6G通信技术将实现“天地互联”。6G新增海陆空天一体化需求解决覆盖地域受限难题,6G技术涉及八大关键技术,太赫兹(THz)通信综合性强,天线小型化与集成化趋势不可阻挡。6G研究强者恒强,中美日韩处于第一梯队,预计2030年商用。5G承上启下不得不爱,生命周期至少维持10年。

6G优势

目前全球移动通信服务的人口覆盖率约为70%,但受制于经济成本,技术等因素,仅覆盖了20%的陆地面积、小于6%的地球表面积。以我国为例,5G时代仍会有80%以上的陆地面积、95%以上的海洋面积无移动网络信号。

相对于5G的不同,6G将着力解决海陆空天覆盖等地域受限的问题,包括整合卫星通信,以便实现全球的无缝覆盖。

6G还将向更高频段扩展以获取更大传输带宽如毫米波、太赫兹、可见光等,以满足流量、连接数急剧增长的需求。同时6G将进一步增强IT+CT+DT的跨界融合,结合人工智能、大数据、云计算、区块链、新电池技术与量子信息等多项关键技术突破,不断推动通信技术变革。

6G制订

目前全球6G技术研究仍处于探索起步阶段,技术路线尚不明确,关键指标和应用场景还未有统一的定义。在国家发展的关键时期,要高度重视、统筹布局、高效推进、开放创新。下一步,科技部将会同有关部门组织总体专家组系统开展6G技术研发方案的制订工作,开展6G技术预研,探索可能的技术方向。通过6G技术研发的系统布局,凝练和解决移动通信与信息安全领域面临的一系列基础理论、设计方法和核心技术问题,力争在基础研究、核心关键技术攻关、标准规范等诸多方面获得突破。为移动通信产业发展和建设创新型国家奠定坚实的科技基础。

关键技术

6G具有的八大关键技术

1.机器学习与AI加强

网络的复杂性、连接设备的数量“剧增”,将导致网络从经验中自我学习、自我优化、自我进化并灵活地提供各类新服务。

6G时代人与机器将和谐地互联、共存,全新的未来业务类型可能是智能体之间的智能互联。除了媒体数据、传感数据、控制数据等传统数据外,AI驱动的“智慧传输”将会是占据6G网络的全新数据类型,智能体间将能分享和传递AI信息,形成真正意义上的“智慧互联”时代。

2.灵活频谱共享提升效能

传统专用频谱分配方式使得频谱资源分配已满但利用率低下,导致移动通信系统面临频谱需求高但频谱资源严重短缺的矛盾。ITU-RWP5D频率需求报告指出,2020年全球和中国的频谱资源缺口为上千兆赫兹。

基于情景的、每秒级别的动态频率分配,将更为高效地使用较低频段中的宝贵无线电频谱。AI、区块链等技术的综合应用有助于动态频谱分配及频谱使用效率的提高。

3.新电池与无线能量传输提升性能

6G时代需要固态电池、石墨烯电池等新电池技术,具备更高能量、更低成本、更长续航里程、更便于携带等特性。

无线能量传输在一定条件下可能是延长电池使用寿命、避免频繁充电的可行方法。

4.自由空间光通信有待突破

光学自由空间通信将使得6G时代的室内外无线通信场景具备高数据速率,因此需要释放可见光的低频段无线电频谱以用于大范围使用。

5.太赫兹(THz)通信与Sub-太赫兹(Sub-THz)

超过100GHz(D频段,110GHz-170GHz频段等)的连续大带宽的可用性,将成就6G时代短距离高数据速率的传输系统,因此需要释放THz的低频段无线电频谱以用于大范围使用。

太赫兹通信是一个跨学科、跨专业的复合型技术领域,不仅需要通信技术的发展和突破,还需要高性能器件做支撑,尤其是大功率GaN太赫兹二极管的制备、大功率太赫兹固态电子放大器、高效率太赫兹倍频器混频器、高速高效的太赫兹调制器、高灵敏太赫兹相干接收器、太赫兹高速基带等方向。

6.大量使用多天线系统

当把THz、Sub-THz、可见光的频谱新增用于6G时代的移动通信系统之后,将需要运营商们能够利用多射线传播的多个天线系统,以获得更大的吞吐量,并用于精确定位以及无线能量传输。6G时代,基于超材料的大规模阵列天线的小型化与集成化将更为重要。

7.面向“大规模无线网络”接入方案

预计在6G时代,每平方米范围内平均会有超过10个无线终端设备,因此需要新的接入机制来以高效及可扩展的方式处理大量非正交用户数据。

非正交多址接入技术(NOMA)将在6G时代蓬勃发展,在非正交多址系统中引入极化编码,从广义极化的观点出发,优化信道计划分解方案。

8.网络安全不断突破

6G时代可能将非个人设备用于个人通信,这将对生物认证和隐私带来诸多新的挑战。所以6G时代将需要采取全新的无线安全方案以使得相关通信系统能够应对由量子计算机发起的攻击。

商用进度

6G目前的主要进度:依据5G发展的实际情况,一方面分析现有系统的不足,另一方面分析未来的潜在业务需求,从而总结出未来移动通信系统的特征,设计未来移动网络需求愿景,并进一步探讨频率需求、6G技术和运营挑战、潜在创新机会等问题,并指出5G阶段不能满足从而需要进一步发展的6G需求。

预计基于6G技术的众多需求将于R20以后的标准版本加以满足,2030年实现商用。

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