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Copyright (c) 2012 機(jī)電產(chǎn)品交易網(wǎng) . 版權(quán)所有 皖I(lǐng)CP備12004440號(hào)-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(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用前夜，2020年將面臨大規(guī)模投資建設(shè)。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(jí)研發(fā)便已經(jīng)開始上路。
億歐智庫(kù)最新發(fā)布的《2020技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告》中，通過技術(shù)篩選以及關(guān)鍵性指標(biāo)測(cè)評(píng)，將6G通信技術(shù)列為2020年之后的重點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)。之所以6G會(huì)成為接下來的趨勢(shì)性技術(shù)，從億歐智庫(kù)的評(píng)判依據(jù)來看，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)趨于成熟并開始商業(yè)化，雖然5G技術(shù)與商業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用結(jié)合還有待大規(guī)模開發(fā)，但從產(chǎn)業(yè)鏈整體劃分來看，此部分屬于下游場(chǎng)景應(yīng)用的探索。因此，從通信技術(shù)的整體宏觀發(fā)展趨勢(shì)來看，6G更符趨勢(shì)性技術(shù)發(fā)展的基本條件。
賽道搶跑，已經(jīng)開始
2017年9月，歐盟便最先啟動(dòng)了為期3年的6G基礎(chǔ)技術(shù)研究項(xiàng)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(cuò)編碼技術(shù)、高級(jí)信道編碼以及信道調(diào)制技術(shù)。
2018年9月，在美國(guó)洛杉磯舉行的2018美國(guó)移動(dòng)世界大會(huì)上(MWCA)，美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)委員首次在公開場(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(qū)塊鏈的動(dòng)態(tài)頻段共享技術(shù)。
2019年1月，韓國(guó)LG電子公司宣布將啟動(dòng)6G通信技術(shù)的研究；3月，美國(guó)FCC決定開放“太赫茲波(THz)”頻率段，啟動(dòng)6G研究；6月，韓國(guó)SK電信公司和諾基亞以及愛立信簽署了合作協(xié)議，三家公司將聯(lián)合開發(fā)6G通訊技術(shù)；8月，華為在位于加拿大渥太華的研發(fā)中心里開始6G網(wǎng)絡(luò)研究。
2019年11月，中國(guó)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6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì)，標(biāo)志著中國(guó)6G技術(shù)研發(fā)工作正式啟動(dòng)；日本經(jīng)濟(jì)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)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu))設(shè)立2200億日元的基金預(yù)算，主要用于啟動(dòng)6G研發(fā)。
在5G通信上，中國(guó)華為在技術(shù)方面占據(jù)了主導(dǎo)權(quán)，美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家并不具備相關(guān)優(yōu)勢(shì)，因此便想通過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)上來看，6G賽道的搶跑已經(jīng)開始。
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(guó)FCC決定通過開放“太赫茲波(THz)”頻率段研究6G說起。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(nèi)的電磁波，波長(zhǎng)在0.03～3mm之間，1太赫茲(THz)等于1000吉赫茲(GHz)。
太赫茲在長(zhǎng)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?yàn)槠涮厥庑裕蛊湓诟咚贌o(wú)線通信領(lǐng)域具有頻譜資源寬、高速數(shù)據(jù)傳輸能力強(qiáng)、通信跟蹤能力和抗干擾能力強(qiáng)、穿透性強(qiáng)等特點(diǎn)，是大容量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸最有效的技術(shù)手段。
更通俗來講，目前我國(guó)三大運(yùn)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6G網(wǎng)絡(luò)必然要使用更高的頻段來承載，并超出毫米波范圍。目前國(guó)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(yīng)用。
除此之外，全球首份6G白皮書對(duì)6G網(wǎng)絡(luò)提出的核心關(guān)鍵指標(biāo)還包括：峰值傳輸速率達(dá)到100Gbps(吉比特每秒)–1Tbps(太比特每秒)；室內(nèi)定位精度達(dá)到10厘米，室外為1米；無(wú)線電延遲0.1毫秒；通信設(shè)備中斷機(jī)率小于百萬(wàn)分之一；連接設(shè)備密度達(dá)到每立方米過百個(gè)。
然而，如果要實(shí)現(xiàn)目前所提出的6G初級(jí)指標(biāo)，就需要新的收發(fā)機(jī)架構(gòu)和計(jì)算模式。同時(shí)，現(xiàn)在5G所使用的大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)天線的能效也將面臨巨大的挑戰(zhàn)，所以對(duì)于半導(dǎo)體、光學(xué)材料來說將是一個(gè)不小的改變，但這也為新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)使用提供了新機(jī)會(huì)。
