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移動通信技術到目前為止經(jīng)歷了五代，從通信技術歷史發(fā)展來看，2G通信以后，大約每十年左右移動通信技術就會更新?lián)Q代。2019年，5G通信技術進入了規(guī)?；虡I(yè)應用前夜，2020年將面臨大規(guī)模投資建設。在此背景下，作為5G通信技術的下一代承接，6G通信技術研發(fā)的重要性就顯得愈發(fā)迫切，其實早在2017年，6G通信的初級研發(fā)便已經(jīng)開始上路。
億歐智庫最新發(fā)布的《2020技術趨勢報告》中，通過技術篩選以及關鍵性指標測評，將6G通信技術列為2020年之后的重點發(fā)展趨勢。之所以6G會成為接下來的趨勢性技術，從億歐智庫的評判依據(jù)來看，主要是從通信技術的發(fā)展原理出發(fā)。
目前，5G通信的技術原理已經(jīng)趨于成熟并開始商業(yè)化，雖然5G技術與商業(yè)場景的應用結合還有待大規(guī)模開發(fā)，但從產(chǎn)業(yè)鏈整體劃分來看，此部分屬于下游場景應用的探索。因此，從通信技術的整體宏觀發(fā)展趨勢來看，6G更符趨勢性技術發(fā)展的基本條件。
賽道搶跑，已經(jīng)開始
2017年9月，歐盟便最先啟動了為期3年的6G基礎技術研究項目，主要任務是研究可用于6G通信網(wǎng)絡的下一代向前糾錯編碼技術、高級信道編碼以及信道調制技術。
2018年9月，在美國洛杉磯舉行的2018美國移動世界大會上(MWCA)，美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)委員首次在公開場合展望6G，其演講中提出6G將邁向太赫茲(THz)頻率，同時會引入基于區(qū)塊鏈的動態(tài)頻段共享技術。
2019年1月，韓國LG電子公司宣布將啟動6G通信技術的研究；3月，美國FCC決定開放“太赫茲波(THz)”頻率段，啟動6G研究；6月，韓國SK電信公司和諾基亞以及愛立信簽署了合作協(xié)議，三家公司將聯(lián)合開發(fā)6G通訊技術；8月，華為在位于加拿大渥太華的研發(fā)中心里開始6G網(wǎng)絡研究。
2019年11月，中國科技部會同發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開6G技術研發(fā)工作啟動會，標志著中國6G技術研發(fā)工作正式啟動；日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省確定將在2020年為NEDO(日本新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構)設立2200億日元的基金預算，主要用于啟動6G研發(fā)。
在5G通信上，中國華為在技術方面占據(jù)了主導權，美國、日本、韓國等國家并不具備相關優(yōu)勢，因此便想通過6G研發(fā)，進行跨越式發(fā)展并進行趕超。所以從世界通信市場上來看，6G賽道的搶跑已經(jīng)開始。
原理概念，由點突破
技術原理方面，5G與6G的差別究竟在哪里？首先要從美國FCC決定通過開放“太赫茲波(THz)”頻率段研究6G說起。太赫茲實際上是一個頻率單位，太赫茲波是指頻率在0.1~10 THz范圍內的電磁波，波長在0.03～3mm之間，1太赫茲(THz)等于1000吉赫茲(GHz)。
太赫茲在長波段與毫米波相重合，在短波段與紅外光相重合，太赫茲波在整個電磁波譜中處在微波與紅外波之間，兼有微波和光波的特性，是一個非常特殊的存在。正是因為其特殊性，使其在高速無線通信領域具有頻譜資源寬、高速數(shù)據(jù)傳輸能力強、通信跟蹤能力和抗干擾能力強、穿透性強等特點，是大容量數(shù)據(jù)實時無線傳輸最有效的技術手段。
