前言
自上世纪80年代以来,移动通信基本上以十年为周期出现一次迭代升级,随着全球5G网络规模化商用步入快车道,针对6G研发的战略性布局已全面拉开帷幕。目前,全球多个国家和地区、国际组织以及学术界、产业界均开展了6G研究。我们判断,未来3-5年将是6G研发的关键窗口期。

总体而言,全球范围内6G 的研究仍处于起步阶段,整体技术路线尚不明确,目前主要在6G愿景目标、应用场景、基本指标、潜在关键技术等方面的研究取得了一定进展。从目前的研究看,6G总体愿景是基于5G愿景的进一步扩展和升级。针对5G在信息交互方面存在的空间范围受限和性能指标难以满足某些垂直行业应用的不足,6G将具有更加泛在的连接、更大的传输带宽、更低的端到端时延、更高的可靠性和确定性以及更智能化的网络特性。

赛迪智库发布的《6G全球进展与发展展望白皮书》,从全球各国6G战略布局、行业龙头企业研究、潜在关键技术、应用场景的最新进展以及面临的形势及挑战等方面展开论述,并提出加快推进我国6G研发的相关建议。
目 录
01
强化顶层设计,国际组织持续加快面向2030及未来(6G)的研究和标准化工作
ITU:6G早期研究计划正式启动
国际电信联盟是联合国负责信息通信技术(ICT)事务的专门机构,也是开展国际协调确立5G、6G等电信技术全球通用标准的重要组织。2020年2月,在瑞士日内瓦召开的第34次国际电信联盟工作组会议上,面向2030年及未来(6G)的研究工作正式启动。此次会议明确了2023年底前国际电联6G早期研究的时间表,包含形成未来技术趋势研究报告、未来技术愿景建议书等重要报告的计划。
ITU6G早期研究计划 来源:ITU官网,赛迪智库整理
3GPP:6G标准化时间节点逐渐清晰
2020年7月3GPPR16标准冻结后,受全球疫情影响,原计划2021年底完成冻结的R17,已计划推迟到2022年6月。根据3GPP2019年公布的时间表来看,将于2023年开启对于6G的研究,并将在2025年下半年开始对6G技术进行标准化(完成6G标准的时间点在2028年上半年),预计2028年下半年将会有6G设备产品面市。3GPP目前仍正在着手制定5GR17标准,行业内预计从2026年开始将启动首个6G标准R21的制定,到2030年将冻结R23版本。
3GPP公布的最新时间表 来源:3GPP官网
02
抢跑6G赛道,美欧韩日等国家和地区深入推进6G研发战略计划
美国:建立联盟,加快关键核心技术研究
主导建立6G联盟。2020年10月,美国电信行业解决方案联盟(ATIS)牵头组建了NextG联盟(一个专门管理北美6G发展的贸易组织)。联盟确定的战略任务主要包括建立6G战略路线图、推动6G相关政策及预算、6G技术和服务的全球推广等,希望在6G时代确立美国的领导地位。目前,全球已有高通、苹果、三星、诺基亚等30多家信息通信巨头加入。
率先开放6G实验频谱。美国联邦通信委员会(FCC)于2019年3月全球首先宣布开放95GHz-3THz太赫兹频段作为6G实验频谱,发放为期10年、可销售网络服务的实验频谱许可。FCC太赫兹频谱研究主要内容包括95-275GHz频段政府与非政府共享使用问题、275GHz-3THz电磁干扰问题、非许可频谱问题(包括116-123GHz、174.8-182GHz、185-190GHz、244-246GHz,合计21.2GHz带宽)。
潜在关键技术储备雄厚。太赫兹技术研究方面美国开展较早,已经具有雄厚的技术积累。美国国家基金会、国家航空航天局、能源部和国家卫生学会等机构从20世纪90年代中期开始就对太赫兹科技研究进行大规模的投入。目前,美国国内有数十所大学、国家实验室都在从事太赫兹技术的研究工作。
欧洲:统一战线,合力推进6G研发
多国整体战略合作推进6G研发。欧洲6G研究初期以各大学和研究机构为主体,积极组织全球各区域研究机构共同参与6G技术研究探讨。2020年,欧盟委员会发布的《全面工业战略的基础》报告中提出对包括6G在内的新技术进行大量投资。
Hexa-X合作伙伴 来源:Hexa-X官网
