2020年第六代移動通信系統(tǒng)（6G）簡介、6G市場需求、市場格局及6G研究規(guī)劃分析[圖]

    （一）何為6G

    所謂6G就是第六代移動通信系統(tǒng)（6thGenerationMobileNetworks，或6thGenerationWirelessSystems），簡稱6G，它是5G系統(tǒng)的延伸和發(fā)展。這里的G就是Generation，即“代”的意思。從第一代模擬移動通訊開始，到第二代的數(shù)字移動通訊，目前已經經歷了四代。當前世界各國的移動通信系統(tǒng)基本上處于3G和4G時代，移動通信特別是第四代移動通訊徹底改變了人們的世界觀、思維方式、生產方式和生活方式，人們逐漸體會到快捷的數(shù)字移動通訊給我們帶來的種種變化。2019年6月6日，我國政府正式頒發(fā)了第五代移動通訊網絡（5G）的商用許可證，中國三大移動運營商開始正式搭建5G網絡平臺，各終端制造商也正式推出基于5G的各種智能終端特別是智能手機，2019年11月部分地區(qū)已開始正式辦理5G業(yè)務。2020年中國移動等網絡運營商將全面推出5G智能手機，由此宣告5G時代的正式來臨。

    在5G即將全面商用之際，中國、美國、英國等通訊技術大國的企業(yè)（特別是中國的華為公司）就宣稱已正式開始了6G網絡通訊技術的研發(fā)。5G尚未完全商業(yè)應用就宣稱研發(fā)6G是否屬于商業(yè)炒作？從1G到5G，移動通信系統(tǒng)基本上每10年更新?lián)Q代一次，而且基本上都是在某一代開始投入應用之時就開始了下一代的技術研發(fā)，新一代技術的成長基本上需要10年時間的錘煉。移動通訊發(fā)展的基本規(guī)律是“使用一代、研究一代、儲備一代”，是典型的“吃著碗里、看著鍋里、想著地里”的發(fā)展模式。在4G即將淘汰，5G即將商用之時，研發(fā)6G是一種必然。待5G逐漸衰老淘汰之時，6G技術才可能及時擔當起未來通訊的重任。

    6G網絡將是一個地面無線與衛(wèi)星通信相互集成的全連接網絡通信系統(tǒng)。地面基站的信息通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)布滿整個地球，這樣6G移動通信將實現(xiàn)全球無縫覆蓋，網絡信號能夠抵達任何一個偏遠地區(qū)，這樣可以讓身處山區(qū)的病人能接受遠程醫(yī)療、讓孩子們能接受遠程教育。更為重要的是，6G的傳輸能力可能比5G提升100倍，網絡延遲也可能從毫秒降到微秒級，將使5G技術更加完善并在許多方面實現(xiàn)突破。此外，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電信衛(wèi)星系統(tǒng)、地球圖像衛(wèi)星系統(tǒng)和6G地面網絡的聯(lián)動支持下，地空全覆蓋網絡還能幫助人類預測天氣、快速應對自然災害等。

    （二）6G的特點

    4G網絡讓我們用上了真正的智能手機，人與人之間實現(xiàn)了快速聯(lián)系，特別是各種數(shù)據(jù)可以快速上傳或下載，電子商務、電子支付、網上視頻等等皆得以實現(xiàn)。于是不少人認為，4G網絡已經十分完美，我們?yōu)槭裁催€要發(fā)展5G網絡？特別是5G網絡還沒有完全落地，人們還沒有真正開始商用，為什么又開始思考、研發(fā)6G網絡？其實，任何一代網絡都有其特點，既有其優(yōu)勢，又存在各種局限，而技術發(fā)展總是不斷地追求更優(yōu)，不斷實現(xiàn)超越，讓人們能夠不斷地使用到更完美的技術，不會被現(xiàn)有技術限制想象力。

    4G網絡讓人與人之間實現(xiàn)了完全的連結，特別是網絡社交、網絡商務等，大大拓展了人類的聯(lián)系方式和活動空間。但是，除人類之外，世界上還有其他萬物，4G網絡初期雖然提出要實現(xiàn)與萬物的鏈接，但由于技術限制，難于承擔如此重任。5G網絡在帶寬、速度和連結方式上實現(xiàn)了根本的突破，才可能承擔起人與人、人與物、物與物之間海量的聯(lián)系，從而不但可以實現(xiàn)人聯(lián)網，也可以實現(xiàn)物聯(lián)網。不過，5G網絡也有其局限性，比如5G網絡的帶寬只是在4G基礎上進行擴展，因此帶寬依然有限。更為重要的是網絡信號的傳輸完全依賴地面基站，地球上依然有不少地方難于建設基站，而人類經常活動的海洋、天空更是無法建設類似地面上基站，因此5G網絡必然會遺留下不少網絡無法覆蓋的地方。6G網絡正是在克服5G網絡局限的基礎上提出并研發(fā)的，因此未來的6G網絡將具有“更寬、更快、更廣、更省”四大特點。