更通俗來講，目前我國三大運營商的4G主力頻段位于1.8GHz-2.7GHz之間，5G的主流頻段則在3GHz-6GHz之間，都屬于毫米波范圍。無線網(wǎng)絡的速度要想更快，帶寬和頻率就要不斷提升，這就意味著6G網(wǎng)絡必然要使用更高的頻段來承載，并超出毫米波范圍。目前國際電聯(lián)已將0.3THz~3THz的頻段定義為太赫茲輻射，相比其原有定義范圍更小，更適合6G通信應用。
除此之外，全球首份6G白皮書對6G網(wǎng)絡提出的核心關鍵指標還包括：峰值傳輸速率達到100Gbps(吉比特每秒)–1Tbps(太比特每秒)；室內定位精度達到10厘米，室外為1米；無線電延遲0.1毫秒；通信設備中斷機率小于百萬分之一；連接設備密度達到每立方米過百個。
然而，如果要實現(xiàn)目前所提出的6G初級指標，就需要新的收發(fā)機架構和計算模式。同時，現(xiàn)在5G所使用的大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)天線的能效也將面臨巨大的挑戰(zhàn)，所以對于半導體、光學材料來說將是一個不小的改變，但這也為新材料、新技術的出現(xiàn)使用提供了新機會。
比如日本電報電話公司(簡寫為NTT)最新提出了“ IOWN”構想，全稱為“ Innovative Optical&Wireless Network”，即半導體、個?人電腦、服務器、傳輸系統(tǒng)等設備的信息流通完全由光來承擔，以此支撐6G的信息處理，通過光半導體使通信電力消耗減少到現(xiàn)在的100分之1。美國InterDigital公司在首屆6G峰會上展示了超低功耗、無電池傳感器技術，并提出了一些超低功耗對制造工藝、材料的要求。
由于6G通信目前仍處于研發(fā)初期，并無完整統(tǒng)一的技術應用方案，韓國移動通訊運營商SK電訊最先提出了 “太赫茲+去蜂窩化結構+高空無線平臺”的技術方案；美國貝爾實驗室也提出了“太赫茲+網(wǎng)絡切片”的技術路線；華為在加拿大渥太華啟動6G網(wǎng)絡研究后，提出了6G時代通過大腦意念控制聯(lián)網(wǎng)物品，以及利用WIFI、基站進行無線充電等概念。
以上方案在技術細節(jié)上都需要長時間試驗驗證，不過，從方案路線上可以看出，6G技術將朝著海陸空全方位一體化網(wǎng)絡覆蓋發(fā)展。
商業(yè)應用，深化創(chuàng)新
5G技術雖然定義了eMBB(增強型移動寬帶)、uRLLC(超高可靠與低延遲的通信)和mMTC(大規(guī)模機器類通信)三大應用場景。但是，從具體的商業(yè)垂直場景覆蓋來看，5G網(wǎng)絡還是很難做到全球化、全天候輻射。
因此，從商業(yè)角度來看，6G通信網(wǎng)絡技術將會加強現(xiàn)有遠程教育、遠程醫(yī)療、遠程辦公、遠程操控等領域的應用；無所不在的全覆蓋網(wǎng)絡推動聯(lián)網(wǎng)自動駕駛安全可靠運行，包括自動駕駛汽車、飛行器、船只等將使客運出行和運輸物流變得更加智能高效。
同時，在全球衛(wèi)星系統(tǒng)的聯(lián)動支持下，空天地一體化網(wǎng)絡還能實現(xiàn)天氣預測、自然災害預警等，催生海量應用場景誕生。而到那時，VR(虛擬現(xiàn)實)、AR(增強現(xiàn)實)和MR(混合現(xiàn)實)技術將合并到XR(擴展現(xiàn)實)技術中，通過可穿戴設備產(chǎn)生感知錯覺的交互機制，從而實現(xiàn)全新的商業(yè)化場景應用，催生新的商業(yè)經(jīng)濟模式。
