杜劉通 徐曉燕 杜瀅 魏克軍 金彎彎
(1.中國信息通信研究院移動通信創新中心,北京 100191;2.中國人民大學經濟學院,北京 100872)
0 引言
當前,以移動通信技術為代表的信息通信技術蓬勃發展,已成為加速數字經濟與實體經濟融合的重要推動力,在推動全球經濟社會發展、產業結構變革和技術迭代創新方面持續發揮關鍵作用。縱觀全球,5G 已進入規模化商用階段。據全球移動供應商協會統計,截至2023 年5 月,全球已有99 個國家和地區的254 家運營商推出了商用5G 網絡服務[1]。我國已建成規模較大、技術較先進的5G 網絡。與此同時,隨著移動通信技術的持續演進,6G 逐漸成為全球科技創新的重點領域。本文將從國際標準研究進展、全球發展態勢、國內相關研究工作三個角度梳理全球6G 發展現狀,提出推動6G 發展建議,為開展6G 研究提供有益參考。
1 6G 發展概述
按照移動通信技術“十年一代”的發展規律,6G最早將于2030 年進入商用階段。2022 年3 月,國際電信聯盟(International Telecommunication Union,ITU)正式啟動6G 研究,明確了6G 國際標準工作計劃。2022 年6 月,ITU 發布了面向2030 及未來國際移動通信(International Mobile Telecommunications,IMT)技術趨勢的報告[2],其中指出,未來移動通信的關鍵使能技術將包括增強型無線空口技術(如超大規模天線、新型調制編碼技術與多址接入技術等)、感知與通信融合、人工智能與通信融合、新維度無線通信(如智能超表面等)、高頻段(如太赫茲等)通信以及新型無線網絡架構等,6G 總體技術框架逐步形成。2023 年6 月12 日至22 日,ITU 完成《IMT 面向2030 及未來發展的框架和總體目標建議書》(簡稱《建議書》)[3],明確了6G 發展目標、典型場景、能力指標等內容,對后續6G 技術和標準研究有重要指導作用[4]。
在發展目標方面,6G 將推動實現包容性、泛在連接、可持續性、創新、安全性/隱私性/韌性、標準化和互操作、互通性七大目標,成為更好連接物理世界和虛擬世界、承載新用戶、賦能新應用的新型數字基礎設施;在典型場景方面,6G 將在5G 三大典型場景的基礎上持續增強和擴展,包含沉浸式通信、超大規模連接、極高可靠低時延、人工智能與通信融合、感知與通信融合、泛在連接六大場景;在性能指標方面,《建議書》明確了6G 的15 個關鍵能力指標,除傳統移動通信的峰值速率、體驗速率、頻譜效率、區域流量密度、連接密度、覆蓋、移動性、時延、可靠性等指標外,6G 還將在安全性/隱私/韌性、定位、感知、智能、可持續發展、互操作等維度新增性能指標。
筆者根據移動通信國際標準制定的經驗發現,ITU 作為國際移動通信標準的評估及認定機構,將在2024—2026 年進一步細化和完善6G 性能指標要求,制定相應評估方法;2027 年將針對制定的指標開展候選技術方案征集,預計在2029 年完成6G 基礎版本標準,2030 年左右啟動6G 商用部署。作為目前影響力較大的移動通信國際標準制定組織,第三代合作伙伴計劃(The 3rd Generation Partnership Project,3GPP)在2022 年6 月宣布正式凍結5G 移動通信國際標準Release 17,并正式啟動了Release 18 版5G 國際標準研制工作,5G 標準制定進入5G 增強(5G-Advanced,5G-A)發展階段,感知與通信融合、人工智能與通信融合的部分功能將在此階段逐步實現,為后續6G 標準制定奠定有力基礎。根據3GPP 已公布的標準制定計劃,最早將于2025 年啟動6G 有關國際標準研制工作,并預計2029 年左右完成6G 國際標準基礎版本。
2 全球主要國家和地區6G 發展情況
2.1 美國
