信通院杜劉通等：全球6G技術產業(yè)發(fā)展態(tài)勢

  ICC訊  當前，以移動通信技術為代表的信息通信技術蓬勃發(fā)展，已成為加速數字經濟與實體經濟融合的重要推動力，在推動全球經濟社會發(fā)展、產業(yè)結構變革和技術迭代創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)揮關鍵作用。縱觀全球，5G已進入規(guī)模化商用階段。據全球移動供應商協(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網絡服務。我國已建成規(guī)模較大、技術較先進的5G網絡。與此同時，隨著移動通信技術的持續(xù)演進，6G逐漸成為全球科技創(chuàng)新的重點領域。本文將從國際標準研究進展、全球發(fā)展態(tài)勢、國內相關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。

  6G發(fā)展概述

  按照移動通信技術“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國際標準工作計劃。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)技術趨勢的報告，其中指出，未來移動通信的關鍵使能技術將包括增強型無線空口技術(如超大規(guī)模天線、新型調制編碼技術與多址接入技術等)、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絡架構等，6G總體技術框架逐步形成。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建議書》(簡稱《建議書》)，明確了6G發(fā)展目標、典型場景、能力指標等內容，對后續(xù)6G技術和標準研究有重要指導作用。

  在發(fā)展目標方面，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、賦能新應用的新型數字基礎設施;在典型場景方面，6G將在5G三大典型場景的基礎上持續(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;在性能指標方面，《建議書》明確了6G的15 個關鍵能力指標，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。

  筆者根據移動通信國際標準制定的經驗發(fā)現(xiàn)，ITU作為國際移動通信標準的評估及認定機構，將在2024—2026年進一步細化和完善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展候選技術方案征集，預計在2029年完成6G基礎版本標準，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移動通信國際標準Release 17，并正式啟動了Release 18版5G國際標準研制工作，5G標準制定進入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6G有關國際標準研制工作，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(qū)6G發(fā)展情況

  美國

  美國在產業(yè)組織和政府等層面積極推動6G研發(fā)合作。在產業(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、網絡、應用等領域的合作。除傳統(tǒng)通信設備商及運營商外，還積極吸納微軟、谷歌、英特爾等信息技術領域軟/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智慧網絡和業(yè)務產業(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)和網絡領域強化交流合作，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)一標準的相關合作。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《未來網絡法案》，要求美國聯(lián)邦通信委員會(Federal Communications Commission，F(xiàn)CC)建立6G工作組，6G工作組由政府、通信設備商、運營商等組成，負責向美國國會提交與6G國際標準、建設部署、產業(yè)鏈、供應鏈等相關的報告。2022年1月，F(xiàn)CC成立了技術咨詢委員會(Technical Advisory Council，TAC)，領導人工智能和6G等技術的研究，重點關注新型頻譜共享和新型無線通信等技術。2023年4月，美國政府召集學術界、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)布關于6G設計原則的報告，在技術可信及國家安全、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、標準及國際合作6個方面闡述了對6G設計原則的考慮，強調6G應建立在與美國及其盟友價值觀相符的技術標準之上。2023年5月，Next G聯(lián)盟發(fā)布“6G——創(chuàng)新和投資的下一個前沿”倡議書(簡稱“倡議書”)，指出6G作為下一代移動通信技術將定義2030年以后的國際經濟格局。倡議書認為，當前是強化政府、行業(yè)和學術界合作以保持美國未來領先優(yōu)勢的關鍵時刻，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創(chuàng)新領域的領導者地位。2023年6月，美國和英國聯(lián)合發(fā)布《二十一世紀美英經濟伙伴關系大西洋宣言》，宣布將在6G等關鍵和新興技術領域加強合作，包括共同制定愿景，深化在5G及6G解決方案領域的技術創(chuàng)新合作，推進聯(lián)合研發(fā)項目。

  2.2 歐盟

  歐盟設立6G相關研發(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、調制技術在內的6G基礎技術研究項目。2018年，芬蘭國家技術研究中心聯(lián)合奧盧大學、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，研究內容為包含6G愿景、挑戰(zhàn)、應用和技術方案在內的完整6G生態(tài)系統(tǒng)。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絡在內的六大關鍵技術研究，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責，愛立信為技術負責單位，此外西門子、英特爾、法國電信Orange、芬蘭阿爾托大學等在內的多家設備商、運營商及科研機構也參與其中。Hexa-X項目包括智能連接、多網聚合、可持續(xù)性、全球服務覆蓋、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)資助設立“智能網絡和服務聯(lián)合伙伴”(Smart Network and Services Joint Undertaking，SNS-JU)項目，用于構建服務全歐洲的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絡與業(yè)務研究的重要平臺，6G-IA在5G基礎設施公私合作伙伴關系(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、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的技術研發(fā)、試驗驗證、標準研制、頻譜規(guī)劃等研究。