按通信技術發(fā)展規(guī)律來看，6G網(wǎng)絡的商業(yè)化應用至少在2027-2030年之間。但在通信主導權爭奪日益激烈以及新技術更新迭代迅猛的當下，不排除技術方面的突破從而加速6G到來。5G時代下，各方主角還未唱罷退場，6G的“戰(zhàn)爭”硝煙卻已然打響。
億歐智庫最新發(fā)布的《2020技術趨勢報告》中，通過技術篩選以及關鍵性指標測評，將6G通信技術列為2020年之后的重點發(fā)展趨勢。之所以6G會成為接下來的趨勢性技術，從億歐智庫的評判依據(jù)來看，主要是從通信技術的發(fā)展原理出發(fā)。
目前，5G通信的技術原理已經(jīng)趨于成熟并開始商業(yè)化，雖然5G技術與商業(yè)場景的應用結合還有待大規(guī)模開發(fā)，但從產(chǎn)業(yè)鏈整體劃分來看，此部分屬于下游場景應用的探索。因此，從通信技術的整體宏觀發(fā)展趨勢來看，6G更符趨勢性技術發(fā)展的基本條件。
賽道搶跑，已經(jīng)開始
2017年9月，歐盟便最先啟動了為期3年的6G基礎技術研究項目，主要任務是研究可用于6G通信網(wǎng)絡的下一代向前糾錯編碼技術、高級信道編碼以及信道調制技術。
2018年9月，在美國洛杉磯舉行的2018美國移動世界大會上(MWCA)，美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)委員首次在公開場合展望6G，其演講中提出6G將邁向太赫茲(THz)頻率，同時會引入基于區(qū)塊鏈的動態(tài)頻段共享技術。
2019年1月，韓國LG電子公司宣布將啟動6G通信技術的研究；3月，美國FCC決定開放“太赫茲波(THz)”頻率段，啟動6G研究；6月，韓國SK電信公司和諾基亞以及愛立信簽署了合作協(xié)議，三家公司將聯(lián)合開發(fā)6G通訊技術；8月，華為在位于加拿大渥太華的研發(fā)中心里開始6G網(wǎng)絡研究。
2019年11月，中國科技部會同發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開6G技術研發(fā)工作啟動會，標志著中國6G技術研發(fā)工作正式啟動；日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省確定將在2020年為NEDO(日本新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構)設立2200億日元的基金預算，主要用于啟動6G研發(fā)。
在5G通信上，中國華為在技術方面占據(jù)了主導權，美國、日本、韓國等國家并不具備相關優(yōu)勢，因此便想通過6G研發(fā)，進行跨越式發(fā)展并進行趕超。所以從世界通信市場上來看，6G賽道的搶跑已經(jīng)開始。
原理概念，由點突破
技術原理方面，5G與6G的差別究竟在哪里？首先要從美國FCC決定通過開放“太赫茲波(THz)”頻率段研究6G說起。太赫茲實際上是一個頻率單位，太赫茲波是指頻率在0.1~10 THz范圍內的電磁波，波長在0.03～3mm之間，1太赫茲(THz)等于1000吉赫茲(GHz)。
太赫茲在長波段與毫米波相重合，在短波段與紅外光相重合，太赫茲波在整個電磁波譜中處在微波與紅外波之間，兼有微波和光波的特性，是一個非常特殊的存在。正是因為其特殊性，使其在高速無線通信領域具有頻譜資源寬、高速數(shù)據(jù)傳輸能力強、通信跟蹤能力和抗干擾能力強、穿透性強等特點，是大容量數(shù)據(jù)實時無線傳輸最有效的技術手段。