美國在產業組織和政府等層面積極推動6G 研發合作。在產業組織層面,美國由電信行業解決方案聯盟(Alliance for Telecommunications Industry Solutions,ATIS)牽頭成立了Next G 聯盟,旨在加強6G 技術、網絡、應用等領域的合作。除傳統通信設備商及運營商外,還積極吸納微軟、谷歌、英特爾等信息技術領域軟/硬件企業,實現從6G 研發、測試到商用的全流程合作。2022 年8 月11 日,ATIS 與歐洲6G 智慧網絡和業務產業協會(6G Smart Networks and Services Industry Association,6G-IA)簽署了一份6G 合作諒解備忘錄。雙方將在6G 通信系統和網絡領域強化交流合作,開展6G 研討會、試驗等多項活動,并計劃共同推動全球6G 統一標準的相關合作。2021 年12 月,Next G 聯盟和韓國5G 論壇宣布簽署諒解備忘錄,共同促進下一代移動通信方面的合作。在政府層面,2021 年12 月,美國通過《未來網絡法案》,要求美國聯邦通信委員會(Federal Communications Commission,FCC)建立6G工作組,6G 工作組由政府、通信設備商、運營商等組成,負責向美國國會提交與6G 國際標準、建設部署、產業鏈、供應鏈等相關的報告。2022 年1 月,FCC 成立了技術咨詢委員會(Technical Advisory Council,TAC),領導人工智能和6G 等技術的研究,重點關注新型頻譜共享和新型無線通信等技術。2023 年4 月,美國政府召集學術界、工業界、社會組織、政府部門、參眾兩院等代表在白宮召開6G 研討會,并以美國國家安全委員會(National Security Council,NSC)名義發布關于6G 設計原則的報告,在技術可信及國家安全、開放及互操作、安全及隱私保護、成本可控及可持續發展、頻率及制造、標準及國際合作6 個方面闡述了對6G 設計原則的考慮,強調6G 應建立在與美國及其盟友價值觀相符的技術標準之上。2023 年5 月,Next G聯盟發布“6G——創新和投資的下一個前沿”倡議書(簡稱“倡議書”),指出6G 作為下一代移動通信技術將定義2030 年以后的國際經濟格局。倡議書認為,當前是強化政府、行業和學術界合作以保持美國未來領先優勢的關鍵時刻,呼吁國會和政府充分資助已有的6G 法案,并啟動6G 立法新進程,強化美國在無線技術創新領域的領導者地位。2023 年6 月,美國和英國聯合發布《二十一世紀美英經濟伙伴關系大西洋宣言》,宣布將在6G 等關鍵和新興技術領域加強合作,包括共同制定愿景,深化在5G 及6G 解決方案領域的技術創新合作,推進聯合研發項目。
2.2 歐盟
歐盟設立6G 相關研發項目,加大資金投入,積極推進6G 研發。2017 年,歐盟便啟動了包括糾錯碼、信道編碼、調制技術在內的6G 基礎技術研究項目。2018 年,芬蘭國家技術研究中心聯合奧盧大學、諾基亞公司等實施為期8 年的6G 旗艦項目,計劃總投資2.9 億美元,研究內容為包含6G 愿景、挑戰、應用和技術方案在內的完整6G 生態系統[5]。2020 年,歐盟推出了2021—2027 年的科研資助框架“歐洲地平線”,開展包括下一代移動通信網絡在內的六大關鍵技術研究,并于2021 年1 月正式啟動6G 旗艦項目Hexa-X,該項目為期兩年半,項目整體由諾基亞負責,愛立信為技術負責單位,此外西門子、英特爾、法國電信Orange、芬蘭阿爾托大學等在內的多家設備商、運營商及科研機構也參與其中。Hexa-X 項目包括智能連接、多網聚合、可持續性、全球服務覆蓋、極致體驗和安全性六大研究方向。2021 年2 月,歐盟通過立法提案,由歐盟聯合私營企業資助設立“智能網絡和服務聯合伙伴”(Smart Network and Services Joint Undertaking,SNS-JU)
