全球6G 技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢*

杜劉通 徐曉燕 杜瀅 魏克軍 金彎彎

(1.中國信息通信研究院移動通信創(chuàng)新中心,北京 100191;2.中國人民大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院,北京 100872)

0 引言

當(dāng)前,以移動通信技術(shù)為代表的信息通信技術(shù)蓬勃發(fā)展,已成為加速數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟融合的重要推動力,在推動全球經(jīng)濟社會發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革和技術(shù)迭代創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用?？v觀全球,5G 已進入規(guī)模化商用階段。據(jù)全球移動供應(yīng)商協(xié)會統(tǒng)計,截至2023 年5 月,全球已有99 個國家和地區(qū)的254 家運營商推出了商用5G 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[1]。我國已建成規(guī)模較大、技術(shù)較先進的5G 網(wǎng)絡(luò)。與此同時,隨著移動通信技術(shù)的持續(xù)演進,6G 逐漸成為全球科技創(chuàng)新的重點領(lǐng)域。本文將從國際標(biāo)準(zhǔn)研究進展、全球發(fā)展態(tài)勢、國內(nèi)相關(guān)研究工作三個角度梳理全球6G 發(fā)展現(xiàn)狀,提出推動6G 發(fā)展建議,為開展6G 研究提供有益參考。

1 6G 發(fā)展概述

按照移動通信技術(shù)“十年一代”的發(fā)展規(guī)律,6G最早將于2030 年進入商用階段。2022 年3 月,國際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union,ITU)正式啟動6G 研究,明確了6G 國際標(biāo)準(zhǔn)工作計劃。2022 年6 月,ITU 發(fā)布了面向2030 及未來國際移動通信(International Mobile Telecommunications,IMT)技術(shù)趨勢的報告[2],其中指出,未來移動通信的關(guān)鍵使能技術(shù)將包括增強型無線空口技術(shù)(如超大規(guī)模天線、新型調(diào)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、新維度無線通信(如智能超表面等)、高頻段(如太赫茲等)通信以及新型無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)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 及未來發(fā)展的框架和總體目標(biāo)建議書》(簡稱《建議書》)[3],明確了6G 發(fā)展目標(biāo)、典型場景、能力指標(biāo)等內(nèi)容,對后續(xù)6G 技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研究有重要指導(dǎo)作用[4]。

在發(fā)展目標(biāo)方面,6G 將推動實現(xiàn)包容性、泛在連接、可持續(xù)性、創(chuàng)新、安全性/隱私性/韌性、標(biāo)準(zhǔn)化和互操作、互通性七大目標(biāo),成為更好連接物理世界和虛擬世界、承載新用戶、賦能新應(yīng)用的新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施;在典型場景方面,6G 將在5G 三大典型場景的基礎(chǔ)上持續(xù)增強和擴展,包含沉浸式通信、超大規(guī)模連接、極高可靠低時延、人工智能與通信融合、感知與通信融合、泛在連接六大場景;在性能指標(biāo)方面,《建議書》明確了6G 的15 個關(guān)鍵能力指標(biāo),除傳統(tǒng)移動通信的峰值速率、體驗速率、頻譜效率、區(qū)域流量密度、連接密度、覆蓋、移動性、時延、可靠性等指標(biāo)外,6G 還將在安全性/隱私/韌性、定位、感知、智能、可持續(xù)發(fā)展、互操作等維度新增性能指標(biāo)。

筆者根據(jù)移動通信國際標(biāo)準(zhǔn)制定的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn),ITU 作為國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)的評估及認(rèn)定機構(gòu),將在2024—2026 年進一步細(xì)化和完善6G 性能指標(biāo)要求,制定相應(yīng)評估方法;2027 年將針對制定的指標(biāo)開展候選技術(shù)方案征集,預(yù)計在2029 年完成6G 基礎(chǔ)版本標(biāo)準(zhǔn),2030 年左右啟動6G 商用部署。作為目前影響力較大的移動通信國際標(biāo)準(zhǔn)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(jié)5G 移動通信國際標(biāo)準(zhǔn)Release 17,并正式啟動了Release 18 版5G 國際標(biāo)準(zhǔn)研制工作,5G 標(biāo)準(zhǔn)制定進入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現(xiàn),為后續(xù)6G 標(biāo)準(zhǔn)制定奠定有力基礎(chǔ)。根據(jù)3GPP 已公布的標(biāo)準(zhǔn)制定計劃,最早將于2025 年啟動6G 有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)研制工作,并預(yù)計2029 年左右完成6G 國際標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)版本。

