本文来自中国工业和信息化，作者：周珏哲、滕学强、彭璐。
当前，新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，大国间科技竞争和产业博弈持续加剧，世界主要国家和地区纷纷加速布局未来产业，以构筑未来竞争新优势。面向2030年商用的6G是典型的未来产业，按照“使用一代，建设一代，研发一代”的移动通信发展节奏，全球6G竞赛已经拉开了帷幕。
6G的五维解构
2023年6月，国际电信联盟（ITU）完成了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》（以下简称“建议书”）。该建议书作为6G纲领性文件，汇聚了全球6G愿景共识，描绘了6G目标与趋势，提出了6G的典型场景及能力指标体系。业界对于6G商用演进时间节点看法较为一致，目前预期将在2030年左右开始商用，因此未来3~5年将是6G布局抢位的关键窗口期。
相较于5G，6G将依托内生智能的新型网络、通信感知一体化等潜在关键技术，实现更高的速率、更大规模的连接、更高的可靠性和确定性等网络性能。可以从五个维度来具体解构6G。
一是从数字社会发展需求来看，6G将实现人、机、物的连接，实现物理世界与虚拟世界的连接。同时，有望将感知与人工智能等能力融合到网络中，成为承载新用户、赋能新应用的新型数字基础设施，其总体愿景是基于5G愿景进一步扩展和升级。
二是从网络接入方式看，6G包含多样化的接入网，如移动蜂窝、卫星通信、无人机通信、可见光通信等。
三是从网络覆盖范围看，6G愿景下将构建跨地域、跨空域、跨海域的空—天—海—地一体化网络，实现真正意义上的全球无缝覆盖。
四是从网络性能指标看，6G在峰值速率、用户体验速率、频谱效率、区域流量容量、连接密度、移动性、时延、可靠性、安全隐私与弹性性能等指标方面会有大的提升，在覆盖能力、定位精度、感知相关能力、AI相关能力、可持续性、互操作性等方面将赋予新的性能，从而满足各种垂直行业及个人多样化的网络需求。
五是从目标与趋势来看，6G将推动实现包容性、泛在连接、可持续性、创新、安全性、隐私性与弹性、标准化与互操作、互通性等目标，支撑构建包容性的信息社会，6G用户与应用将呈现泛在智能、泛在计算、沉浸式多媒体与多感官通信、数字孪生与扩展世界、智能工业、数字医疗与健康、泛在连接、感知与通信的融合、可持续性等趋势。
6G潜在的应用场景
6G潜在应用场景可分为全覆盖多样化智能连接应用、高保真扩展现实类应用、智能化行业类应用等三类。
一是全覆盖多样化智能连接应用。该类场景主要是借助地面移动蜂窝网络、卫星互联网、无人机等空中平台的灵活部署，以及各种超低功耗、超高精度智能连接技术，实现全球范围内空、天、地、海立体空间内近乎无死角的全球泛在连接。通过全覆盖的高速网络，不但可以满足常规环境下海量连接、超高传输速率的各种深度覆盖需求，还能实现各种极端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。该应用涵盖泛在连接和超大规模连接等典型场景，潜在的具体应用场景包括：物联网、空天地一体化通信、量子通信等。
二是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——视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉乃至情感，将通过高保真XR充分被调动，用户将不再受到时间和地点的限制，身临其境般地享受完全沉浸式的全息交互体验。该应用涵盖沉浸式通信、感知与通信的融合等典型场景，潜在的具体应用场景包括：沉浸式云XR、全息通信、感官互联、虚拟旅游、虚拟建筑、虚拟演唱会等。
三是智能化行业类应用。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。该应用涵盖人工智能与通信的融合等典型场景，潜在的具体应用场景包括：智能工厂、智慧车联网、新型智慧城市、数字孪生体、远程精准医疗、自动驾驶、无人探险等。
作为未来产业重点领域，6G将广泛应用于娱乐生活、医疗健康、工业生产、交通运输、教育培训、农林牧渔等领域，创造新的商业模式和价值点，推动移动通信网络与垂直行业融合应用快速推广。
全球6G最新进展
ITU在2020年初的第34次国际电信联盟无线电通信部门5D工作组（ITU-R WP5D）会议上，正式启动了6G研究工作，并初步形成了6G研究时间表和《未来技术趋势研究报告》撰写计划。5D工作组于2022年6月完成了《未来技术趋势研究报告》的撰写，为6G研究方向的明确奠定了基础。2023年6月，ITU-R WP5D第44次会议发布了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》，汇聚了全球6G的愿景和共识。
第三代合作伙伴计划（3GPP）于2019年公布了6G标准化时间表，预计将在2025年至2028年进行6G技术的标准化。但由于受到全球新冠疫情和5G演进技术标准延后的影响，业界预计6G标准化将推迟至2026年到2030年。