高校与企业联合开展关键技术研究和试验。2019年3月,芬兰奥卢大学6G旗舰组织邀请70位来自各国的通信专家,召开了全球首届6G峰会,共同探讨下一代通信技术驱动因素、研究挑战和未来愿景,并发布了全球首份6G白皮书;2020年3月召开的第2届6G峰会上,有12个与6G有关的议题,并围绕相关议题发布了多份白皮书。诺基亚公司、奥卢大学、芬兰国家技术研究中心等机构启动了多个6G研究项目。
韩国:重点聚焦,强化产业生态构建
6G顶层设计与战略合作走在全球前列。2020年8月,韩国发布《引领6G时代的未来移动通信研发战略》,提出重点布局6G国际标准并加强产业生态系统,目标是确保在5G之后继续成为全球首个6G商用国家,并明确了五个试点领域:数字医疗、沉浸式内容、自动驾驶汽车、智慧城市和智慧工厂。韩国政府将在超高性能、超大带宽、超高精度、超空间、超智能和超信任六个关键领域推动10项战略任务。战略合作方面,2019年6月韩国总统文在寅访问芬兰期间达成协议,两国将合作开展6G技术研发。
重视国内外合作推动技术研发。韩国通信与信息科学研究院早在2019年4月就正式组建了6G研究小组。同年,三星电子、LG、SK电信等韩国通信巨头均组建了企业6G研究中心或实验室,韩国SK电信还表示将与爱立信和诺基亚共同研发超可靠、低延迟无线网络和多输入多输出天线技术等6G技术。
日本:出台战略,启动多项6G试验
全球率先出台6G国家战略。2020年4月和6月,日本相继发布全球首个以6G作为国家发展目标和倡议的6G技术综合战略计划纲要和路线图,提出要在2025年实现6G关键技术突破、2030年正式启用6G网络、日本掌握的6G技术专利份额要超过10%等目标。
开展多项技术研发试验。日本将太赫兹技术列为“国家支柱技术十大重点战略目标”之首,目前日本电报电话公司(NTT)、日本国家信息通信技术研究所、广岛大学等企业和科研机构已开展多项太赫兹通信技术研发试验。
03
聚焦核心业务,行业龙头企业全面开展6G前瞻性布局
苹果:以“太赫兹通信”为抓手增强6G研发能力
作为全球知名手机厂商,苹果也是6G联盟成员单位之一,后续将围绕6G技术研发,开展手机、可穿戴等核心产品创新,提升自身在通信领域的竞争力。
前期苹果公司对英特尔调制解调器业务进行了收购,随后2021年2月开始针对无线研究系统(5G/6G)和“RAN1/RAN4标准”等领域进行人才储备,致力于6G标准研究、无线接入网络的下一代(6G)无线通信系统设计、高频(GHz、THz)领域无线通信技术、智能手机及可穿戴设备的无线系统等方向,以全面提升公司在通信基带芯片、设备等领域的研发能力。
LG:以国内外技术创新合作为抓手引领全球6G标准化
在6G的研发方面,LG是开展布局较早的企业之一,作为引领4GLTE网络商业化进程的重要成员,2019年1月便宣布启动6G研发计划,在韩国先进科学技术研究院(KAISTInstitute)内启用了一个6G研究中心,合作开展5G/6G研发,致力于引领6G全球的标准化工作。与此同时,LG还不断强化企业合作创新模式,推进6G相关技术的研发。2020年8月,LG与韩国标准科学研究院(KRISS)、KAIST签署协议共同开发6G电信技术,并预计6G系统将在2029年实现商业化,该技术将基于人工智能技术,实现人、物、空间等要素的无缝连接,全面开启“万物环境互联网”时代。
2021年3月,LG与美国KeysightTechnologies、KAIST签署谅解备忘录,针对6G通信关键频谱(太赫兹相关领域)等开展合作研究,LG、KAIST合作开展技术研发,美国KeysightTechnologies公司提供相关的设计和测试工作,该项目预计2024年完成,并计划在2029年实现6G的商用化。
三星:以6G关键技术研发为重点部署6G商用化