2 全球主要國家和地區(qū)6G 發(fā)展情況

2.1 美國

美國在產(chǎn)業(yè)組織和政府等層面積極推動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(yīng)用等領(lǐng)域的合作。除傳統(tǒng)通信設(shè)備商及運營商外,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),實現(xiàn)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(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(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域強化交流合作,開展6G 研討會、試驗等多項活動,并計劃共同推動全球6G 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)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,共同促進下一代移動通信方面的合作。在政府層面,2021 年12 月,美國通過《未來網(wǎng)絡(luò)法案》,要求美國聯(lián)邦通信委員會(Federal Communications Commission,FCC)建立6G工作組,6G 工作組由政府、通信設(shè)備商、運營商等組成,負(fù)責(zé)向美國國會提交與6G 國際標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)部署、產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈等相關(guān)的報告。2022 年1 月,FCC 成立了技術(shù)咨詢委員會(Technical Advisory Council,TAC),領(lǐng)導(dǎo)人工智能和6G 等技術(shù)的研究,重點關(guān)注新型頻譜共享和新型無線通信等技術(shù)。2023 年4 月,美國政府召集學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、社會組織、政府部門、參眾兩院等代表在白宮召開6G 研討會,并以美國國家安全委員會(National Security Council,NSC)名義發(fā)布關(guān)于6G 設(shè)計原則的報告,在技術(shù)可信及國家安全、開放及互操作、安全及隱私保護、成本可控及可持續(xù)發(fā)展、頻率及制造、標(biāo)準(zhǔn)及國際合作6 個方面闡述了對6G 設(shè)計原則的考慮,強調(diào)6G 應(yīng)建立在與美國及其盟友價值觀相符的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之上。2023 年5 月,Next G聯(lián)盟發(fā)布“6G——創(chuàng)新和投資的下一個前沿”倡議書(簡稱“倡議書”),指出6G 作為下一代移動通信技術(shù)將定義2030 年以后的國際經(jīng)濟格局。倡議書認(rèn)為,當(dāng)前是強化政府、行業(yè)和學(xué)術(shù)界合作以保持美國未來領(lǐng)先優(yōu)勢的關(guān)鍵時刻,呼吁國會和政府充分資助已有的6G 法案,并啟動6G 立法新進程,強化美國在無線技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者地位。2023 年6 月,美國和英國聯(lián)合發(fā)布《二十一世紀(jì)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,推進聯(lián)合研發(fā)項目。

2.2 歐盟

歐盟設(shè)立6G 相關(guān)研發(fā)項目,加大資金投入,積極推進6G 研發(fā)。2017 年,歐盟便啟動了包括糾錯碼、信道編碼、調(diào)制技術(shù)在內(nèi)的6G 基礎(chǔ)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)、諾基亞公司等實施為期8 年的6G 旗艦項目,計劃總投資2.9 億美元,研究內(nèi)容為包含6G 愿景、挑戰(zhàn)、應(yīng)用和技術(shù)方案在內(nèi)的完整6G 生態(tài)系統(tǒng)[5]。2020 年,歐盟推出了2021—2027 年的科研資助框架“歐洲地平線”,開展包括下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的六大關(guān)鍵技術(shù)研究,并于2021 年1 月正式啟動6G 旗艦項目Hexa-X,該項目為期兩年半,項目整體由諾基亞負(fù)責(zé),愛立信為技術(shù)負(fù)責(zé)單位,此外西門子、英特爾、法國電信Orange、芬蘭阿爾托大學(xué)等在內(nèi)的多家設(shè)備商、運營商及科研機構(gòu)也參與其中。Hexa-X 項目包括智能連接、多網(wǎng)聚合、可持續(xù)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,歐盟通過立法提案,由歐盟聯(lián)合私營企業(yè)資助設(shè)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(gòu)建服務(wù)全歐洲的6G 試驗性基礎(chǔ)設(shè)施。目前,該計劃已分別于2022 年10 月和2023 年1 月啟動了兩批次項目。此外,歐盟成立了6G-IA 作為歐洲下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)研究的重要平臺,6G-IA 在5G 基礎(chǔ)設(shè)施公私合作伙伴關(guān)系(5G Infrastructure Public Private Partnership,5G-PPP)和SNS-JU 中代表私營企業(yè),歐盟則代表公共部門。6G-IA 匯聚了歐洲運營商、制造商、研究機構(gòu)、垂直行業(yè)等多方參與者,組織開展面向超五代移動通信(Beyond 5G,B5G)及6G 的技術(shù)研發(fā)、試驗驗證、標(biāo)準(zhǔn)研制、頻譜規(guī)劃等研究。

