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下一代移動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)——6G

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20 趙楚天 ? 2022-02-17 15:26:26  來(lái)源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 E2402G0

第一代移動(dòng)通信技術(shù)誕生于1981年,是一種和有線通信一樣基于模擬信號(hào)的通信方式,代表終端為摩托羅拉的手提電話。第二代移動(dòng)通信技術(shù)誕生于1992年,就是手機(jī)的第一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)——GSM。GSM全稱叫做全球移動(dòng)通信系統(tǒng),是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織ETSI制訂的一個(gè)數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。和第一代移動(dòng)通信技術(shù)相比,第二代移動(dòng)通信技術(shù)的最大突破在于從模擬傳輸變成數(shù)字傳輸,是通信技術(shù)的一次數(shù)字化革命。

第三代移動(dòng)通信技術(shù)誕生于2001年,當(dāng)時(shí)在全球擁有三個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn),分別是歐洲的WCDMA、北美的CDMA2000和中國(guó)的TD-SCDMA。 和第二代移動(dòng)通信技術(shù)相比,第三代移動(dòng)通信技術(shù)具有更快的通信速率,達(dá)到了14.4Mbps,可以滿足基本的多媒體業(yè)務(wù)需求。第三代移動(dòng)通信技術(shù)還成就了一家公司的崛起——蘋(píng)果公司,其智能手機(jī)iPhone 3G于2008年6月10日面世,在世界移動(dòng)通信領(lǐng)域產(chǎn)生了顛覆性的影響。

第四代移動(dòng)通信技術(shù)誕生于2011年,其使用全球統(tǒng)一的3GPP組織推出的LTE/LTE-Advanced通信標(biāo)準(zhǔn),是一種與第三代移動(dòng)通信技術(shù)完全不同的技術(shù),使通信速率從10Mbps數(shù)量級(jí)提高到100Mbps數(shù)量級(jí)。第四代移動(dòng)通信技術(shù)基本滿足了人們所有的互聯(lián)網(wǎng)需求,包括使用移動(dòng)終端進(jìn)行在線游戲、觀看視頻、觀看直播等,實(shí)現(xiàn)了和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相似的體驗(yàn),也催生出了更先進(jìn)的智能手機(jī)。

第五代移動(dòng)通信技術(shù)誕生于2020年,相關(guān)的技術(shù)革新主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:1. 提升第四代移動(dòng)通信體驗(yàn);2. 支持虛擬現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)駕駛等超前技術(shù);3. 使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)趨于成熟。第五代移動(dòng)通信技術(shù)擁有1000Mbps數(shù)量級(jí)的通信速率,使其產(chǎn)生的影響已經(jīng)超越了個(gè)人應(yīng)用的范疇,成為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)重要組成部分。

從1G到5G的發(fā)展進(jìn)程可以看出,移動(dòng)通信技術(shù)的迭代頻率類(lèi)似于摩爾定律,大約為每10年更新一次。事實(shí)上,半導(dǎo)體行業(yè)在摩爾定律推動(dòng)下的發(fā)展,從某種程度上造就了移動(dòng)通信技術(shù)穩(wěn)定的迭代速度。此外,通信技術(shù)的革新還存在著一種“單數(shù)規(guī)律”,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是每個(gè)單數(shù)代的移動(dòng)通信技術(shù)較前一代都是顛覆性的革新,而每個(gè)偶數(shù)代的移動(dòng)通信技術(shù)都是對(duì)前一代技術(shù)的補(bǔ)充完善。按照這種規(guī)律,在2030年左右,第六代移動(dòng)通信技術(shù)——6G將會(huì)出現(xiàn)。

第六代移動(dòng)通信技術(shù)將是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的延伸,其關(guān)鍵技術(shù)稱為太赫茲傳輸。太赫茲頻段的傳輸能力可以使6G的通信速率比5G提升100倍,使網(wǎng)絡(luò)延遲從毫秒級(jí)降到微秒級(jí),還能克服當(dāng)前通過(guò)提高基站密度、提升芯片容量等依靠硬件水平提高通信能力的局限性。太赫茲擁有波長(zhǎng)短、穿透性強(qiáng)的特點(diǎn),可以使6G定位技術(shù)的室內(nèi)精確度達(dá)到10厘米數(shù)量級(jí)、室外精確度達(dá)到100厘米數(shù)量級(jí),可以滿足密集城區(qū)覆蓋和特殊場(chǎng)景下的各種通信需求。第六代移動(dòng)通信技術(shù)可同時(shí)接入數(shù)百至數(shù)千個(gè)無(wú)線連接,網(wǎng)絡(luò)容量預(yù)期可達(dá)5G基站的1000倍。

第六代移動(dòng)通信技術(shù)可以將地面通信、衛(wèi)星通信和海洋通信連接成一個(gè)整體,有望實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)全球每個(gè)角落的覆蓋,像沙漠、海洋、無(wú)人區(qū)等通信盲區(qū)也會(huì)被信號(hào)覆蓋。除此之外,第六代移動(dòng)通信技術(shù)還將催生出通用全息影像、智能交互、觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)、多感官混合現(xiàn)實(shí)、機(jī)器間協(xié)同等新興產(chǎn)業(yè)。