5G/6G網絡關鍵能力對比

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    首先是更寬。移動網絡是通過無線信號實現(xiàn)通信的，頻率是無線信號寶貴的有限資源。從1G到4G，人們把0.9GHz（1G）到1.8GHz-2.7GHz（4G）的低頻信號基本上占用完畢，5G網絡在4G網絡的基礎上使用3GHz-6GHz更高頻的信號，無線頻率越建越寬。然而，如果要實現(xiàn)真正的萬物互聯(lián)，這個帶寬依然不夠，因此6G網絡把使用頻率拓展到100GHz-10THz，并開發(fā)使用太赫茲（THz）頻率，這樣帶寬就被大大拓展，足夠實現(xiàn)萬物互聯(lián)。此外，6G網絡還將使用可見來通訊，使得通訊頻率更加寬廣。

    其次是更快。減少時間延后效應是通訊技術追求的目標，許多通訊、控制系統(tǒng)都有時延要求，因為信號的延后可能帶來系統(tǒng)的不精準、不穩(wěn)定甚至造成系統(tǒng)的崩潰。每一代移動通信技術的更迭都帶來速度的大幅提升，4G的時延極限為20毫秒，5G則為1-10毫秒，這似乎已經很快，但是，對有些系統(tǒng)，比如無人駕駛、VR/AR系統(tǒng)，1-10毫秒的時延仍然不符合要求，而6G網絡則將時延減少到納秒，進入太比特時代（Terabitera，Tb/s），因此相比5G，6G速度提高了上百倍，基本上接近無時延的要求，實現(xiàn)了真正的“在線”目標。

    再次是更廣。4G網絡將人與人全部網羅其中從而形成“人聯(lián)網”，5G網絡則在“人聯(lián)網”的基礎上外加“物聯(lián)網”。5G把人、物皆接入網絡中，似乎窮盡了一切，但是5G仍然有局限，而6G在如下方面彌補了5G的局限：一是5G局限于地面網絡，而6G則將地面網絡與衛(wèi)星相連接，共同構成一個天羅地網；二是5G網絡在天空、深海、沙漠、森林等地仍然有網絡盲區(qū)，6G則通過一系列新技術與衛(wèi)星相結合，解決了這些盲區(qū)的覆蓋問題。6G比5G的網絡覆蓋面更廣，真正做到網絡無死角，信號全覆蓋。

    最后是更省。6G時代，為了建立物聯(lián)網，需要在海量的物品中植入微型傳感器。這些海量的傳感器一方面感知事物的狀態(tài)及其變化情況，另一方面將所感知的數(shù)據(jù)發(fā)送到附近的接收器，最后通過6G網絡將萬事萬物的感知狀態(tài)相互連通，形成人、事、物全面關聯(lián)的互聯(lián)網。這樣，最底層的傳感器就成了構建物聯(lián)網的基礎，但這些傳感器需要電源的支持，沒有電源也就失去了聯(lián)系的基礎。以往使用的傳感器往往比較耗電，這樣就必須提供持續(xù)的有線供電或者經常更換電池，而6G時代的傳感器數(shù)量多、分布廣，很難有線供電或經常更換電池，因此需要功耗更低的傳感器件或設備。低功耗、更省電是6G網絡的基本要求，也是其基本特點之一。

    （三）緣起：6G需求核心驅動—海陸空天一體化

    1、5G三大基礎場景對應三大應用需求

    (1)eMBB（EnhanceMobileBroadband），增強型移動寬帶。

    核心：Gbps級的傳輸速率，滿足高清視頻、AR/VR等大帶寬需求。

    (2)uRLLC（UltraReliable&LowLatencyCommunication），低時延、高可靠通信。

    核心：1ms的空口間時延，滿足車聯(lián)網、無人駕駛、遠程醫(yī)療等低時延、高可靠需求。

    (3)mMTC（MassiveMachineTypeCommunication），海量物聯(lián)網連接。

    核心：100萬個/平方公里的連接密度，滿足物聯(lián)網、智慧城市等海量接入需求。

    2、5G非通信技術終點，覆蓋地域仍受限

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國第六代移動通信系統(tǒng)（6G）行業(yè)市場現(xiàn)狀調研及發(fā)展趨向分析報告》數(shù)據(jù)顯示：目前全球移動通信服務的人口覆蓋率約為70%，但受制于經濟成本，技術等因素，僅覆蓋了20%的陸地面積、小于6%的地球表面積。以我國為例，5G時代仍會有80%以上的陸地面積、95%以上的海洋面積無移動網絡信號。

5G網絡全球覆蓋地域仍有提升空間

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    3、海陸空天一體化為6G新增需求，擴展頻段+覆蓋成就泛在移動通信