2.3 日本

日本政府通過推出相關(guān)政策和設(shè)立研究項目,立足產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢推動6G 發(fā)展。2020 年6 月,日本總務(wù)省發(fā)布《Beyond 5G 推進戰(zhàn)略》,明確6G 發(fā)展目標(biāo)及研究開發(fā)、知識產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)化推進戰(zhàn)略。2020 年底,成立B5G 推進聯(lián)盟以實現(xiàn)B5G 標(biāo)準(zhǔn)和知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略及進一步增強日本在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,簡化申請手續(xù),縮短審批時間,并進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(gòu)(National Institute of Information and Communications Technology,NICT)設(shè)立信息通信研究開發(fā)基金,用于實施創(chuàng)新信息通信技術(shù)(Beyond 5G(6G))基金項目。該基金以成功開發(fā)下一代信息通信基礎(chǔ)設(shè)施、實現(xiàn)30%國際市場份額為目標(biāo),重點支持以下三類項目:一是對于具有技術(shù)優(yōu)勢、有明確海外擴張戰(zhàn)略及計劃并且技術(shù)相對成熟(即在假設(shè)場景下已開發(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項目一半的總研發(fā)成本,即每個項目每年可獲數(shù)十億日元(原則上不超過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(yīng)用探索階段),需較長時間才能落地的項目,每年可支持1 億日元(原則上不超過10 億日元);三是對于提升無線電頻譜效率的研發(fā)項目,每年資助資金則取決于項目規(guī)模[6]。

2.4 韓國

韓國以實現(xiàn)全球最早6G 商用為目標(biāo),強化政府引導(dǎo)和產(chǎn)業(yè)帶動模式加速6G 創(chuàng)新。韓國政府成立了由科學(xué)和信息通信技術(shù)部、運營商、設(shè)備企業(yè)、研究機構(gòu)等組成的6G 研發(fā)戰(zhàn)略委員會,該委員會將負(fù)責(zé)制定韓國6G 相關(guān)研究項目,定期組織召開研討會以評估審查現(xiàn)有6G 研發(fā)戰(zhàn)略中各子項計劃的進度,以及基于實際情況調(diào)整后續(xù)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(biāo)準(zhǔn)、夯實產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)三大戰(zhàn)略領(lǐng)域[7]。2022 年11 月,韓國宣布設(shè)立面向6G 服務(wù)應(yīng)用的商業(yè)化研究項目,計劃于2026 年進行6G 技術(shù)的早期商業(yè)化展示,并于2027 年啟動6G 早期商用網(wǎng)絡(luò)部署。2023 年2 月,韓國發(fā)布“K-Network 2030”戰(zhàn)略,將原計劃2026 年啟動的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(chǔ)、人才培養(yǎng)等方面,推動韓國6G 商用從2030 年提前到2028 年[8]。