比如日本電報(bào)電話公司(簡(jiǎn)寫為NTT)最新提出了“ IOWN”構(gòu)想，全稱為“ Innovative Optical&Wireless Network”，即半導(dǎo)體、個(gè)?人電腦、服務(wù)器、傳輸系統(tǒng)等設(shè)備的信息流通完全由光來承擔(dān)，以此支撐6G的信息處理，通過光半導(dǎo)體使通信電力消耗減少到現(xiàn)在的100分之1。美國(guó)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(duì)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(tǒng)一的技術(shù)應(yīng)用方案，韓國(guó)移動(dòng)通訊運(yùn)營(yíng)商SK電訊最先提出了 “太赫茲+去蜂窩化結(jié)構(gòu)+高空無(wú)線平臺(tái)”的技術(shù)方案；美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室也提出了“太赫茲+網(wǎng)絡(luò)切片”的技術(shù)路線；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)線充電等概念。
以上方案在技術(shù)細(xì)節(jié)上都需要長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)驗(yàn)證，不過，從方案路線上可以看出，6G技術(shù)將朝著海陸空全方位一體化網(wǎng)絡(luò)覆蓋發(fā)展。
商業(yè)應(yīng)用，深化創(chuàng)新
5G技術(shù)雖然定義了eMBB(增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶)、uRLLC(超高可靠與低延遲的通信)和mMTC(大規(guī)模機(jī)器類通信)三大應(yīng)用場(chǎng)景。但是，從具體的商業(yè)垂直場(chǎng)景覆蓋來看，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)角度來看，6G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)加強(qiáng)現(xiàn)有遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程操控等領(lǐng)域的應(yīng)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(yùn)行，包括自動(dòng)駕駛汽車、飛行器、船只等將使客運(yùn)出行和運(yùn)輸物流變得更加智能高效。
同時(shí)，在全球衛(wèi)星系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)支持下，空天地一體化網(wǎng)絡(luò)還能實(shí)現(xiàn)天氣預(yù)測(cè)、自然災(zāi)害預(yù)警等，催生海量應(yīng)用場(chǎng)景誕生。而到那時(shí)，VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))和MR(混合現(xiàn)實(shí))技術(shù)將合并到XR(擴(kuò)展現(xiàn)實(shí))技術(shù)中，通過可穿戴設(shè)備產(chǎn)生感知錯(cuò)覺的交互機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)全新的商業(yè)化場(chǎng)景應(yīng)用，催生新的商業(yè)經(jīng)濟(jì)模式。
按通信技術(shù)發(fā)展規(guī)律來看，6G網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化應(yīng)用至少在2027-2030年之間。但在通信主導(dǎo)權(quán)爭(zhēng)奪日益激烈以及新技術(shù)更新迭代迅猛的當(dāng)下，不排除技術(shù)方面的突破從而加速6G到來。5G時(shí)代下，各方主角還未唱罷退場(chǎng)，6G的“戰(zhàn)爭(zhēng)”硝煙卻已然打響。
億歐智庫(kù)最新發(fā)布的《2020技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告》中，通過技術(shù)篩選以及關(guān)鍵性指標(biāo)測(cè)評(píng)，將6G通信技術(shù)列為2020年之后的重點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)。之所以6G會(huì)成為接下來的趨勢(shì)性技術(shù)，從億歐智庫(kù)的評(píng)判依據(jù)來看，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)趨于成熟并開始商業(yè)化，雖然5G技術(shù)與商業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用結(jié)合還有待大規(guī)模開發(fā)，但從產(chǎn)業(yè)鏈整體劃分來看，此部分屬于下游場(chǎng)景應(yīng)用的探索。因此，從通信技術(shù)的整體宏觀發(fā)展趨勢(shì)來看，6G更符趨勢(shì)性技術(shù)發(fā)展的基本條件。
賽道搶跑，已經(jīng)開始
2017年9月，歐盟便最先啟動(dòng)了為期3年的6G基礎(chǔ)技術(shù)研究項(xiàng)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(cuò)編碼技術(shù)、高級(jí)信道編碼以及信道調(diào)制技術(shù)。
2018年9月，在美國(guó)洛杉磯舉行的2018美國(guó)移動(dòng)世界大會(huì)上(MWCA)，美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)委員首次在公開場(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(qū)塊鏈的動(dòng)態(tài)頻段共享技術(shù)。
2019年1月，韓國(guó)LG電子公司宣布將啟動(dòng)6G通信技術(shù)的研究；3月，美國(guó)FCC決定開放“太赫茲波(THz)”頻率段，啟動(dòng)6G研究；6月，韓國(guó)SK電信公司和諾基亞以及愛立信簽署了合作協(xié)議，三家公司將聯(lián)合開發(fā)6G通訊技術(shù)；8月，華為在位于加拿大渥太華的研發(fā)中心里開始6G網(wǎng)絡(luò)研究。
2019年11月，中國(guó)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6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì)，標(biāo)志著中國(guó)6G技術(shù)研發(fā)工作正式啟動(dòng)；日本經(jīng)濟(jì)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)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu))設(shè)立2200億日元的基金預(yù)算，主要用于啟動(dòng)6G研發(fā)。