  日本

  日本政府通過推出相關政策和設立研究項目，立足產業(yè)優(yōu)勢推動6G發(fā)展。2020年6月，日本總務省發(fā)布《Beyond 5G推進戰(zhàn)略》，明確6G發(fā)展目標及研究開發(fā)、知識產權和標準化推進戰(zhàn)略。2020年底，成立B5G推進聯(lián)盟以實現(xiàn)B5G標準和知識產權戰(zhàn)略及進一步增強日本在B5G領域的國際競爭力。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發(fā)基金，用于實施創(chuàng)新信息通信技術(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設施、實現(xiàn)30%國際市場份額為目標，重點支持以下三類項目：一是對于具有技術優(yōu)勢、有明確海外擴張戰(zhàn)略及計劃并且技術相對成熟(即在假設場景下已開發(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(即技術處在概念形成及應用探索階段)，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。

  韓國

  韓國以實現(xiàn)全球最早6G商用為目標，強化政府引導和產業(yè)帶動模式加速6G創(chuàng)新。韓國政府成立了由科學和信息通信技術部、運營商、設備企業(yè)、研究機構等組成的6G研發(fā)戰(zhàn)略委員會，該委員會將負責制定韓國6G相關研究項目，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整后續(xù)策略。2021年6月，韓國科學和信息通信技術部宣布將于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競爭力，研究領域包括研發(fā)6G關鍵技術、研制國際標準、夯實產業(yè)基礎三大戰(zhàn)略領域。2022年11月，韓國宣布設立面向6G服務應用的商業(yè)化研究項目，計劃于2026年進行6G技術的早期商業(yè)化展示，并于2027年啟動6G早期商用網絡部署。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 億韓元用于技術研發(fā)、產業(yè)基礎、人才培養(yǎng)等方面，推動韓國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6G研究，在政策文件、技術研究、標準推進、技術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濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”數字經濟發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”國家信息化規(guī)劃》，提出要“前瞻布局6G網絡技術儲備”“開展6G基礎理論及關鍵技術研發(fā)，構建6G愿景、典型應用場景和關鍵能力指標體系，鼓勵企業(yè)深入開展6G潛在技術研究”“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通信(6G)網絡技術儲備，加大6G技術研發(fā)支持力度，積極參與推動6G國際標準化工作”“加強新型網絡基礎架構和6G研究，加快地面無線與衛(wèi)星通信融合、太赫茲通信等關鍵技術研發(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、科學技術部指導產業(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)展的主要產業(yè)平臺，聯(lián)合產、學、研、用各方力量在6G愿景需求、技術研發(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總體愿景與潛在關鍵技術白皮書》等，提出6G總體愿景、典型場景、關鍵能力指標，展現(xiàn)產業(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建議書》，我國提出的5 類典型場景和14 項關鍵能力指標等核心研究成果成功納入其中。技術研究方面，6G推進組聯(lián)合產業(yè)界開展系統(tǒng)整體架構、新型無線技術、新型網絡技術等6G潛在關鍵技術研究，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項無線關鍵技術和算力網絡、分布式自治網絡2 項網絡關鍵技術開展測試。2022年11月，啟動面向6G的關鍵技術全球征集，針對技術跨域融合發(fā)展趨勢帶來的6G技術創(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潛在關鍵技術征集。同時，積極參與ITU相關研討會,輸出我國6G研究成果，支撐ITU完成面向2030及未來IMT技術趨勢的報告，推動我國技術研究納入6G總體框架，助力全球6G技術產業(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論壇等產業(yè)組織簽署了合作意向，在6G愿景需求、技術研究等領域開展合作，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、技術趨勢等熱點議題進行了深入交流。

  結束語

  當前，移動通信產業(yè)發(fā)展如火如荼，有助于全球經濟和社會可持續(xù)發(fā)展。未來，可以從以下幾方面加強技術研究和產業(yè)研發(fā)。

  一是立足5G基礎推動6G發(fā)展。移動通信產業(yè)發(fā)展代際演進明顯，6G的發(fā)展離不開5G的堅實基礎。當前正處在5G規(guī)模應用和5G-A標準制定的關鍵時期，一方面，要進一步凝聚產業(yè)力量，特別是垂直行業(yè)的力量，深挖產業(yè)需求，加快推動5G在生產生活關鍵領域的深入融合應用;另一方面，要繼續(xù)強化5G-A關鍵技術研究和標準推進，持續(xù)打造良好產業(yè)生態(tài)，為6G發(fā)展筑牢基礎。

  二是強化6G潛在關鍵技術研究。產業(yè)代際演進的核心動力是關鍵技術的突破，面臨跨域融合的技術發(fā)展趨勢。要積極發(fā)揮產業(yè)推進平臺作用，持續(xù)開展面向6G的關鍵技術征集活動，匯聚產、學、研、用各方面力量，從基礎技術、原創(chuàng)技術、應用技術等多個角度推動6G理論創(chuàng)新和工程實現(xiàn)取得突破;同時，要注重發(fā)揮技術試驗承擔“研”與“產”之間橋梁的作用，用好橫向對比和縱向突破，推動技術不斷迭代成熟，加速技術產業(yè)化。

  三是深化國際交流合作。歷經數十年發(fā)展，移動通信的蓬勃健康發(fā)展離不開全球產業(yè)界的共同努力。要不斷深化6G技術、標準、市場等領域交流合作與協(xié)同創(chuàng)新。一方面鼓勵與國際產業(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等國際標準化組織的技術和標準化交流活動，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，邀請國內外專家分享最新研究成果，推動技術研究和產業(yè)發(fā)展不斷取得更廣泛共識。