3 我國6G 發(fā)展情況

我國前瞻啟動6G 研究,在政策文件、技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)推進、技術(shù)試驗等多方面采取有力舉措,扎實推動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)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”國家信息化規(guī)劃》[9-11],提出要“前瞻布局6G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)儲備”“開展6G 基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),構(gòu)建6G 愿景、典型應(yīng)用場景和關(guān)鍵能力指標(biāo)體系,鼓勵企業(yè)深入開展6G 潛在技術(shù)研究”“積極參與6G 標(biāo)準(zhǔn)研究,形成一批6G 核心研究成果”“前瞻布局第六代移動通信(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6G 國際標(biāo)準(zhǔn)化工作”“加強新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)和6G 研究,加快地面無線與衛(wèi)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)和信息化部會同國家發(fā)展和改革委員會、科學(xué)技術(shù)部指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)界成立了IMT-2030(6G)推進組(簡稱“6G 推進組”),作為我國推進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(xù)推動6G 發(fā)展。在愿景需求研究方面,6G推進組先后發(fā)布《6G 總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書》等[12-13],提出6G 總體愿景、典型場景、關(guān)鍵能力指標(biāo),展現(xiàn)產(chǎn)業(yè)界對6G 發(fā)展目標(biāo)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 月召開第44 次會議,完成《IMT 面向2030 及未來發(fā)展的框架和總體目標(biāo)建議書》,我國提出的5 類典型場景和14 項關(guān)鍵能力指標(biāo)等核心研究成果成功納入其中[2]。技術(shù)研究方面,6G 推進組聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界開展系統(tǒng)整體架構(gòu)、新型無線技術(shù)、新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等6G 潛在關(guān)鍵技術(shù)研究,持續(xù)發(fā)布系列研究報告,有力推動形成6G 創(chuàng)新發(fā)展共識。2022 年8 月,6G 推進組啟動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 項無線關(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)開展測試。2022 年11 月,啟動面向6G 的關(guān)鍵技術(shù)全球征集,針對技術(shù)跨域融合發(fā)展趨勢帶來的6G 技術(shù)創(chuàng)新難度大、更新速度快等挑戰(zhàn),面向全球高等院校、科研院所、科技企業(yè)、推進組織等開展6G 潛在關(guān)鍵技術(shù)征集。同時,積極參與ITU 相關(guān)研討會,輸出我國6G 研究成果,支撐ITU 完成面向2030 及未來IMT 技術(shù)趨勢的報告,推動我國技術(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)域開展合作,共同發(fā)布研究成果。2022 年6 月,6G 推進組與6G-IA簽署6G 合作備忘錄。2023 年5 月,6G 推進組與6G-IA共同舉辦線上6G 主題研討會,雙方代表就6G 愿景需求、技術(shù)趨勢等熱點議題進行了深入交流。

4 結(jié)束語

當(dāng)前,移動通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼,有助于全球經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展。未來,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(chǔ)推動6G 發(fā)展。移動通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展代際演進明顯,6G 的發(fā)展離不開5G 的堅實基礎(chǔ)。當(dāng)前正處在5G 規(guī)模應(yīng)用和5G-A 標(biāo)準(zhǔn)制定的關(guān)鍵時期,一方面,要進一步凝聚產(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5G 在生產(chǎn)生活關(guān)鍵領(lǐng)域的深入融合應(yīng)用;另一方面,要繼續(xù)強化5G-A 關(guān)鍵技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)推進,持續(xù)打造良好產(chǎn)業(yè)生態(tài),為6G 發(fā)展筑牢基礎(chǔ)。

二是強化6G 潛在關(guān)鍵技術(shù)研究。產(chǎn)業(yè)代際演進的核心動力是關(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)推進平臺作用,持續(xù)開展面向6G 的關(guān)鍵技術(shù)征集活動,匯聚產(chǎn)、學(xué)、研、用各方面力量,從基礎(chǔ)技術(shù)、原創(chuàng)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等多個角度推動6G 理論創(chuàng)新和工程實現(xiàn)取得突破;同時,要注重發(fā)揮技術(shù)試驗承擔(dān)“研”與“產(chǎn)”之間橋梁的作用,用好橫向?qū)Ρ群涂v向突破,推動技術(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(shù)十年發(fā)展,移動通信的蓬勃健康發(fā)展離不開全球產(chǎn)業(yè)界的共同努力。要不斷深化6G 技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、市場等領(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、科研院所等共同開展6G 研究項目,互相參與試驗驗證,積極參與ITU、3GPP 等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化交流活動,深化全球6G 創(chuàng)新共識;另一方面積極召開全球6G發(fā)展大會等活動,邀請國內(nèi)外專家分享最新研究成果,推動技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷取得更廣泛共識。