作为全球屏幕面板、手机以及半导体领域龙头企业,三星把握6G关键窗口期,积极参与到6G全球竞赛当中,加快技术研发抢占竞争制高点。2020年7月,三星发布《下一代超连接体验》白皮书,对6G技术发展的新趋势和新需求、网络性能指标、应用场景、潜在候选技术及预期的标准化推进时间进行了全面阐述。白皮书指出,三星6G时代的愿景是将“下一代超连接体验”带入生活的每一个角落,同时对满足愿景的3项关键6G服务——沉浸式扩展现实(XR)、全息图和数字孪生进行了全面总结。
此外,三星还对6G的标准化推进工作进行梳理,预计在2025年启动6G标准化进程,2028年完成标准的制定和早期的商用,规模化的商用普及还需要推迟到2030年左右,届时6G的峰值速率将达到1000Gbps,是5G的50倍,时延低至100us,缩短到5G的十分之一。
《下一代超连接体验》白皮书移动通信时间轴 来源:《下一代超连接体验》白皮书,赛迪智库整理
《下一代超连接体验》白皮书5G/6G技术指标对比 来源:《下一代超连接体验》白皮书,赛迪智库整理
诺基亚:以欧盟竞争力提升为目标牵头6G区域战略项目
诺基亚作为全球通信领域龙头,依托先天优势积极开展6G领域技术研发并牵头一系列芬兰、欧盟重点支持项目。2018年,诺基亚公司、奥卢大学与芬兰国家技术研究中心(VTT)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。2019年6月,诺基亚与韩国SK电信、瑞典爱立信共同签署研发合作谅解备忘录,针对超可靠/低延迟无线网络和多输入多输出天线技术、基于人工智能的5G/6G网络技术、6G商业模式等领域开展创新合作。2020年7月,诺基亚与联发科合作开展5G、LTE-A、IMS等最新无线通信技术研发、标准化及测试工作,持续扩展和优化全球合作伙伴生态。
爱立信:以认知网络及智能计算技术突破为手段助力欧洲6G全球领先
爱立信是欧洲最大的研发投资者之一,在6G领域积极参与欧盟重点资助项目,聚焦感知互联网、智能机器的联网、数字孪生、基于连接的可持续发展等四大类重要需求,突破认知网络以及网络计算等关键使能技术。2021年1月,爱立信参与欧盟REINDEER项目,主要研究无蜂窝MIMO技术,并为系统开发由“分布式无线电、计算和存储架构”组成的新型无线接入基础设施,铺开规模智能表面和无蜂窝无线接入的理念,为下一代网络提供远超5G网络的能力。
NTT:以芯片环节为重点提升本国6G标准国际主导权
作为日本最大电信运营商,NTT2018年左右便开始积极布局6G技术研发,尤其是在150GHz频段芯片及设备的开发领域提前部署,助力本国提升6G国际标准主导权。2019年10月,公司成功试生产出通过光运行的芯片,能耗只相当于传统芯片的百分之一,同时通过与索尼、英特尔合作加速芯片量产进程。2019年11月,NTT宣布与微软等公司合作开发6G技术,主要针对低能耗光学半导体等领域,同时计划组建光学与无线网络联盟(IOWN),以共同开发未来的6G(主要包括光子学研发、分布式计算等领域)技术。2020年1月,公司研发出面向6G太赫兹无线通信的超高速芯片同时发布《5G演进及6G白皮书》,对6G技术性能及愿景、商用化进程及重点研究领域进行了总结。2020年6月公司与本国NEC开展5G、6G等技术研发和资本合作,推动5G设备国产化,同时合作研发6G超高速无线通信、海底光缆等新技术。
NTT《5G演进及6G白皮书》技术演进图 来源:《5G演进及6G白皮书》,赛迪智库整理 
紫光展锐:以终端领域为突破口强化6G技术研发及储备能力
紫光展锐是全球领先的移动通信及物联网核心芯片供应商,积极关注并参与国际、国内6G研究及产业推进工作。
2019年11月,公司宣布启动6G研发,主要针对太赫兹通信、轨道角动量、甚大规模天线系统、甚高通量编解码、天地一体通信网等潜在6G关键技术进行预先研究。同时与国内高校合作开展Tbps级别的信道编解码研究、太赫兹与轨道角动量结合的传输方法的研究及系统开发。此后由紫光展锐撰写的《初探B5G/6G终端》(白皮书)正式发布,初步探索未来终端的泛在化、智能化、轻量化、共享化、融合化、云雾化等趋势,挖掘了部分场景需求,为业界进一步明晰定义未来6G终端具体形态打下良好基础。
