在澳大利亚墨尔本召开的 3GPP 业务与系统技术规范组(SA)105 次全会上,中国移动代表担任主报告人的 6G 场景用例与需求研究项目获得通过,这一重大事件犹如一颗投入通信领域的震撼弹。该项目作为 3GPP 首个 6G 标准项目,得到了全球超过 90 家公司的支持,这一数字相比 5G 需求项目的支持公司多了一倍多。同时,政府部门、研究机构、垂直行业和终端公司的参与数量从 5G 时期的 8 家增长到 46 家,卫星公司也从 5G 时期的 0 家增长到 6G 时期的 9 家,充分反映出全球对于共同推进 6G 商用的高度重视。
3GPP 作为制定全球通信国际标准的重要组织,其开启 6G 的标准化工作意味着 6G 网络产业化正式开启。业务场景定义了每一代通信系统的走向,此次 6G 场景需求研究项目明确了 6G 的六大应用场景,包括沉浸式通信、超高可靠低时延、海量通信、泛在连接、通感一体化、通智算一体化。这些应用场景将推动 6G 在传输速率、时延等层面显著提升,为用户带来全新的体验。例如,根据 ITU 的定义,6G 峰值速率将达到 100Gbps,较 5G 提升 10 倍,时延将降至 0.1 毫秒,仅为 5G 的十分之一。这将为未来的工业互联网、远程医疗、无人驾驶、虚拟现实和增强现实等领域的发展提供强大的技术支持。
二、6G 的六大业务场景
(一)沉浸式通信
沉浸式通信将为用户带来身临其境的体验。在通信方面,它将实现更加清晰、流畅的视频通话,让交流如同面对面般真实。娱乐游戏领域,玩家可以沉浸在高度逼真的虚拟世界中,享受极致的游戏体验。学习办公中,远程教学和协作将更加生动,提高学习和工作效率。情感交互方面,通过多感官互动,人们可以更好地传达情感,拉近彼此的距离。例如,360° 极致沉浸式云 VR 将衍生自当前的 XR 服务,分辨率提升至舒适级的 8K 90FPS,甚至有支持 16K 120FPS 的可能性。感官互联网将把感官进一步扩展到触觉、嗅觉、味觉,在娱乐生活、教育学习、医疗保健等领域发挥重要作用。裸眼 3D 全息显示可实时采集人、物、环境的全真数据,构建双方可以实时深度参与交互的三维空间场景。
(二)超高可靠低时延
超高可靠低时延在智能化工业领域有着关键作用。未来工厂中,6G 网络可令机器摆脱互联线缆的束缚,实现自由移动和快速组成定制流水线。动作控制方面,具备超高可靠(99.9999%)与超低时延(亚 ms 甚至 µs)的通信能力,才能实现精确的动作控制。在智能交通系统中,如全功能自动驾驶,需要 6G 提供更好的中高速数据传输和超高精度定位能力。精准医疗中,远程诊断和治疗在 6G 技术加持下,无论是医患对话还是诊断手术,均好似面对面一般,如立体 4K 60FPS 实时视频、CT/MRI 扫描、远程治疗中的 3D 实时视频等环节将得到极大改善。据预测,2027 年全球远程医疗市场规模将达 2727.6 亿美元,近五年 CAGR=20.5%。
(三)海量通信
海量通信在数字孪生方面有着重要应用。未来 6G 时代,随着感知、通信和人工智能技术的不断发展,数字孪生将进一步演进到自我学习、自我优化、虚实共生的发展阶段。它需要 6G 网络拥有万亿级的设备连接能力并满足亚毫秒级的时延要求,以便能够精确实时地捕捉物理世界的细微变化。通过网络数据模型和标准接口并辅以自纠错和自生成的能力,使得数据质量得到保障。此外,6G 网络还需要达到 Tbps 的传输速率以保证精准的建模和仿真验证的数据量要求。
(四)泛在连接
泛在连接通过天地通信一体化解决全球通信覆盖缺口。其中天域部分通过引入卫星通信来实现,为用户提供无死角、无盲区的泛在移动通信服务。截至 2022 年末,全球仍有接近 45% 的用户缺乏基本的互联网接入,当下全球移动通信网络仅覆盖了陆地表面的 20%、地球总面积的 6%。6G 将突破地面网络限制,实现海陆空全覆盖。
(五)通感一体化
