以衛星為基礎,融合了全球衛星定位系統、電信衛星系統、地球圖像衛星系統和 6G 地面網絡,構建了空天地海一體化的網絡架構,能夠實現全球無縫覆蓋 。這意味著在 6G 時代,即使是身處偏遠的海島、深山之中,或者是在遠洋航行的船舶上,用戶都能夠享受到與城市中相同質量的通信服務,真正實現了通信的無處不在。例如,對于海洋科研人員來說,6G 的全球覆蓋能力可以讓他們在遠離陸地的海洋中實時傳輸科研數據,與陸地的研究團隊保持緊密的溝通和協作;對于偏遠地區的居民,6G 可以為他們提供高速的互聯網接入,促進教育、醫療等公共服務的均等化,縮小城鄉數字鴻溝。?
從應用場景來看,5G 主要聚焦于移動互聯網和物聯網領域,推動了智慧城市、工業互聯網、智能交通等應用的初步發展。在智慧城市中,5G 網絡支持智能路燈、智能安防攝像頭等設備的連接,實現城市管理的智能化;在工業互聯網中,5G 能夠實現生產設備的遠程監控和控制,提高生產效率;在智能交通領域,5G 為車聯網提供了通信基礎,支持車輛的智能駕駛和交通流量的優化。然而,6G 在 5G 的基礎上,進一步拓展了應用邊界,引入了全息通信、數字孿生、沉浸式云 XR 等高級應用場景 。全息通信可以實現逼真的遠程面對面交流,讓人們即使相隔千里也能感受到對方的真實存在,這將對遠程辦公、遠程教育、遠程醫療等領域產生深遠影響;數字孿生技術通過在虛擬世界中構建與現實世界一一對應的模型,實現對物理實體的實時監測、分析和控制,可應用于工業制造、城市規劃、能源管理等多個領域,提高生產效率和決策的科學性;沉浸式云 XR 融合了 VR、AR 和混合現實(MR)技術,為用戶提供更加沉浸式的體驗,可廣泛應用于娛樂、教育、培訓等領域,如沉浸式游戲、虛擬課堂、虛擬培訓等,改變人們的學習和娛樂方式。?
三、6G 通信技術的發展歷程?
6G 通信技術的發展是通信領域不斷探索和創新的過程,自概念提出以來,全球各國和地區的科研機構、企業紛紛投入大量資源,推動其從理論研究逐步走向技術實現。?
2018 年被視為 6G 發展的重要起點,這一年,全球主要通信技術公司和科研機構開始對 6G 的愿景和需求進行初步探討,6G 的概念首次被提出 。隨著 5G 商用化進程的加快,各界逐漸認識到 6G 在推動未來通信發展和社會變革中的重要作用,對 6G 的期望也逐漸明確。6G 不僅被認為將在通信速度和連接能力上實現顯著提升,還被寄予厚望,希望其在推動物聯網(IoT)發展、實現萬物智聯方面發揮關鍵作用。?
2019 年,6G 研發進入實質性啟動階段。國際電信聯盟(ITU)在年底啟動了 “IMT - 2030” 項目,旨在為 6G 技術的標準制定和推廣提供指導,引領全球 6G 研發的方向。與此同時,各國政府也紛紛加大對 6G 研發的支持力度,美國、中國、日本、韓國等國家相繼成立了專門的 6G 研究機構,積極投入 6G 技術的研發。中國工信部成立了 6G 推進組 IMT - 2030,華為公司成立 6G 研發實驗室,并宣布全面布局和推進 6G 的研究工作,重點研究通信、遠程醫療、智慧教育等領域的應用;美國聯邦通訊委員會(FCC)的官員也開始在公開場合展望 6G,并推動相關政策和研究計劃的制定;日本和韓國則在政府的支持下,組織國內企業和科研機構開展 6G 技術的聯合研發。?
進入 2020 年,各大科技公司開始加速 6G 關鍵技術的研發。華為、諾基亞、三星等公司紛紛宣布了各自的 6G 研發計劃,并投入大量資源進行技術攻關。華為專注于太赫茲通信、超高速率傳輸等技術的研究,致力于突破 6G 通信中的關鍵技術瓶頸;諾基亞提出了 “6G 計劃”,旨在通過與各國科研機構的合作,共同推動 6G 技術的發展,其研究內容涵蓋了空天地海一體化通信、智能網絡等多個方面;三星則在人工智能與通信融合、新型天線技術等領域進行深入探索,為 6G 網絡的智能化和高效化提供技術支持。同年 11 月 6 日,全球首顆 6G 試驗衛星 “電子科技大學號” 搭載長征六號運載火箭在中國太原衛星發射中心成功升空,并順利進入預定軌道,標志著 6G 衛星通信技術的研究邁出了重要一步,為后續的 6G 天地一體化網絡建設提供了試驗基礎。?
2021 年,ITU 發布了 6G 愿景白皮書,詳細闡述了 6G 的技術目標和應用場景 。白皮書指出,6G 將在速率、時延、連接數量等方面實現全面突破,支持虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、遠程醫療、無人駕駛等前沿應用。同時,白皮書還強調了 6G 在環境可持續性和能源效率方面的重要性,呼吁各界在 6G 研發過程中關注綠色通信技術的發展,這為全球 6G 研發提供了重要的參考和指導,進一步明確了 6G 的發展方向和目標。?
2022 年,全球主要通信技術公司和研究機構聯合成立了 6G 聯盟,旨在通過合作加速 6G 技術的研發和推廣 。聯盟成員包括華為、諾基亞、三星、愛立信等全球領先的通信設備制造商,以及多所知名大學和研究機構。聯盟的成立標志著 6G 研發進入了一個新的階段,各方將共同致力于推動 6G 技術的標準化和商業化進程,加強技術交流與合作,共同攻克 6G 發展過程中的技術難題,促進 6G 技術在全球范圍內的廣泛應用。?
近年來,6G 技術研發取得了一系列重要進展。在太赫茲通信技術方面,紫金山實驗室實現了 1Tbps 傳輸速率,創造了全球紀錄,為 6G 高速通信提供了關鍵技術支持;在衛星組網技術方面,華為、中興等企業完成了低軌衛星與地面網絡協同驗證,拓展了網絡覆蓋能力,使 6G 能夠覆蓋深海、沙漠等偏遠區域;在 AI 深度集成方面,中國移動聯合高校研發內生智能網絡,支持實時動態資源調度,提升了網絡的智能化水平和資源利用效率。?
2024 年 9 月 13 日,由中國移動代表擔任主報告人的 6G 場景用例與需求研究項目,在澳大利亞墨爾本召開的第三代合作伙伴計劃業務與系統技術規范組全會上獲得通過,這是 3GPP 的首個 6G 標準項目,標志著全球 6G 標準化工作正式進入實質階段 。這一里程碑事件對于 6G 的發展具有重要意義,將加速 6G 技術的成熟和商用進程,推動全球 6G 產業的協同發展。?
目前,6G 技術仍處于關鍵技術攻關和標準研究階段。根據全球移動通信標準組織 3GPP 規劃及國內推進組最新披露,中國 6G 發展時間表已明確:2025 年 6 月啟動 6G 技術預研,聚焦太赫茲通信、AI 融合網絡等核心方向;2027 年前完成關鍵技術攻關,包括空天地海一體化組網、通感一體化等前沿領域;2029 年 3 月發布首個 6G 技術規范(3GPP Release 21),奠定全球統一標準基礎;預計 2030 年實現 6G 規?;逃?。隨著技術的不斷進步和全球合作的深入推進,6G 有望在未來幾年內取得更多突破,為全球通信領域帶來新的變革。
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