本白皮書版權(quán)屬于中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，并受法律保護。轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用本白皮書文字、觀點和數(shù)據(jù)的，應(yīng)注明“來源：中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院”。違反上述聲明者，本院有權(quán)依法追究其法律責(zé)任。 1二、從5G走向6G：打通虛實空間泛在智聯(lián)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò) 2三、6G應(yīng)用場景展望 5（一）人體數(shù)字孿生 5（二）空中高速上網(wǎng) 5（三）基于全息通信的XR 6（四）新型智慧城市群 7（五）全域應(yīng)急通信搶險 7（六）智能工廠PLUS 8（七）網(wǎng)聯(lián)機器人和自治系統(tǒng) 9四、6G網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)及潛在關(guān)鍵技術(shù) 9（一）性能指標(biāo) 9（二）潛在關(guān)鍵技術(shù) 1、下一代信道編碼及調(diào)制技術(shù) 2、新一代天線與射頻技術(shù) 3、太赫茲無線通信技術(shù)與系統(tǒng) 4、空天海地一體化通信技術(shù) 5、軟件與開源網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù) 6、基于AI的無線通信技術(shù) 7、區(qū)塊鏈技術(shù) I 8、動態(tài)頻譜共享技術(shù) （一）ITU-T聚焦2030網(wǎng)絡(luò)的研究 六、世界各國6G研究進展 （一）中國 （二）美國 20（三）韓國 21（四）日本 22（五）英國 23（六）芬蘭 24七、我國推進6G研發(fā)的相關(guān)建議 25（一）加大6G候選頻段研究力度 25（二）推進6G國際化合作與發(fā)展 25（三）突破6G潛在關(guān)鍵技術(shù) 26 當(dāng)前，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速演進，人工智能（AI）、VR/AR、三維（3D）媒體和物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的傳輸數(shù)據(jù)。資料顯這一數(shù)字將達到5016EB/月，移動數(shù)據(jù)流量的快速增長對移教育、醫(yī)療和商業(yè)等社會的各個領(lǐng)域，智能化正成為不可逆的趨勢。為了實現(xiàn)智慧城市的愿景，數(shù)百萬個傳感器將被嵌需要具有可靠連接性的無線高速通信方式來支持這些應(yīng)用。并且5G已經(jīng)在全球范圍內(nèi)開始大規(guī)模部署。5G與4G相比，能夠提供新功能并實現(xiàn)更好的服務(wù)質(zhì)量（QoS）。盡管如此，以數(shù)據(jù)為中心的智能化系統(tǒng)的快速增長對5G無線系統(tǒng)的能力帶來了巨大挑戰(zhàn)。例如要保證虛擬現(xiàn)實（VR）設(shè)備良好的用戶體驗，至少需要10Gbps的數(shù)據(jù)速率，這已經(jīng)是超越5G（B5G）后才能實現(xiàn)的目標(biāo)。為了克服5G應(yīng)對新挑戰(zhàn)的性能限制，需要開發(fā)具有新功能特性的6G無線系統(tǒng)。一方面，6G要實現(xiàn)對傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)所有功能的融合，例如支持網(wǎng)絡(luò)致密化、高吞吐量、高可靠性、低能耗以及大規(guī)模連接。另一方面，6G將運用新技術(shù)實現(xiàn)服務(wù)和1 業(yè)務(wù)的拓展，包括AI、智能可穿戴設(shè)備、自動駕駛汽車、擴展現(xiàn)實（XR）和3D投影等。本白皮書將從6G愿景、6G應(yīng)用場景、6G網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)、6G潛在關(guān)鍵技術(shù)、國際組織和各國6G研究進展等方面展開討論，并提出加快我國推進6G研發(fā)的相關(guān)建議。