通感一体化将感知和通信集成,提供高精度定位、环境重构等多元化能力。例如,可实现超高精度定位、高分辨率实时无线地图构建、基于设备甚至无设备的被动目标定位、环境重建和监控等。在低空经济领域,如无人机传输数据,需要网络提供大带宽和低时延、高可靠的性能。通感一体化将极大促进超高分辨率和精度的应用需求,支持低空经济等领域的发展。
(六)通智算一体化
通智算一体化新增了 AI 技术,意味着感知、智能、算力、数据处理等能力的增加。6G 将推动当前在云端的集中式 AI 向分布式 AI 转变,通过大规模分布式训练、实时边缘推理,能够实现本地数据脱敏、隐私保护、高度个性化。例如,2024 年初以来爆火的 AI PC、AI 智能手机均有望采取此技术路线。在脑机接口技术突破的背景下,长期 6G 有望在人机交互领域有所作为。
三、中国积极推进 6G 发展
(一)成立推进组
我国在工信部、发改委、科技部等部门的联合牵头和指导下,于 2019 年 6 月成立了 IMT-2030 (6G) 推进组。该推进组聚合了中国产学研用各方力量,成为推动中国第六代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构,系统推进需求、技术、标准及国际合作等各项工作。
(二)开展研究与创新
我国 6G 推进组陆续开展系统架构和技术方案研究。2022 年 6 月,我国 IMT-2030 (6G) 推进组参加 “面向 2030 年及未来 IMT 系统” 专题研讨会,提出 6G 无线性能指标将实现十至百倍提升,创新构建 “超级无线宽带、极其可靠通信、超大规模连接、普惠智能服务、通信感知融合” 五大典型应用场景,并被国际电信联盟采纳。2022 年 7 月,IMT-2030 (6G) 推进组发布《6G 典型场景和关键能力》白皮书,充分展现我国 6G 阶段性研究成果,为全球 6G 创新发展与 6G 标准的全球统一贡献力量。
(三)频段划分与贡献
在中国的主要推动下,全球大部分国家新划分了 6425 - 7125MHz 共 700MHz 带宽的中频段 6G 频谱资源。这一举措为促进全球 5G/6G 产业高质量发展奠定了宝贵的资源基础。我国工信部积极参与国际电信联盟活动,在为 IMT (5G/6G) 新增频率划分等重要议题上,贡献中国智慧、提出中国方案。
(四)运营商与企业布局
中国移动自 2018 年启动 6G 研发,围绕 “无线通信”“无线组网” 和 “网络架构” 三大技术领域布局一批 6G 关键技术,提出了 6G“数字孪生、智慧泛在” 的需求愿景。在全球最早布局开展了 6G 研究,积极与领先的高校、科研院所、创新型企业开展融合创新,取得了融入全球 6G 创新网络、主导愿景与需求、攻关标志性技术、构建 6G 产业生态等阶段性成果。
中国电信积极开展 6G 研究工作,在 6G 网络架构的研究方向,牵头国家项目 “6G 网络架构及关键技术”,提出 “三层四面” 的数据驱动分布自治的新型网络架构。在星地融合的研究方向,牵头国家项目 “6G 卫星通信接入组网技术”,提出以地面网络技术带动卫星通信发展的后向兼容思路。
华为作为全球领先的通信技术公司,在 6G 网络方面正进行着深入的研究和布局。在无线传输技术、网络架构、无线智能等方面取得了重要进展,近年来在全双工通信技术、智能感知技术、太赫兹通信技术等方面取得突破性进展。同时,华为致力于与全球各国建立合作伙伴关系,推动 6G 网络的国际发展。
四、全球 6G 发展现状
(一)各国积极布局