2020年11月,公司发布《6G:无界有AI》白皮书,对6G愿景、核心技术需求及挑战等进行系统阐述。重点针对太赫兹通信、可见光通信、先进调制解码、星地协同传输等6G核心技术的研究前景进行了分析。同时结合自身业务发展实际,对6G终端芯片和器件在带宽、频率、功耗、集成度、多模化、智能化等方面的技术创新和预研方向进行了预判。
紫光展锐6G愿景 来源:紫光展锐,赛迪智库整理
04
突破区域及行业壁垒,6G关键技术及潜在应用研究取得新进展
6G潜在关键技术研究逐步体系化
当前产业界针对6G潜在关键技术的研究逐步完善,呈现一定的体系化和区域化态势。现阶段6G关键候选技术主要分为基于新频谱的通信技术研究及试验、下一代基础共性技术、新型特定通信技术、融合应用新技术等四大类,全球各国家和地区结合自身产业发展实际开展突破。
6G细分领域潜在应用场景不断丰富
目前业界对于6G潜在应用场景的研究活跃,已经发布了不少展望和预测,一些细分领域新的场景不断出现,综合来看,6G潜在应用场景主要分为全覆盖多样化智能连接、高保真扩展现实类应用、智能化行业类应用等三类场景。
05
推进政产学研一体化,我国6G研发具备先发优势
我国6G研发工作的总体部署超前,正系统开展6G技术研发方案的制定工作,为6G技术预研打下基础,表明在全球范围内的6G研究工作中,我国承担着先行者的角色,这对增强我国在前沿技术研究领域的全球话语权将有深远的影响。
政府:总体部署,统筹推进
2019年,由工信部牵头,联合科技部和发改委成立了中国IMT-2030推进组,下设中国6G无线技术组,负责组织成员单位围绕6G技术所开展的一系列工作,目前已召开4次工作组会议。中国IMT-2030推进组对协调国内参与6G研究主要单位力量、聚焦6G无线技术关键创新点以及推动中国6G技术研究发挥了重要作用。此外,由科技部牵头,联合发改委、教育部、工信部、中科院、自然科学基金委成立了国家6G技术研发推进工作组和总体专家组。6G技术研发推进工作组由相关政府部门组成,职责是推动6G技术研发工作实施;总体专家组由来自高校、科研院所和企业的专家组成,主要负责提出6G技术研究布局建议与技术论证,为重大决策提供咨询与建议。
我国启动6G技术研发工作 来源:科技部网站
工信部在全国“两会”上表示正在积极推动国际合作,在愿景需求、技术标准等方面寻求共识。有关6G方面的全国“两会”提案聚焦卫星互联网等核心技术攻关以及标准化工作。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年(2021-2025年)规划和2035年远景目标纲要》在“加快建设新型基础设施”一节中提出要“前瞻布局6G网络技术储备”。
企业:立足实践,广泛探索
中国移动成立了未来移动通信技术研究所,聚焦面向6G的应用基础研究。中国移动研究院定期召开“畅想未来”6G系列研讨会,汇聚产学研用各方力量,通过广泛交流和深入分享,为业界寻找6G研究方向提供了参考,并发布了运营商首个《2030+愿景与需求研究报告》,提出了未来网络五大技术特征构想。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。之后,中国移动陆续发布了《2030+愿景与需求白皮书(第二版)》《2030+网络架构展望白皮书》《2030+技术趋势白皮书》等6G系列白皮书。
学研:依托专项,加速突破
科技部发布的《国家重点研发计划“宽带通信和新型网络”重点专项项目申报指南建议》提出“专项总体目标”之一是“开展新型网络与高效传输全技术链研发,使我国成为B5G/6G无线移动通信技术和标准研发的全球引领者,在未来无线移动通信方面取得一批突破性成果”。其中,2019年专项中至少有6个6G研究项目,2020年专项中至少有5个6G研究项。2021年,科技部公布了年度拟启动的两个6G研究项目,即《6G通信-感知-计算融合网络架构及关键技术》和《6G超低时延超高可靠大规模无线传输技术》。立足国家重大专项指引,多个高校及科研院所加快进行6G关键核心技术研究。