二、從5G走向6G：打通虛實空間泛在智聯(lián)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)自上世紀(jì)80年代以來，移動通信基本上以十年為周期出現(xiàn)新一代革命性技術(shù)（如圖1所示持續(xù)加快信息產(chǎn)業(yè)的迭代升級，不斷推動經(jīng)濟社會的繁榮發(fā)展，如今已成為連接人類社會不可或缺的基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)。從應(yīng)用和業(yè)務(wù)層面來看，4G之前的移動通信主要聚焦于以人為中心的個人消費市場，5G則以更快的傳輸速度、超低的時延、更低功耗及海量連接實現(xiàn)了革命性的技術(shù)突破，消費主體將從個體消費者向垂直行業(yè)和細分領(lǐng)域全面輻射。特別是在5G與人工智能、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等新一代信息技術(shù)融合創(chuàng)新后，能夠進一步賦能工業(yè)、醫(yī)療、交通、傳媒等垂直行業(yè)，更好地滿足物聯(lián)網(wǎng)的海量需求以及各行業(yè)間深度融合的要求，從而實現(xiàn)從萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)的飛躍。2 5G的目標(biāo)是在滿足個人用戶信息消費需求的同時，向社會各行業(yè)和領(lǐng)域廣泛滲透，實現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)從消費型應(yīng)用向產(chǎn)業(yè)型應(yīng)用的升級。盡管當(dāng)前5G尚未大規(guī)模應(yīng)用和深入滲透，但從5G標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范來看，仍然在信息交互方面存在空間范圍受限和性能指標(biāo)難以滿足某些垂直行業(yè)應(yīng)用的不足。例如，從通信網(wǎng)絡(luò)空間覆蓋范圍看，5G仍然是以基站為中心的發(fā)散覆蓋，在基站所未覆蓋的沙漠、無人區(qū)、海洋等區(qū)域內(nèi)將形成通信盲區(qū)，預(yù)計5G時代仍將有80%以上的陸地區(qū)域和95%以上的海洋區(qū)域無移動網(wǎng)絡(luò)信號。此外，5G的通信對象集中在陸地地表10km以內(nèi)高度的有限空間范圍，無法實現(xiàn)“空天海地”無縫覆蓋的通信愿景。從行業(yè)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)性能需求看，更大的連接數(shù)密度、更大的傳輸帶寬、更低的端到端時延、更高的可靠性和確定性以及更智能化的網(wǎng)絡(luò)特性，是移動通信網(wǎng)絡(luò)與垂直行業(yè)融合應(yīng)用得以快速推廣和長遠發(fā)展的必然需要。例如，對于智能工廠，6G能夠?qū)r延縮減至亞秒（<1ms）級甚至是微秒(μs）級，從而能3 夠逐步取代工廠內(nèi)機器間的有線傳輸，實現(xiàn)制造業(yè)更高層級的無線化和彈性化。另外，目前5G的連接數(shù)密度約為每平方米一個連接設(shè)備，隨著傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，在很多應(yīng)用場景下每平方米連接的設(shè)備數(shù)量將超過1個，5G網(wǎng)絡(luò)將無法承擔(dān)更大連接設(shè)備的接入，必須依賴下一代6G網(wǎng)絡(luò)超大連接數(shù)性能的支撐?；谏希覀冋J為6G總體愿景是基于5G愿景的進一步擴展和升級。從網(wǎng)絡(luò)接入方式看，6G將包含多樣化的接入網(wǎng)，如移動蜂窩、衛(wèi)星通信、無人機通信、水聲通信、可見光通信等多種接入方式。從網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍看，6G愿景下將構(gòu)建跨地域、跨空域、跨海域的空—天—?！匾惑w化網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)真正意義上的全球無縫覆蓋。從網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)看，6G無論是傳輸速率、端到端時延、可靠性、連接數(shù)密度、頻譜效率、網(wǎng)絡(luò)能效等方面都會有大的提升，從而滿足各種垂直行業(yè)多樣化的網(wǎng)絡(luò)需求。