更通俗來講，目前我國三大運營商的4G主力頻段位于1.8GHz-2.7GHz之間，5G的主流頻段則在3GHz-6GHz之間，都屬于毫米波范圍。無線網(wǎng)絡的速度要想更快，帶寬和頻率就要不斷提升，這就意味著6G網(wǎng)絡必然要使用更高的頻段來承載，并超出毫米波范圍。目前國際電聯(lián)已將0.3THz~3THz的頻段定義為太赫茲輻射，相比其原有定義范圍更小，更適合6G通信應用。
除此之外，全球首份6G白皮書對6G網(wǎng)絡提出的核心關鍵指標還包括：峰值傳輸速率達到100Gbps(吉比特每秒)–1Tbps(太比特每秒)；室內定位精度達到10厘米，室外為1米；無線電延遲0.1毫秒；通信設備中斷機率小于百萬分之一；連接設備密度達到每立方米過百個。
然而，如果要實現(xiàn)目前所提出的6G初級指標，就需要新的收發(fā)機架構和計算模式。同時，現(xiàn)在5G所使用的大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)天線的能效也將面臨巨大的挑戰(zhàn)，所以對于半導體、光學材料來說將是一個不小的改變，但這也為新材料、新技術的出現(xiàn)使用提供了新機會。
比如日本電報電話公司(簡寫為NTT)最新提出了“ IOWN”構想，全稱為“ Innovative Optical&Wireless Network”，即半導體、個?人電腦、服務器、傳輸系統(tǒng)等設備的信息流通完全由光來承擔，以此支撐6G的信息處理，通過光半導體使通信電力消耗減少到現(xiàn)在的100分之1。美國InterDigital公司在首屆6G峰會上展示了超低功耗、無電池傳感器技術，并提出了一些超低功耗對制造工藝、材料的要求。
由于6G通信目前仍處于研發(fā)初期，并無完整統(tǒng)一的技術應用方案，韓國移動通訊運營商SK電訊最先提出了 “太赫茲+去蜂窩化結構+高空無線平臺”的技術方案；美國貝爾實驗室也提出了“太赫茲+網(wǎng)絡切片”的技術路線；華為在加拿大渥太華啟動6G網(wǎng)絡研究后，提出了6G時代通過大腦意念控制聯(lián)網(wǎng)物品，以及利用WIFI、基站進行無線充電等概念。
以上方案在技術細節(jié)上都需要長時間試驗驗證，不過，從方案路線上可以看出，6G技術將朝著海陸空全方位一體化網(wǎng)絡覆蓋發(fā)展。
商業(yè)應用，深化創(chuàng)新
5G技術雖然定義了eMBB(增強型移動寬帶)、uRLLC(超高可靠與低延遲的通信)和mMTC(大規(guī)模機器類通信)三大應用場景。但是，從具體的商業(yè)垂直場景覆蓋來看，5G網(wǎng)絡還是很難做到全球化、全天候輻射。
因此，從商業(yè)角度來看，6G通信網(wǎng)絡技術將會加強現(xiàn)有遠程教育、遠程醫(yī)療、遠程辦公、遠程操控等領域的應用；無所不在的全覆蓋網(wǎng)絡推動聯(lián)網(wǎng)自動駕駛安全可靠運行，包括自動駕駛汽車、飛行器、船只等將使客運出行和運輸物流變得更加智能高效。
同時，在全球衛(wèi)星系統(tǒng)的聯(lián)動支持下，空天地一體化網(wǎng)絡還能實現(xiàn)天氣預測、自然災害預警等，催生海量應用場景誕生。而到那時，VR(虛擬現(xiàn)實)、AR(增強現(xiàn)實)和MR(混合現(xiàn)實)技術將合并到XR(擴展現(xiàn)實)技術中，通過可穿戴設備產(chǎn)生感知錯覺的交互機制，從而實現(xiàn)全新的商業(yè)化場景應用，催生新的商業(yè)經(jīng)濟模式。
按通信技術發(fā)展規(guī)律來看，6G網(wǎng)絡的商業(yè)化應用至少在2027-2030年之間。但在通信主導權爭奪日益激烈以及新技術更新迭代迅猛的當下，不排除技術方面的突破從而加速6G到來。5G時代下，各方主角還未唱罷退場，6G的“戰(zhàn)爭”硝煙卻已然打響。