发达国家积极抢占6G战略制高点
美国联合盟友开展技术标准研究，积极建立自己主导的6G生态圈。2019年3月，联邦通信委员会（FCC）在全球率先开放95GHz至3THz 6G试验频谱。2020年10月，美国还积极联合盟友开展研发活动，美国电信行业解决方案联盟联合日本、欧盟、韩国等国家和地区的主流ICT企业共同组建Next G联盟，推动6G全流程合作。2020年，众议院通过《促进美国在无线领域的领导地位法案》，要求提高美国在6G无线通信网络标准制定中的领导地位。2021年12月，众议院通过《未来网络法案》，要求尽快建立由政府、企业、公共利益团体组成的6G工作组。2021年12月，新美国安全中心（CNAS）发布《边缘网络，核心政策：保护美国的6G未来》报告，总结了美国推动5G发展的“经验教训”，并对加强美国未来6G竞争力提出相应建议。2021年，美日宣布将通过共同投资45亿美元推动在6G及网络安全方面的合作，包括6G技术试验、标准研究等。2022年2月，Next G联盟发布《6G路线图》，确立了6G远景目标、技术方向和发展路线。2022年3月，Keysight公司获得6G试验牌照。2023年5月初，美国6G联盟发布6G垂直行业路线图，提出了将相关需求转化为技术成果，共同投资6G To B概念验证和测试平台，直接把相关需求连接至市场等目标。
欧盟整合区域内多国力量共同推动6G研究。2021年1月，欧盟6G旗舰计划Hexa-X项目正式启动，该项目由诺基亚牵头，联合爱立信、西门子、阿尔托大学、英特尔、Orange等22家企业、大学和研究机构，聚焦6G的应用场景与关键技术。欧洲各国通过设立研究中心、财政支持、国际合作等手段，积极推动6G研究。2023年1月，欧盟旗舰计划Hexa-X-II正式启动，为期两年半，其研究重点聚焦6G的系统化和预标准化，合作伙伴的成员名单也从25个增加到44个。欧盟领导的6GIA（6G基础设施联盟）和SNS（欧洲智能网络和服务伙伴关系）在2023年计划投入1.32亿欧元，聚焦6G相关研究。
韩国通过政产学研协作抢跑6G研发布局。2019年4月，韩国成立了“6G研究小组”，推动6G核心技术与应用的发展，并宣布将于2028年率先实现6G商用，还成立了由科学和信息通信技术部、运营商、设备企业、中小企业、研究机构的专家组成6G研发战略委员会，组织政产学研各界力量定期召开研讨会，并制定研究项目。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。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相关技术。2023年2月，韩国科学技术信息通信部通过“K-NETWORK 2030”战略，旨在开发世界级的6G技术，并率先商用。
日本积极参与6G的国际合作。2020年，日本总务省推出了“6G综合策略”和“Beyond 5G推进战略”，并设立由政产学研各方组成的Beyond 5G推广联盟，负责战略的推进落实和跨部门协调。“Beyond 5G推进战略”设立500亿日元的6G研究基金，用于资助6G核心技术研究、测试验证等，并加强公私合作。日本还积极与美国、荷兰开展6G技术联合研发，Beyond 5G推广联盟分别与北美Next G联盟和欧盟6G旗舰项目Hexa-X签署合作协议。日本总务省计划在2023财年的预算中拨出662亿日元（约32.64亿元）作为6G无线网络的研究基金，该基金计划设立在国家信息与通信技术研究所。
我国的6G战略布局与技术研发
从国家战略层面看，一方面，我国早在2019年就建立了完善的6G推进组织，由工信部牵头成立中国IMT-2030（6G）推进组，为产业界、研究机构、基础运营商等搭建产学研用平台，加强国际合作交流和技术研发；由科技部会同有关部门成立了国家6G技术研发推进工作组、国家6G技术研发总体专家组。另一方面，政府前瞻谋划6G发展。2021年，“十四五”规划纲要、《“十四五”信息通信行业发展规划》《“十四五”国家信息化规划》等均提出要布局6G技术研发。2022年，国务院出台《“十四五”数字经济发展规划》，提出前瞻布局6G网络技术储备，加大6G技术研发支持力度，积极参与推动6G国际标准化工作。
从学术界层面看，东南大学、北京邮电大学、电子科技大学、紫金山实验室、中国航天科工二院等院校、科研机构开展了大量6G相关的技术研究，并取得一系列关键研究成果。2022年6月，在中国移动主办的2022年科技周暨移动信息产业链创新大会上，北京邮电大学-中国移动研究院联合创新中心发布了6G通用原型验证系统和面向6G的多频段信道测量平台。2022年11月，电子科技大学研发的6G试验卫星“电子科技大学号”顺利发射升空，进入预定轨道。2023年4月，中国航天科工二院25所完成了国内太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验，这一成果被认为是我国6G通信技术发展的重要保障和支撑，为未来高速数据传输提供了巨大的可能性。