美国:美国通过多种举措布局 6G。一是为 6G 发展预留优质频谱资源,2023 年 11 月,美国发布国家频谱战略,确定将超过 2700MHz 带宽的无线频谱用于私营部门和政府机构创新的新用途,包括 5G 和 6G,其中包括 3GHz 频段、7GHz 频段、18GHz 频段和 37GHz 频段在内的频谱资源,可用于从无线宽带到卫星运营再到无人机管理的商业用途。二是启动 6G 战略规划,2023 年 4 月,白宫与美企业、政府技术官员和学术专家会晤,着手制定 6G 通信技术的目标和战略,旨在吸取 5G 技术发展的教训,重新确立美国及其盟友在电信领域的领导地位。三是加大相关技术研发的投入,美国计划出资数十亿美元研发 6G 技术,意图在移动通信网络的智能化、云化和开放方面扮演主导角色,利用其在 GPU 等核心芯片、操作系统等软件方面的产业优势,重塑其 6G 时代的产业主导地位。四是美国联合盟友加强国际 6G 技术与标准合作,2023 年美国先后与欧盟、韩国、英国、日本、印度、芬兰等国家和地区就 6G 合作发表联合声明或签署合作协议,2023 年 10 月,英、澳、日、美等五国宣布成立全球电信联盟(GCOT),该联盟将围绕 6G 和未来电信标准的制定加强成员国内部的信息共享和联合研究,同月,美国与欧盟发布联合声明称,双方将制定 6G 无线通信系统研发共同愿景和行业路线图。
欧洲:欧盟开展 6G 频谱需求咨询工作,计划 2024 年出台 6G 频谱路线图。2023 年 6 月,欧盟无线电频谱政策小组(RSPG)就 6G 频谱需求开展早期识别工作,评估了欧洲 5G 发展时期 700MHz、3.6GHz 和 26GHz 三个频段的应用情况,为 6G 发展提供参考,并考虑在不同地面移动宽带网络和其他类型网络之间建立动态共享频谱的机制,以促进 6G 广泛应用。目前,欧盟 6G 项目均已进入系统研究阶段,2023 年 1 月,欧盟 6G 旗舰项目 Hexa - X 第二阶段正式启动,合作伙伴数量扩大到 44 个组织,旨在设计 6G 系统蓝图。2023 年 10 月,欧盟 “智能网络和服务联合伙伴(SNS JU)” 项目工作组宣布 27 个新项目,正式启动 SNS 路线图的第二阶段 “6G 细节设计和系统优化”,并拨出 1.29 亿欧元的公共资金推动工作进展。欧洲各国也通过战略制定、资金支持、项目研发等形式推动 6G 研究,如 2023 年 4 月,英国发布的《无线基础设施战略》提出,英国 6G 战略包括愿景、研发、专利与标准、频谱、国际联盟和路线图六大支柱,英国政府作出了为 6G 研发提供 1 亿英镑资金的承诺;2023 年 7 月,法国启动 “未来网络” 研究计划,召集该国公共研究机构参与 10 个针对未来网络技术的大型研究项目,并推出 “法国 6G” 平台,便于该国协调 6G 标准制定工作;2023 年 7 月,荷兰宣布通过国家增长基金投资 2.03 亿欧元用于 6G 开发;2023 年 12 月,西班牙将总计 6200 万欧元的国家资金分配给 43 个项目,用于促进 6G 研究进步。
日本:日本紧跟美国步伐,设立 4.5 亿美元 6G 研究基金,全方位布局 6G 关键技术研究,建设共享的 6G 研究基础设施,并通过日本企业主导的产业联盟积极研发相关技术与产品。
韩国:韩国政府发布多项战略,推动 6G 商业化进程。2023 年 2 月,韩国发布 “K - Network2030” 战略,将原计划 2026 年启动的 6G 商业化项目提前到 2024 年实施,并鼓励本土公司在国内生产制造用于 6G 的材料、零部件和设备等。2023 年 11 月,韩国发布 6G 研发推进战略,重点推进中高频段技术、扩大覆盖范围技术、以软件为中心的网络等关键技术领域。未来 6G 实现商用后,韩国还将创建城市空中交通(UAM)和虚拟现实等多种 6G 融合服务。
(二)6G 新优势