06
我国6G研发面临形势及相关建议
面临形势
未来3-5年是6G研发关键窗口期,全球6G竞赛已全面拉开帷幕。当前业界虽然还没有制定出6G统一标准,但已经就6G商用化进程达成了初步共识,6G通信的愿景、场景、基本指标、关键技术和应用场景等研究均有了新的进展,相关研究成果中也初步明确6G将会在2030年左右实现规模化商用,未来3-5年将是其技术研发的关键窗口期。
西方对我国通信业实施“技术封锁”,我国6G核心技术攻关和标准研发制定等面临新的机遇和挑战。近年来美国一直视我国为5G产业最强竞争对手,强调5G“中国威胁”论,2019年5月,美国、欧盟、日本等32个国家在布拉格5G安全大会上达成《布拉格提案》,排挤中国的意图明显。截止2021年1月,我国被美国列入“实体清单”中的公司及机构近300家,通信行业成为关键领域之一,产业链供应链面临极大挑战,需要全面突破西方技术封锁。
我国5G规模化商用快速推进,为开展6G布局奠定良好基础。当前我国5G基础设施建设和商用化进程位居世界前列,根据工信部的数据,截止2020年底,我国已经建5G基站超过70万个,实现所有地级以上城市5G网络全覆盖;5G终端连接数突破2亿;5G+工业互联网项目超过1100个,5G+远程会诊在19个省份的60多家医院上线使用,5G+自动驾驶、5G+智慧电网、5G+远程教育等新模式新业态不断涌现。与此同时我国在5G核心技术创新方面也实现了全球领先,根据《中国互联网发展报告2020》统计,2020年开始全球5G网络将有约30%来自中国技术,同时专利申请数量优势明显,华为排名第一,中兴通讯第三;科技部也表示截止2020年10月,我国5G核心专利数占世界第一。基于5G技术储备和产业推进的先进经验,我国可在6G性能指标、网络架构、关键技术及标准化、应用场景示范等方面开展布局,同时充分考量5G的新问题和新需求,全面提升5G、6G技术研发的可延续性和迭代,为实现5G到6G的深入科学演进打好基础。
相关建议
适时发布6G前瞻性战略规划
6G发展将涉及但不限于网络建设、产业生态、技术创新、融合应用和安全保障等多个层面。建议一是参考我国5G现有成功经验,进一步加快国家层面详细的6G顶层设计和政策保障的尽早出台,在战略层面扩大我国竞争优势。二是推动我国6G通信设备和终端形成产业规模,在国际产业分工体系中占据有利地位。三是加快6G标准生态研究和保护,积极推进国际合作和标准“走出去”。
尽快明确6G研发试验用频
对于6G潜在技术所用频段,除WRC-23将要讨论的6GHz频段等外,业界普遍聚焦于毫米波频段和太赫兹频段,部分甚至扩展至光通信频段。考虑我国通信产业的节奏和特点,建议一是积极推进毫米波、太赫兹等候选频段用于6G通信网络的相关研究和试验工作,做好通信产业发展的频谱资源储备。二是持续巩固我国移动通信低-中-高频频谱资源联合组网模式,结合6G场景开展相关频谱资源利用技术的研究。
强化储备6G潜在关键技术
通过6G行业、产业、生态联盟等形式,凝聚产学研用各方优势,形成6G研发布局工作的合力。建议一是加大资金投入,结合6G复杂融合场景开展多个细分领域专题研究,鼓励产业链企业集中突破6G关键技术。二是积极推进新材料、仪器仪表等关联产业基础储备。三是鼓励企业进行6G应用场景的前瞻研究和应用试验,保护知识产权,做好专利储备。
同步开展6G网络安全研究
6G网络将面临移动设备的激增和应用服务的丰富,潜在的网络安全和隐私问题将比5G更加明显。要为国际社会所接受,对6G网络和信息的安全保护将是关键因素。建议一是建立国际6G网络安全领域对话和合作机制,助推我国与全球各区域国家在6G网络安全领域达成共识。二是加大国际规则制定的参与力度,产学研界要在ITU、3GPP等国际标准组织中围绕6G安全议题输送高质量的研究成果,最大范围凝聚6G网络安全共识,为我国6G技术和标准推广铺平道路。
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