    (1)6G需求（5G增強）：流量、連接數(shù)急劇增長，跨界融合是關鍵

    到2030年，通信用戶流量與連接數(shù)將急劇增長，預計2030年我國流量增長約100+倍，AR/VR/MR、裸眼3D、8KUHD等現(xiàn)有應用需求維度更為多元與深入。預計2030年全球物聯(lián)設備接近1千億，中國超過200億。

2010-2030年全球和中國移動數(shù)據(jù)流量增長快速

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2010-2030年全球和中國移動終端連接數(shù)增長快速

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2010-2030年全球和中國物聯(lián)網連接數(shù)增長快速

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    同時6G可以增強IT+CT+DT的跨界融合，需結合人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈與量子信息形成關鍵技術突破和能力儲備，使設備具備通信、計算、導航、感知等多種能力。

    (2)6G新增需求:海陸空天一體化，頻段+覆蓋不斷擴展

    相對于5G的不同，6G將著力解決海陸空天覆蓋等地域受限的問題，包括整合衛(wèi)星通信，以便實現(xiàn)全球的無線覆蓋。

6G新增需求:海陸空天一體化

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    同時，6G還將向更高頻段擴展以獲取更大傳輸帶寬如毫米波、太赫茲、可見光等，進一步滿足業(yè)務發(fā)展需求。

    （四）格局：5G第一梯隊—中美日韓，6G時代競爭更為激烈

    2018年7月16-27日，ITU-T第十三研究組全會召開，決定成立“網絡2030”焦點組，面向2030-2040年的未來網絡架構、需求、能力于用例，保持后向兼容，支持當前以及未來新應用。

    2019年3月25日，在IEEE的發(fā)起之下，全球第一屆6G無線峰會在芬蘭召開，邀請了工業(yè)界和學術界發(fā)表對于6G之最新見解和創(chuàng)新，探討實現(xiàn)6G愿景需要應對的理論和實踐挑戰(zhàn)。

    2019年5月20日-24日，IEEE2019年國際通信會議（ICC2019）召開，大會主題

    為“EnpoweringIntelligentCommunications（賦能通信）”。會上眾多專家及業(yè)內人士對6G時代如何實現(xiàn)智能通信的賦能展開了深入探討。

    1、5G時代，中美日韓處于第一梯隊

    目前5G時代，中國在全球主要國家的5G競備中處于領先地位，與中國同處第一梯隊位置的還有韓國、美國和日本。

5G時代中國處于第一梯隊

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    2、6G硝煙再起，強者恒強

    中國：目前國內IMT2020新技術工作組已開始開展6G的總體研究，科技部2018-2019重點專項中11項與6G相關，信通院等單位牽頭負責《后5G/6G系統(tǒng)愿景與需求研究》。2019年4月26日，毫米波太赫茲產業(yè)發(fā)展聯(lián)盟在京成立，該聯(lián)盟由信通院與產業(yè)界、科研院所等相關企業(yè)和專家共同籌建，旨在加快我國毫米波太赫茲產業(yè)發(fā)展，提升我國在通信領域的技術水平與產業(yè)化能力。同時由國家發(fā)改委、工信部、科技部共同支持舉辦的未來移動通信論壇（“Future論壇”）已發(fā)布《ApeekBeyond5G》等3本6G相關白皮書。ITU-T啟動的FGNET2030研究，中國運營商也深度參與。

    美國：6G的研發(fā)推進以政府資助高校的模式為主，重點研發(fā)“融合太赫茲通信與傳感”的項目。

    日本：6G的研究工作以國內最大電信運營商NTTDoCoMo為主體，主攻太赫茲、軌道角動量等方向。

    韓國：三星負責6G技術預研，計劃在6G時代將全雙工技術打磨精熟。

    歐盟：歐盟2017年成立由德國、希臘、芬蘭、葡萄牙、英國等跨國TERRANOVA計劃，明確提出研發(fā)超高速太赫茲創(chuàng)新無線通信技術。歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）也逐步開展6G基礎技術的研究項目及其他研發(fā)方向的征詢工作。

    （五）規(guī)劃：R20后標準滿足6G需求，面向2030年商用

    當下6G研究剛剛開始，預計2030年實現(xiàn)商用。6G目前的主要進度：依據(jù)5G發(fā)展的實際情況，一方面分析現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，另一方面分析未來的潛在業(yè)務需求，從而總結出未來移動通信系統(tǒng)的特征，設計未來移動網絡需求愿景，并進一步探討頻率需求、技術和運營挑戰(zhàn)、潛在創(chuàng)新機會等問題，并指出5G階段不能滿足從而需要進一步發(fā)展的6G需求。預計6G的眾多需求將于R20以后的標準版本加以滿足，2030年實現(xiàn)商用。

6G總體規(guī)劃：預計R20后標準滿足需求，2030年實現(xiàn)商用

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