國(guó)際通信組織3GPP計(jì)劃在2023年啟動(dòng)6G的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作,計(jì)劃到2028年初步實(shí)現(xiàn)6G的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。不過(guò),各國(guó)關(guān)于6G技術(shù)的研究其實(shí)早已開(kāi)啟。2018年1月,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局與SRC公司、紐約大學(xué)坦登工程學(xué)院等組織聯(lián)合開(kāi)展了“大學(xué)聯(lián)合微電子學(xué)項(xiàng)目”,啟動(dòng)了對(duì)太赫茲與感知融合技術(shù)的研究工作。同年,芬蘭開(kāi)始了6G相關(guān)技術(shù)的研究,并在2019年3月底舉行了關(guān)于第六代移動(dòng)通信技術(shù)的國(guó)際高級(jí)會(huì)議。2020年11月16日,北美電信組織ATIS成立了“下一代通信技術(shù)聯(lián)盟”,將于2021年正式啟動(dòng)對(duì)第六代移動(dòng)通信技術(shù)的研發(fā)。韓國(guó)也計(jì)劃在2025年之前投資2200億韓元研發(fā)6G技術(shù),并預(yù)計(jì)在2028年實(shí)現(xiàn)6G網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)運(yùn)用。企業(yè)方面,LG預(yù)計(jì)在2029年開(kāi)始商業(yè)運(yùn)用6G技術(shù),三星預(yù)計(jì)在2028年開(kāi)始商業(yè)運(yùn)用6G技術(shù)。

我國(guó)對(duì)6G的研發(fā)也開(kāi)始于2018年。2019年,我國(guó)教育部、工信部、中科院等多個(gè)部門(mén)召開(kāi)相關(guān)會(huì)議,宣布成立了“國(guó)家6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組”和“國(guó)家6G技術(shù)研發(fā)總體專家組”。2020年11月,我國(guó)成功發(fā)射了全球第一顆6G試驗(yàn)衛(wèi)星,并在太空中開(kāi)展了一系列的試驗(yàn)。2021年6月,我國(guó)發(fā)布了《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)》,深度剖析了6G的應(yīng)用場(chǎng)景,為我國(guó)6G技術(shù)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。業(yè)內(nèi)企業(yè)也對(duì)6G時(shí)代的到來(lái)充滿信心,華為輪值董事長(zhǎng)徐直軍表示,華為預(yù)計(jì)在2030年將6G技術(shù)投向市場(chǎng)。

第六代移動(dòng)通信技術(shù)將通過(guò)萬(wàn)物智聯(lián)的方式影響很多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,其中比較有代表性的產(chǎn)業(yè)和業(yè)務(wù)主要包括:

虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè):第六代移動(dòng)通信技術(shù)將催生沉浸式云擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù),通過(guò)云內(nèi)容、云渲染、云空間計(jì)算等方式降低擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)終端的計(jì)算負(fù)荷和能耗,擺脫了線纜的束縛,使擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)終端變得更輕便、更沉浸、更智能,更利于元宇宙的開(kāi)發(fā)建設(shè)。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè):第六代移動(dòng)通信技術(shù)將使越來(lái)越多的個(gè)人和家用設(shè)備、城市基礎(chǔ)設(shè)施、交通工具、機(jī)器人等機(jī)械物品成為智能終端,可以高效、精準(zhǔn)地利用資源,實(shí)現(xiàn)高效控制與高精度定位,實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物智聯(lián),創(chuàng)造智慧型人工智能系統(tǒng)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè):第六代移動(dòng)通信技術(shù)可以將使機(jī)器、產(chǎn)品、人員和系統(tǒng)智慧化相連,衍生出自動(dòng)化水平較高的智能工廠。智能工廠的表現(xiàn)形式主要為機(jī)器人在工廠車(chē)間自主移動(dòng)并進(jìn)行生產(chǎn)輔助工作;產(chǎn)品與機(jī)器產(chǎn)生“交流”,并自行發(fā)起生產(chǎn)環(huán)節(jié);當(dāng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)自身需要維修時(shí),會(huì)自動(dòng)通知維護(hù)團(tuán)隊(duì)等等。通過(guò)智能工廠,企業(yè)將能夠更高效、更靈活并以更低的成本進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。

汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè):第六代移動(dòng)通信技術(shù)是自動(dòng)駕駛汽車(chē)在全場(chǎng)景、全工況下落地上路的關(guān)鍵技術(shù)。6G技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)幾乎沒(méi)有時(shí)延的車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信,車(chē)輛可以通過(guò)配備的傳感器判斷周邊環(huán)境、生物體等的狀態(tài),避免碰撞或人員受傷。此外,車(chē)路協(xié)同技術(shù)也將得到很大程度的發(fā)展,可以通過(guò)實(shí)時(shí)路況與云計(jì)算融合的方式,實(shí)現(xiàn)智慧交通的構(gòu)建。

信息通信產(chǎn)業(yè):第六代移動(dòng)通信技術(shù)將為信息通信產(chǎn)業(yè)帶來(lái)全息通信、感官互聯(lián)、通信感知等創(chuàng)新技術(shù)。長(zhǎng)久以來(lái),視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)一直是信息傳遞與接收的主要方式。第六代移動(dòng)通信技術(shù)將推動(dòng)信息的三維動(dòng)態(tài)交互式傳遞,打破虛擬場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景之間的界限,滿足人們更高的溝通需求。同時(shí),第六代移動(dòng)通信技術(shù)還將促使觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)參與到通信環(huán)節(jié)中,讓信息傳遞在健康醫(yī)療、應(yīng)用學(xué)習(xí)、生活?yuàn)蕵?lè)、生產(chǎn)辦公和情感交流等方面更加真實(shí)有效。

6G時(shí)代將描繪一種星地一體融合的網(wǎng)絡(luò)模式,實(shí)現(xiàn)空天地一體化的全球信號(hào)無(wú)縫覆蓋,隨時(shí)隨地滿足安全可靠的“人機(jī)物”無(wú)限連接需求。有關(guān)6G時(shí)代的更多壯麗景象,未來(lái)可以在元宇宙里面尋找答案。

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作者 趙楚天
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