從網(wǎng)絡(luò)智能化程度看，6G愿景下網(wǎng)絡(luò)和用戶將作為統(tǒng)一整體，AI在賦能6G網(wǎng)絡(luò)的同時，更重要的是深入挖掘用戶的智能需求，每個用戶都將通過AI助理（AIA，AIassistant）提升用戶體驗。從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的邊界看，6G的服務(wù)對象將從物理世界的人、機、物拓展至虛擬世界的“境”，通過物理世界和虛擬世界的連接，實現(xiàn)人—機—物—境的協(xié)作，滿足人類精神和物質(zhì)的全方位需求。4 三、6G應(yīng)用場景展望6G未來將以5G提出的三大應(yīng)用場景（大帶寬，海量連接，超低延遲）為基礎(chǔ)，不斷通過技術(shù)創(chuàng)新來提升性能和優(yōu)化體驗，并且進一步將服務(wù)的邊界從物理世界延拓至虛擬世界，在人—機—物—境完美協(xié)作的基礎(chǔ)上，探索新的應(yīng)用場景、新的業(yè)務(wù)形態(tài)和新的商業(yè)模式。（一）人體數(shù)字孿生當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)條件下，數(shù)字技術(shù)對人體健康的監(jiān)測主要應(yīng)用于宏觀身體指標(biāo)監(jiān)測和顯性疾病預(yù)防等方面，實時性和精準(zhǔn)性有待進一步提高。隨著6G技術(shù)的到來，以及生物科學(xué)、材料科學(xué)、生物電子醫(yī)學(xué)等交叉學(xué)科的進一步成熟，未來有望實現(xiàn)完整的“人體數(shù)字孿生”，即通過大量智能傳感器（>100個/人）在人體的廣泛應(yīng)用，對呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、肌肉骨骼、情緒狀態(tài)等進行精確實時的“鏡像映射”，形成一個完整人體的虛擬世界的精確復(fù)制品，進而實現(xiàn)人體個性化健康數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。此外，結(jié)合核磁、CT、彩超、血常規(guī)、尿生化等專業(yè)的影像和生化檢查結(jié)果，利用AI技術(shù)可對個體提供健康狀況精準(zhǔn)評估和及時干預(yù)，并且能夠為專業(yè)醫(yī)療機構(gòu)下一步精準(zhǔn)診斷和制定個性化的手術(shù)方案提供重要參考。為了給乘客提供飛機上的空中上網(wǎng)服務(wù)，4G/5G時代通5 信界為此做過大量的努力，但總體而言，目前飛機上的空中上網(wǎng)服務(wù)仍然有很大的提升空間。當(dāng)前空中上網(wǎng)服務(wù)主要有兩種模式——地面基站模式和衛(wèi)星模式。如采用地面基站模式，由于飛機具備移動速度快、跨界幅度大等特點，空中上網(wǎng)服務(wù)將面臨高機動性、多普勒頻移、頻繁切換以及基站覆蓋范圍不夠廣等帶來的挑戰(zhàn)。如采用衛(wèi)星通信模式，空中上網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量可以相對得到保障，但是成本太高。為了解決這一難題，6G將采用全新的通信技術(shù)以及超越“蜂窩”的新穎網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在降低網(wǎng)絡(luò)使用成本的同時保證在飛機上為用戶提供高質(zhì)量的空中高速上網(wǎng)服務(wù)。虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實（AR/VR）被業(yè)界認為是5G最重要的需求之一。影響AR/VR技術(shù)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的一大因素是用戶使用的移動性和自由度，即不受所處位置的可以預(yù)期10年以后（2030~信息交互形式將進一步又AR/VR逐步演進至高保真擴展現(xiàn)實（XR）交互為主，甚至是基于全息通信的信息交互，最終將全面實現(xiàn)無線全息通信。