6G 相比 5G 不仅仅是通信性能的提升,还将拓展全新应用场景和用户体验,催生新的生活形态、数字经济新生态和社会治理新领域。6G 将融合泛信息通信领域的核心技术要素,打造通信、感知、计算、AI、安全、大数据等多维能力融合一体的新一代移动信息网络,面向未来提供无所不达的网络连接、无所不在的网络算力、无所不及的网络智能。一是催生新的生活形态。6G 网络全方位支持全息交互、通感互联等技术发展,带来身临其境的体验,在通信、娱乐游戏、学习办公、情感交互方面打造全新应用。例如,360° 极致沉浸式云 VR 将衍生自当前的 XR 服务,分辨率提升至舒适级的 8K 90FPS,甚至有支持 16K 120FPS 的可能性。感官互联网将把感官进一步扩展到触觉、嗅觉、味觉,在娱乐生活、教育学习、医疗保健等领域发挥重要作用。裸眼 3D 全息显示可实时采集人、物、环境的全真数据,构建双方可以实时深度参与交互的三维空间场景。二是催生数字经济新生态。依托 6G 网络,数字孪生、区块链、大数据、云计算等技术将进一步成熟,将全面赋能工业和农业生产,形成面向未来的孪生工业、孪生农业等形态。未来 6G 时代,随着感知、通信和人工智能技术的不断发展,数字孪生将进一步演进到自我学习、自我优化、虚实共生的发展阶段。它需要 6G 网络拥有万亿级的设备连接能力并满足亚毫秒级的时延要求,以便能够精确实时地捕捉物理世界的细微变化。三是催生社会治理新领域。借助 6G 智慧泛在的特点,可推动无人驾驶、新型智能交通工具从实验走向实践,精准医疗、元宇宙、无人区探测将进一步满足数智化社会治理需求。在智能交通系统中,如全功能自动驾驶,需要 6G 提供更好的中高速数据传输和超高精度定位能力。精准医疗中,远程诊断和治疗在 6G 技术加持下,无论是医患对话还是诊断手术,均好似面对面一般,如立体 4K 60FPS 实时视频、CT/MRI 扫描、远程治疗中的 3D 实时视频等环节将得到极大改善。据预测,2027 年全球远程医疗市场规模将达 2727.6 亿美元,近五年 CAGR = 20.5%。
五、6G 场景需求标准通过的意义
(一)标志全球 6G 标准化工作进入实质阶段
全球首个 6G 场景需求标准的通过,无疑是通信领域的一座里程碑。这一事件明确地标志着全球 6G 标准化工作正式迈入实质阶段,为后续的技术研发、产业布局和商业应用奠定了坚实的基础。从此,全球通信产业将围绕着这一标准,加速推进 6G 技术的发展,开启 6G 发展的崭新篇章。
(二)为新兴技术发展提供基础
6G 场景需求标准的确定,为众多新兴技术的发展提供了广阔的空间和坚实的基础。例如,人工智能、物联网、大数据等技术与 6G 的融合将更加紧密,共同推动各行业的数字化转型和智能化升级。在工业领域,6G 与人工智能的结合将实现智能工厂的高效运行,提高生产效率和产品质量。在医疗领域,6G 支持下的远程医疗将更加精准和可靠,为患者提供更好的医疗服务。在交通领域,6G 赋能的自动驾驶将更加安全和便捷,改变人们的出行方式。
(三)推动全球数字化进程
6G 场景需求标准的通过将极大地推动全球数字化进程。随着 6G 技术的普及,全球各地的人们将享受到更快、更稳定、更智能的网络连接,数字经济将迎来新的发展机遇。企业可以利用 6G 技术实现更高效的生产和管理,拓展全球市场。政府可以借助 6G 技术提升公共服务水平,加强社会治理能力。同时,6G 技术的发展也将促进全球信息的流通和共享,缩小数字鸿沟,推动全球经济的协同发展。
(四)中国将继续为全球 6G 发展贡献智慧和力量
在全球首个 6G 场景需求标准的制定过程中,中国发挥了重要的引领作用。未来,中国将继续加大对 6G 技术的研发投入,积极参与国际合作,为全球 6G 发展贡献更多的智慧和力量。中国的通信企业、科研机构和高校将在 6G 关键技术突破、标准制定、产业应用等方面发挥重要作用,推动 6G 技术的创新和发展。同时,中国也将与世界各国分享 6G 发展的经验和成果,共同构建全球 6G 产业生态,为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
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