項目,用于構建服務全歐洲的6G 試驗性基礎設施。目前,該計劃已分別于2022 年10 月和2023 年1 月啟動了兩批次項目。此外,歐盟成立了6G-IA 作為歐洲下一代移動通信網絡與業務研究的重要平臺,6G-IA 在5G 基礎設施公私合作伙伴關系(5G Infrastructure Public Private Partnership,5G-PPP)和SNS-JU 中代表私營企業,歐盟則代表公共部門。6G-IA 匯聚了歐洲運營商、制造商、研究機構、垂直行業等多方參與者,組織開展面向超五代移動通信(Beyond 5G,B5G)及6G 的技術研發、試驗驗證、標準研制、頻譜規劃等研究。
2.3 日本
日本政府通過推出相關政策和設立研究項目,立足產業優勢推動6G 發展。2020 年6 月,日本總務省發布《Beyond 5G 推進戰略》,明確6G 發展目標及研究開發、知識產權和標準化推進戰略。2020 年底,成立B5G 推進聯盟以實現B5G 標準和知識產權戰略及進一步增強日本在B5G 領域的國際競爭力。2021 年10月,日本政府宣布擬放寬6G 頻段試驗牌照,簡化申請手續,縮短審批時間,并進一步放寬試驗頻段范圍,提升日本本土制造商國際競爭力。2023 年3 月,日本總務省宣布在情報通信研究機構(National Institute of Information and Communications Technology,NICT)設立信息通信研究開發基金,用于實施創新信息通信技術(Beyond 5G(6G))基金項目。該基金以成功開發下一代信息通信基礎設施、實現30%國際市場份額為目標,重點支持以下三類項目:一是對于具有技術優勢、有明確海外擴張戰略及計劃并且技術相對成熟(即在假設場景下已開發出初步原型樣機用于性能測試)的研發項目,基金最多可支持此類項目一半的總研發成本,即每個項目每年可獲數十億日元(原則上不超過100 億日元)資金支持;二是對于處在研發早期階段(即技術處在概念形成及應用探索階段),需較長時間才能落地的項目,每年可支持1 億日元(原則上不超過10 億日元);三是對于提升無線電頻譜效率的研發項目,每年資助資金則取決于項目規模[6]。
2.4 韓國
韓國以實現全球最早6G 商用為目標,強化政府引導和產業帶動模式加速6G 創新。韓國政府成立了由科學和信息通信技術部、運營商、設備企業、研究機構等組成的6G 研發戰略委員會,該委員會將負責制定韓國6G 相關研究項目,定期組織召開研討會以評估審查現有6G 研發戰略中各子項計劃的進度,以及基于實際情況調整后續策略。2021 年6 月,韓國科學和信息通信技術部宣布將于2025 年前投入2 200 億韓元(約合人民幣12.6 億元)用于加強韓國在未來的技術競爭力,研究領域包括研發6G 關鍵技術、研制國際標準、夯實產業基礎三大戰略領域[7]。2022 年11 月,韓國宣布設立面向6G 服務應用的商業化研究項目,計劃于2026 年進行6G 技術的早期商業化展示,并于2027 年啟動6G 早期商用網絡部署。2023 年2 月,韓國發布“K-Network 2030”戰略,將原計劃2026 年啟動的6G 商業化項目提前至2024 年,并投入6 253 億韓元用于技術研發、產業基礎、人才培養等方面,推動韓國6G 商用從2030 年提前到2028 年[8]。
3 我國6G 發展情況
我國前瞻啟動6G 研究,在政策文件、技術研究、標準推進、技術試驗等多方面采取有力舉措,扎實推動6G 發展。在政策文件方面,2021 年3 月至12 月,我國先后發布了《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》《“十四五”信息通信行業發展規劃》《“十四五”數字經濟發展規劃》《“十四五”國家信息化規劃》[9-11],提出要“前瞻布局6G 網絡技術儲備”“開展6G 基礎理論及關鍵技術研發,構建6G 愿景、典型應用場景和關鍵能力指標體系,鼓勵企業深入開展6G 潛在技術研究”“積極參與6G 標準研究,形成一批6G 核心研究成果”“前瞻布局第六代移動通信(6G)網絡技術儲備,加大6G 技術研發支持力度,積極參與推動6G 國際標準化工作”“加強新型網絡基礎架構和6G 研究,加快地面無線與衛星通信融合、太赫茲通信等關鍵技術研發”。