从产业界层面看，我国电信运营商、主流设备商，及产业链相关企业也紧跟国家发展布局，积极探索6G愿景需求、潜在技术方向、应用场景，通过组建研发团队、开展技术交流、搭建产业合作平台、参与国际组织研究项目等方式，推动6G关键技术、标准研究、技术测试、实验验证等。
从全球6G专利排行方面看，我国6G专利占比延续5G以来的全球领先优势。根据2021年4月发布的《6G通信技术专利发展状况报告》，我国6G技术的专利申请量已经达到3.8万项，相关技术专利占全球6G技术的比重达到35%，位居全球第一。同时，根据日本权威研究机构的数据，我国同样以40.3%的6G专利申请量高居榜首，美国以35.2%的占比紧随其后，日本以9.9%排名第三，其次是欧洲的8.9%和韩国的4.2%。
我国6G发展面临的形势与挑战
随着我国5G规模化商用快速推进，基于5G技术储备和产业推进的先进经验，我国在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具备一定优势，为开展6G布局奠定了良好的基础。与此同时，西方发达国家在持续与我国展开5G竞争的同时，也致力于通过6G前瞻布局和技术储备重新掌握网络通信的国际话语权。展望6G时代，我国将面临比5G时代更为激烈的竞争。
未来3年到5年是6G研发与标准化的关键窗口期。目前，全球6G竞赛已全面拉开帷幕。美国、欧盟、韩国、日本等国家和地区针对6G研发的战略布局已全面展开，通过扶持重点项目和企业，力图提升6G国际标准主导权。我国必须牢牢抓住关键窗口期，出台各种6G规划、研发方案和专项政策，加速实现6G突破性发展。
6G关键核心技术有待突破。我国移动通信产业必要支撑环节的部分基础核心技术基础薄弱，如：毫米波/太赫兹通信、空天地融合移动通信、通感一体等，特别是在前沿原创性技术方面有待加强。
卫星互联网建设相对迟滞。未来，6G是空地融合通信的时代，卫星互联网作为空地通信的重要手段之一，将是6G重要的组成部分。目前，我国卫星互联网基础设施建设相对美国来说比较滞后，亟待加快进程。
国际产业生态和规则定义权有待加强。美西方在推进6G研发过程中组建了Next G联盟、Hexa-X等跨国研发联盟，将我国排斥在外。我国面临被美欧日韩等进行6G生态“剔除”的风险，使我国6G标准和产品无法“走出去”。同时，还要警惕6G标准可能分裂的情况发生，进而削弱我国主导的6G标准和产品在国际产业生态和规则定义方面的话语权。
推进我国6G发展的建议
完善顶层设计和协调机制。一是将6G上升为国家战略，适时出台6G发展的顶层设计，充分发挥新型举国体制优势和超大规模市场优势，巩固提升我国移动通信产业的国际领先地位。二是充分发挥好IMT-2030（6G）推进组的基础平台作用，借鉴IMT-2020（5G）推进组的成功经验，丰富下设工作组的类别及工作任务，在聚合产学研用力量、推动6G技术研究、开展国际交流与合作等方面作出更大贡献。三是部门联合开展6G与垂直行业试点示范，着眼丰富6G技术在重点行业的应用场景，征集并遴选一批骨干单位协同攻关，重点形成一批技术先进、性能优越、效果明显的6G标志性应用，为6G与垂直行业的融合创新发展树立标杆和方向。
强化产业发展的频谱支撑。一是积极开展未来网络频谱需求研究，做好产业发展的先导性频谱资源储备和释放。二是尽快明确6G研发试验用频，积极推进6GHz、毫米波、太赫兹等候选频段用于6G的研究和试验工作，完善“低-中-高”频谱资源联合组网模式。三是加强卫星频率轨道资源申报和储备，建立健全频率协调机制，鼓励民营企业利用多种手段提前进行资源申报及储备，积极推进卫星通信/卫星互联网与6G结合，加快构建天地一体化立体融合网络。
加快技术创新和产业培育。一是支持开展潜在关键技术、应用场景的前瞻研究和应用试验，突破基础理论以及“从0到1”的原始技术创新和应用。二是聚焦关键核心技术加快攻关突破。可通过揭榜挂帅、科技创新基金等创新机制，引导企业加快技术攻关。三是增强产业基础支撑能力。持续推动芯片、关键元器件、软件、仪器仪表、模组等研发及应用，全面提升6G产业基础能力。四是借鉴我国5G产业发展的成功经验，充分利用5G产业链的基础设施和资源，整合移动通信领域产学研用力量，以商用需求为牵引，带动上下游产业链形成6G产业发展合力，推动6G产业链协同发展。
加大国际规则制定的参与力度。一是加大国际规则制定的参与力度，旗帜鲜明地表达推动全球6G统一标准的主张，争取主导和广泛参与ITU、3GPP等国际组织与6G标准化相关的工作，产学研界要在国际标准组织中围绕6G安全议题输送高质量的研究成果，为我国6G技术和标准推广铺平道路。二是以更开放的姿态加强交流合作，借助中日韩、东盟等合作机制，助推我国与全球各区域国家在6G产业生态发展方面达成有效共识。牵头发起成立跨国6G行业联盟，构建开放联合、公平透明的6G产业生态。
以上文字来源于中国工业和信息化，作者：周珏哲、滕学强、彭璐，单位：中国电子信息产业发展研究院无线电管理研究所
