赛迪发布《6G全球进展与发展展望白皮书》
发布时间:2021年05月25日 15:31 来源:赛迪智库

前言

自上世纪80年代以来,移动通信基本上以十年为周期出现一次迭代升级,随着全球5G网络规模化商用步入快车道,针对6G研发的战略性布局已全面拉开帷幕。目前,全球多个国家和地区、国际组织以及学术界、产业界均开展了6G研究。我们判断,未来3-5年将是6G研发的关键窗口期。

总体而言,全球范围内6G 的研究仍处于起步阶段,整体技术路线尚不明确,目前主要在6G愿景目标、应用场景、基本指标、潜在关键技术等方面的研究取得了一定进展。从目前的研究看,6G总体愿景是基于5G愿景的进一步扩展和升级。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。

赛迪智库发布的《6G全球进展与发展展望白皮书》,从全球各国6G战略布局、行业龙头企业研究、潜在关键技术、应用场景的最新进展以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。

目 录

01、强化顶层设计,国际组织持续加快面向2030及未来(6G)的研究和标准化工作

ITU:6G早期研究计划正式启动

国际电信联盟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。

▲ITU6G早期研究计划 来源:ITU官网,赛迪智库整理

3GPP:6G标准化时间节点逐渐清晰

2020年7月3GPPR16标准冻结后,受全球疫情影响,原计划2021年底完成冻结的R17,已计划推迟到2022年6月。根据3GPP2019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(完成6G标准的时间点在2028年上半年),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。

▲3GPP公布的最新时间表 来源:3GPP官网

02、抢跑6G赛道,美欧韩日等国家和地区深入推进6G研发战略计划

美国:建立联盟,加快关键核心技术研究

主导建立6G联盟。2020年10月,美国电信行业解决方案联盟(ATIS)牵头组建了NextG联盟(一个专门管理北美6G发展的贸易组织)。联盟确定的战略任务主要包括建立6G战略路线图、推动6G相关政策及预算、6G技术和服务的全球推广等,希望在6G时代确立美国的领导地位。目前,全球已有高通、苹果、三星、诺基亚等30多家信息通信巨头加入。

率先开放6G实验频谱。美国联邦通信委员会(FCC)于2019年3月全球首先宣布开放95GHz-3THz太赫兹频段作为6G实验频谱,发放为期10年、可销售网络服务的实验频谱许可。FCC太赫兹频谱研究主要内容包括95-275GHz频段政府与非政府共享使用问题、275GHz-3THz电磁干扰问题、非许可频谱问题(包括116-123GHz、174.8-182GHz、185-190GHz、244-246GHz,合计21.2GHz带宽)。

潜在关键技术储备雄厚。太赫兹技术研究方面美国开展较早,已经具有雄厚的技术积累。美国国家基金会、国家航空航天局、能源部和国家卫生学会等机构从20世纪90年代中期开始就对太赫兹科技研究进行大规模的投入。目前,美国国内有数十所大学、国家实验室都在从事太赫兹技术的研究工作。

欧洲:统一战线,合力推进6G研发

多国整体战略合作推进6G研发。欧洲6G研究初期以各大学和研究机构为主体,积极组织全球各区域研究机构共同参与6G技术研究探讨。2020年,欧盟委员会发布的《全面工业战略的基础》报告中提出对包括6G在内的新技术进行大量投资。

▲Hexa-X合作伙伴 来源:Hexa-X官网

高校与企业联合开展关键技术研究和试验。2019年3月,芬兰奥卢大学6G旗舰组织邀请70位来自各国的通信专家,召开了全球首届6G峰会,共同探讨下一代通信技术驱动因素、研究挑战和未来愿景,并发布了全球首份6G白皮书;2020年3月召开的第2届6G峰会上,有12个与6G有关的议题,并围绕相关议题发布了多份白皮书。诺基亚公司、奥卢大学、芬兰国家技术研究中心等机构启动了多个6G研究项目。

韩国:重点聚焦,强化产业生态构建

6G顶层设计与战略合作走在全球前列。2020年8月,韩国发布《引领6G时代的未来移动通信研发战略》,提出重点布局6G国际标准并加强产业生态系统,目标是确保在5G之后继续成为全球首个6G商用国家,并明确了五个试点领域:数字医疗、沉浸式内容、自动驾驶汽车、智慧城市和智慧工厂。韩国政府将在超高性能、超大带宽、超高精度、超空间、超智能和超信任六个关键领域推动10项战略任务。战略合作方面,2019年6月韩国总统文在寅访问芬兰期间达成协议,两国将合作开展6G技术研发。

重视国内外合作推动技术研发。韩国通信与信息科学研究院早在2019年4月就正式组建了6G研究小组。同年,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,韩国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技术。

日本:出台战略,启动多项6G试验

全球率先出台6G国家战略。2020年4月和6月,日本相继发布全球首个以6G作为国家发展目标和倡议的6G技术综合战略计划纲要和路线图,提出要在2025年实现6G关键技术突破、2030年正式启用6G网络、日本掌握的6G技术专利份额要超过10%等目标。

开展多项技术研发试验。日本将太赫兹技术列为“国家支柱技术十大重点战略目标”之首,目前日本电报电话公司(NTT)、日本国家信息通信技术研究所、广岛大学等企业和科研机构已开展多项太赫兹通信技术研发试验。