2019 年6 月,我國工業和信息化部會同國家發展和改革委員會、科學技術部指導產業界成立了IMT-2030(6G)推進組(簡稱“6G 推進組”),作為我國推進6G 發展的主要產業平臺,聯合產、學、研、用各方力量在6G 愿景需求、技術研發、試驗驗證、國際合作等方面持續推動6G 發展。在愿景需求研究方面,6G推進組先后發布《6G 總體愿景與潛在關鍵技術白皮書》等[12-13],提出6G 總體愿景、典型場景、關鍵能力指標,展現產業界對6G 發展目標如何發展的階段性思考,凝聚業界關于6G 發展的廣泛共識。ITU 于2023年6 月召開第44 次會議,完成《IMT 面向2030 及未來發展的框架和總體目標建議書》,我國提出的5 類典型場景和14 項關鍵能力指標等核心研究成果成功納入其中[2]。技術研究方面,6G 推進組聯合產業界開展系統整體架構、新型無線技術、新型網絡技術等6G 潛在關鍵技術研究,持續發布系列研究報告,有力推動形成6G 創新發展共識。2022 年8 月,6G 推進組啟動6G 技術試驗,針對太赫茲通信、通信感知一體化、智能超表面3 項無線關鍵技術和算力網絡、分布式自治網絡2 項網絡關鍵技術開展測試。2022 年11 月,啟動面向6G 的關鍵技術全球征集,針對技術跨域融合發展趨勢帶來的6G 技術創新難度大、更新速度快等挑戰,面向全球高等院校、科研院所、科技企業、推進組織等開展6G 潛在關鍵技術征集。同時,積極參與ITU 相關研討會,輸出我國6G 研究成果,支撐ITU 完成面向2030 及未來IMT 技術趨勢的報告,推動我國技術研究納入6G 總體框架,助力全球6G 技術產業發展。在國際交流合作方面,6G 推進組已與歐洲6G-IA 和韓國5G 論壇等產業組織簽署了合作意向,在6G 愿景需求、技術研究等領域開展合作,共同發布研究成果。2022 年6 月,6G 推進組與6G-IA簽署6G 合作備忘錄。2023 年5 月,6G 推進組與6G-IA共同舉辦線上6G 主題研討會,雙方代表就6G 愿景需求、技術趨勢等熱點議題進行了深入交流。
4 結束語
當前,移動通信產業發展如火如荼,有助于全球經濟和社會可持續發展。未來,可以從以下幾方面加強技術研究和產業研發。
一是立足5G 基礎推動6G 發展。移動通信產業發展代際演進明顯,6G 的發展離不開5G 的堅實基礎。當前正處在5G 規模應用和5G-A 標準制定的關鍵時期,一方面,要進一步凝聚產業力量,特別是垂直行業的力量,深挖產業需求,加快推動5G 在生產生活關鍵領域的深入融合應用;另一方面,要繼續強化5G-A 關鍵技術研究和標準推進,持續打造良好產業生態,為6G 發展筑牢基礎。
二是強化6G 潛在關鍵技術研究。產業代際演進的核心動力是關鍵技術的突破,面臨跨域融合的技術發展趨勢。要積極發揮產業推進平臺作用,持續開展面向6G 的關鍵技術征集活動,匯聚產、學、研、用各方面力量,從基礎技術、原創技術、應用技術等多個角度推動6G 理論創新和工程實現取得突破;同時,要注重發揮技術試驗承擔“研”與“產”之間橋梁的作用,用好橫向對比和縱向突破,推動技術不斷迭代成熟,加速技術產業化。
三是深化國際交流合作。歷經數十年發展,移動通信的蓬勃健康發展離不開全球產業界的共同努力。要不斷深化6G 技術、標準、市場等領域交流合作與協同創新。一方面鼓勵與國際產業組織、科研院所等共同開展6G 研究項目,互相參與試驗驗證,積極參與ITU、3GPP 等國際標準化組織的技術和標準化交流活動,深化全球6G 創新共識;另一方面積極召開全球6G發展大會等活動,邀請國內外專家分享最新研究成果,推動技術研究和產業發展不斷取得更廣泛共識。