在5G通信上，中國(guó)華為在技術(shù)方面占據(jù)了主導(dǎo)權(quán)，美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家并不具備相關(guān)優(yōu)勢(shì)，因此便想通過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)上來看，6G賽道的搶跑已經(jīng)開始。
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(guó)FCC決定通過開放“太赫茲波(THz)”頻率段研究6G說起。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(nèi)的電磁波，波長(zhǎng)在0.03～3mm之間，1太赫茲(THz)等于1000吉赫茲(GHz)。
太赫茲在長(zhǎng)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?yàn)槠涮厥庑裕蛊湓诟咚贌o(wú)線通信領(lǐng)域具有頻譜資源寬、高速數(shù)據(jù)傳輸能力強(qiáng)、通信跟蹤能力和抗干擾能力強(qiáng)、穿透性強(qiáng)等特點(diǎn)，是大容量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸最有效的技術(shù)手段。
更通俗來講，目前我國(guó)三大運(yùn)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6G網(wǎng)絡(luò)必然要使用更高的頻段來承載，并超出毫米波范圍。目前國(guó)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(yīng)用。
除此之外，全球首份6G白皮書對(duì)6G網(wǎng)絡(luò)提出的核心關(guān)鍵指標(biāo)還包括：峰值傳輸速率達(dá)到100Gbps(吉比特每秒)–1Tbps(太比特每秒)；室內(nèi)定位精度達(dá)到10厘米，室外為1米；無(wú)線電延遲0.1毫秒；通信設(shè)備中斷機(jī)率小于百萬(wàn)分之一；連接設(shè)備密度達(dá)到每立方米過百個(gè)。
然而，如果要實(shí)現(xiàn)目前所提出的6G初級(jí)指標(biāo)，就需要新的收發(fā)機(jī)架構(gòu)和計(jì)算模式。同時(shí)，現(xiàn)在5G所使用的大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)天線的能效也將面臨巨大的挑戰(zhàn)，所以對(duì)于半導(dǎo)體、光學(xué)材料來說將是一個(gè)不小的改變，但這也為新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)使用提供了新機(jī)會(huì)。
比如日本電報(bào)電話公司(簡(jiǎn)寫為NTT)最新提出了“ IOWN”構(gòu)想，全稱為“ Innovative Optical&Wireless Network”，即半導(dǎo)體、個(gè)?人電腦、服務(wù)器、傳輸系統(tǒng)等設(shè)備的信息流通完全由光來承擔(dān)，以此支撐6G的信息處理，通過光半導(dǎo)體使通信電力消耗減少到現(xiàn)在的100分之1。美國(guó)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(duì)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(tǒng)一的技術(shù)應(yīng)用方案，韓國(guó)移動(dòng)通訊運(yùn)營(yíng)商SK電訊最先提出了 “太赫茲+去蜂窩化結(jié)構(gòu)+高空無(wú)線平臺(tái)”的技術(shù)方案；美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室也提出了“太赫茲+網(wǎng)絡(luò)切片”的技術(shù)路線；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)線充電等概念。
以上方案在技術(shù)細(xì)節(jié)上都需要長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)驗(yàn)證，不過，從方案路線上可以看出，6G技術(shù)將朝著海陸空全方位一體化網(wǎng)絡(luò)覆蓋發(fā)展。
商業(yè)應(yīng)用，深化創(chuàng)新
5G技術(shù)雖然定義了eMBB(增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶)、uRLLC(超高可靠與低延遲的通信)和mMTC(大規(guī)模機(jī)器類通信)三大應(yīng)用場(chǎng)景。但是，從具體的商業(yè)垂直場(chǎng)景覆蓋來看，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)角度來看，6G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)加強(qiáng)現(xiàn)有遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程操控等領(lǐng)域的應(yīng)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(yùn)行，包括自動(dòng)駕駛汽車、飛行器、船只等將使客運(yùn)出行和運(yùn)輸物流變得更加智能高效。
同時(shí)，在全球衛(wèi)星系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)支持下，空天地一體化網(wǎng)絡(luò)還能實(shí)現(xiàn)天氣預(yù)測(cè)、自然災(zāi)害預(yù)警等，催生海量應(yīng)用場(chǎng)景誕生。而到那時(shí)，VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))和MR(混合現(xiàn)實(shí))技術(shù)將合并到XR(擴(kuò)展現(xiàn)實(shí))技術(shù)中，通過可穿戴設(shè)備產(chǎn)生感知錯(cuò)覺的交互機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)全新的商業(yè)化場(chǎng)景應(yīng)用，催生新的商業(yè)經(jīng)濟(jì)模式。
按通信技術(shù)發(fā)展規(guī)律來看，6G網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化應(yīng)用至少在2027-2030年之間。但在通信主導(dǎo)權(quán)爭(zhēng)奪日益激烈以及新技術(shù)更新迭代迅猛的當(dāng)下，不排除技術(shù)方面的突破從而加速6G到來。5G時(shí)代下，各方主角還未唱罷退場(chǎng)，6G的“戰(zhàn)爭(zhēng)”硝煙卻已然打響。
