6G关键技术应用研究逐步体系化 为我国6G技术和标准推广铺平道路

2021-07-07 10:00:54

随着全球5G网络规模化商用步入快车道,6G研发的战略性布局已全面拉开帷幕。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。近日,赛迪智库无线电管理研究所发布了《6G全球进展与发展展望白皮书》,从全球各国6G战略布局、潜在关键技术、应用场景的最新进展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。

强化顶层设计,国际组织持续加快6G研究和标准化工作

国际电信联盟(ITU):6G早期研究计划正式启动。ITU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。

部分潜在候选频谱已列入下一步议程。6G频谱需求预计将在2023年年底的世界无线电通信大会(WRC)上正式讨论,2027年年底的WRC有可能完成6G频谱分配。目前潜在候选频段包括太赫兹频段、毫米波频段以及6GHz频段。太赫兹通信技术可能是未来6G通信技术发展的一个重要方向。WCR-19大会决定将6GHz(6425-7125MHz)频段作为新增IMT(5G或6G)频段列入2023年世界无线电通信大会(WRC-23)1.2议题,对6425-7025MHz成为区域性IMT新频段和7025-7125MHz成为全球性IMT新频段进行立项研究。6GHz频谱新增IMT使用划分的成功立项,意味着6GHz频段将成为IMT(5G或6G)全球潜在新增频段。

第三代合作伙伴计划(3GPP):6G标准化时间节点逐渐清晰。2020年7月3GPP R16标准冻结后,受全球疫情影响,原计划2021年年底完成冻结的R17,已计划推迟到2022年6月。根据3GPP 2019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,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。

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

第一,6G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,全球各国和地区结合自身产业发展实际开展突破。

基于新频谱的通信技术研究及试验主要包括太赫兹通信技术研究及芯片(设备)研发、可见光通信技术研究、动态频谱共享技术等,是美国、中国、日本、韩国等国企业和机构着力突破的领域。下一代基础共性技术主要包括下一代信道编码及调制技术、新一代天线与射频技术、轨道角动量技术等,这是各国和地区需突破的底层技术。新型特定通信技术包括空天地一体化通信、无线触觉网络等,产业界对于卫星通信纳入6G网络作为其中一个重要子系统是普遍认可的,需要对网络架构、星间链路方案选择、天基信息处理、卫星系统之间互联互通等关键技术进行深入研究。融合应用新技术主要包括人工智能、区块链等与6G通信技术的融合。

第二,6G细分领域潜在应用场景不断丰富。目前6G潜在应用场景不断出现,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。

全覆盖多样化智能连接应用。通过全覆盖的高速网络,不但满足常规环境下海量连接、超高传输速率的互联网和物联网各种深度覆盖需求,还能实现各种极端自然、灾害环境下的应急通信、特种通信的实时智能化连接,实现信息的高效精准传输。潜在的具体应用场景包括空天地海一体化通信、水下通信、量子通信、分子通信、纳米物联网等。

高保真扩展现实类应用。6G时代信息交互形式将进一步由AR/VR逐步演进至高保真扩展现实(XR)交互为主,甚至是基于全息通信的信息交互,最终将全面实现无线全息通信。用户可随时随地享受全息通信和全息显示带来的体验升级,身临其境般地享受完全沉浸式的全息交互体验。潜在的具体应用场景包括全息通信、通感互联网、虚拟教育、虚拟旅游、虚拟运动、虚拟网游、虚拟建筑、虚拟演唱会等。

移动化智能化行业类应用。智能化是6G系统提供的一项重要服务能力,也是支持各种多维度、深层次智慧应用的基础。6G将与农业、工业、交通、教育、医疗等各垂直行业深度融合并催生一些新业态、新服务。潜在的具体应用场景包括智慧农业、智能工厂、智慧车联网、智能家居、智能机器人、新型智慧城市、数字孪生体、远程精准医疗、智慧旅游、无人探险等。

我国5G规模化商用快速推进,为开展6G布局奠定良好基础

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,然而从总体来看,我国6G研究仍处于起步阶段,面临着机遇与挑战。

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。为抢占6G竞争制高点,全球6G竞赛已悄然拉开序幕。美国已全力备战6G,并将确保6G技术全球领先作为指导目标,欧盟、日本等也积极开展6G相关研究,扶持重点项目和企业,提升6G国际标准主导权。我国应积极应对6G国际新形势,贯彻落实”十四五“规划要求,前瞻布局6G网络技术储备,科学有序推进关键技术研发、未来网络试验设施和规模化商用工作。

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,根据工信部数据,截至2020年年底,我国已建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。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。

适时发布6G前瞻性战略规划,强化储备6G潜在关键技术

为加快推进我国6G研发,围绕6G战略规划、潜在关键技术、网络安全等方面提出以下建议。

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。二是推动我国6G通信设备和终端形成产业规模。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。

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。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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