03、聚焦核心业务,行业龙头企业全面开展6G前瞻性布局

苹果:以“太赫兹通信”为抓手增强6G研发能力

作为全球知名手机厂商,苹果也是6G联盟成员单位之一,后续将围绕6G技术研发,开展手机、可穿戴等核心产品创新,提升自身在通信领域的竞争力。

前期苹果公司对英特尔调制解调器业务进行了收购,随后2021年2月开始针对无线研究系统(5G/6G)和“RAN1/RAN4标准”等领域进行人才储备,致力于6G标准研究、无线接入网络的下一代(6G)无线通信系统设计、高频(GHz、THz)领域无线通信技术、智能手机及可穿戴设备的无线系统等方向,以全面提升公司在通信基带芯片、设备等领域的研发能力。

LG:以国内外技术创新合作为抓手引领全球6G标准化

在6G的研发方面,LG是开展布局较早的企业之一,作为引领4GLTE网络商业化进程的重要成员,2019年1月便宣布启动6G研发计划,在韩国先进科学技术研究院(KAISTInstitute)内启用了一个6G研究中心,合作开展5G/6G研发,致力于引领6G全球的标准化工作。与此同时,LG还不断强化企业合作创新模式,推进6G相关技术的研发。2020年8月,LG与韩国标准科学研究院(KRISS)、KAIST签署协议共同开发6G电信技术,并预计6G系统将在2029年实现商业化,该技术将基于人工智能技术,实现人、物、空间等要素的无缝连接,全面开启“万物环境互联网”时代。

2021年3月,LG与美国KeysightTechnologies、KAIST签署谅解备忘录,针对6G通信关键频谱(太赫兹相关领域)等开展合作研究,LG、KAIST合作开展技术研发,美国KeysightTechnologies公司提供相关的设计和测试工作,该项目预计2024年完成,并计划在2029年实现6G的商用化。

三星:以6G关键技术研发为重点部署6G商用化

作为全球屏幕面板、手机以及半导体领域龙头企业,三星把握6G关键窗口期,积极参与到6G全球竞赛当中,加快技术研发抢占竞争制高点。2020年7月,三星发布《下一代超连接体验》白皮书,对6G技术发展的新趋势和新需求、网络性能指标、应用场景、潜在候选技术及预期的标准化推进时间进行了全面阐述。白皮书指出,三星6G时代的愿景是将“下一代超连接体验”带入生活的每一个角落,同时对满足愿景的3项关键6G服务——沉浸式扩展现实(XR)、全息图和数字孪生进行了全面总结。

此外,三星还对6G的标准化推进工作进行梳理,预计在2025年启动6G标准化进程,2028年完成标准的制定和早期的商用,规模化的商用普及还需要推迟到2030年左右,届时6G的峰值速率将达到1000Gbps,是5G的50倍,时延低至100us,缩短到5G的十分之一。

▲《下一代超连接体验》白皮书移动通信时间轴 来源:《下一代超连接体验》白皮书,赛迪智库整理

▲《下一代超连接体验》白皮书5G/6G技术指标对比 来源:《下一代超连接体验》白皮书,赛迪智库整理

诺基亚:以欧盟竞争力提升为目标牵头6G区域战略项目

诺基亚作为全球通信领域龙头,依托先天优势积极开展6G领域技术研发并牵头一系列芬兰、欧盟重点支持项目。2018年,诺基亚公司、奥卢大学与芬兰国家技术研究中心(VTT)合作开展了“6Genesis——支持6G的无线智能社会与生态系统”项目,将在未来8年投入超过2.5亿欧元的资金。2019年6月,诺基亚与韩国SK电信、瑞典爱立信共同签署研发合作谅解备忘录,针对超可靠/低延迟无线网络和多输入多输出天线技术、基于人工智能的5G/6G网络技术、6G商业模式等领域开展创新合作。2020年7月,诺基亚与联发科合作开展5G、LTE-A、IMS等最新无线通信技术研发、标准化及测试工作,持续扩展和优化全球合作伙伴生态。

爱立信:以认知网络及智能计算技术突破为手段助力欧洲6G全球领先

爱立信是欧洲最大的研发投资者之一,在6G领域积极参与欧盟重点资助项目,聚焦感知互联网、智能机器的联网、数字孪生、基于连接的可持续发展等四大类重要需求,突破认知网络以及网络计算等关键使能技术。2021年1月,爱立信参与欧盟REINDEER项目,主要研究无蜂窝MIMO技术,并为系统开发由“分布式无线电、计算和存储架构”组成的新型无线接入基础设施,铺开规模智能表面和无蜂窝无线接入的理念,为下一代网络提供远超5G网络的能力。

NTT:以芯片环节为重点提升本国6G标准国际主导权

作为日本最大电信运营商,NTT2018年左右便开始积极布局6G技术研发,尤其是在150GHz频段芯片及设备的开发领域提前部署,助力本国提升6G国际标准主导权。2019年10月,公司成功试生产出通过光运行的芯片,能耗只相当于传统芯片的百分之一,同时通过与索尼、英特尔合作加速芯片量产进程。2019年11月,NTT宣布与微软等公司合作开发6G技术,主要针对低能耗光学半导体等领域,同时计划组建光学与无线网络联盟(IOWN),以共同开发未来的6G(主要包括光子学研发、分布式计算等领域)技术。2020年1月,公司研发出面向6G太赫兹无线通信的超高速芯片同时发布《5G演进及6G白皮书》,对6G技术性能及愿景、商用化进程及重点研究领域进行了总结。2020年6月公司与本国NEC开展5G、6G等技术研发和资本合作,推动5G设备国产化,同时合作研发6G超高速无线通信、海底光缆等新技术。

▲NTT《5G演进及6G白皮书》技术演进图 来源:《5G演进及6G白皮书》,赛迪智库整理