用戶可隨時隨地享受全息通信和全息顯示帶來的體驗升級——視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺乃至情感將通過高保真XR充分被調(diào)動，用戶將不再受到時間和地點的限制，以“我”為中心享受虛擬教育、虛擬旅游、虛擬運動、虛擬繪畫、虛6 擬演唱會等完全沉浸式的全息體驗。隨著數(shù)字時代的不斷演進，通信網(wǎng)絡(luò)成為智慧城市群不可或缺的公共基礎(chǔ)設(shè)施。對城市管理部門而言，城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護是重要職責(zé)。目前，由于不同的基礎(chǔ)設(shè)施由不同的部門分別建設(shè)和管理，絕大部分城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的信息感知、傳輸、分析、控制仍處于各自為政現(xiàn)狀，缺乏統(tǒng)一的平臺。作為城市群的基礎(chǔ)設(shè)施之一，6G將采用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，引入新業(yè)務(wù)場景，構(gòu)建更高效更完備的網(wǎng)絡(luò)。未來6G網(wǎng)絡(luò)可由多家運營商投資共建，采用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)將物理網(wǎng)絡(luò)和邏輯網(wǎng)絡(luò)分離。人工智能（AI）深度融入6G系統(tǒng)，將在高效傳輸、無縫組網(wǎng)、內(nèi)生安全、大規(guī)模部署、自動維護等多個層面得到實際應(yīng)用。（五）全域應(yīng)急通信搶險6G將由地基、?；⒖栈吞旎W(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成分布式跨在沙漠、深海、高山等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)的部署，實現(xiàn)全域無縫覆蓋。依托其覆蓋范圍廣、靈活部署、超低功耗、超高精度和不易受地面災(zāi)害影響等特點，6G通信網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)急通信搶險、“無人區(qū)”實時監(jiān)測等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。例如，在發(fā)7 生地震等自然災(zāi)害造成地面通信網(wǎng)絡(luò)毀壞時，可以整合天基網(wǎng)絡(luò)（衛(wèi)星）和空基網(wǎng)絡(luò)（無人機）等通信資源，實現(xiàn)廣域無縫覆蓋、隨時接入、資源集成支撐應(yīng)急現(xiàn)場遠距離保障和扁平化的應(yīng)急指揮。此外，利用6G網(wǎng)絡(luò)還可以對沙漠、海洋、河流等容易發(fā)生自然災(zāi)害的區(qū)域進行實時動態(tài)監(jiān)控，提供沙塵暴、臺風(fēng)、洪水等預(yù)警服務(wù)，將災(zāi)害損失降到最低。利用6G網(wǎng)絡(luò)的超高帶寬、超低時延和超可靠等特性，可以對工廠內(nèi)車間、機床、零部件等運行數(shù)據(jù)進行實時采集，利用邊緣計算和AI等技術(shù)，在終端側(cè)直接進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，并且能夠?qū)崟r下達執(zhí)行命令。6G中引入了區(qū)塊鏈技術(shù)，智能工廠所有終端之間可以直接進行數(shù)據(jù)交互，而不需要經(jīng)過云中心，實現(xiàn)去中心化操作，提升生產(chǎn)效率。不僅限于工廠內(nèi)，6G可保障對整個產(chǎn)品生命周期的全連接?；谙冗M的6G網(wǎng)絡(luò)，工廠內(nèi)任何需要聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備/終端均可靈活組網(wǎng)，智能裝備的組合同樣可根據(jù)生產(chǎn)線的需求進行靈活調(diào)整和快速部署，從而能夠主動適應(yīng)制造業(yè)個人化、定制化C2B的大趨勢。智能工廠PLUS將從需求端的客戶個性化需求、行業(yè)的市場空間，到工廠交付能力、不同工廠間的協(xié)作，再到物流、供應(yīng)鏈、產(chǎn)品及服務(wù)交付，形成端到端的閉環(huán)，而6G貫穿于閉關(guān)的全過程，扮演著重要角色。8 目前，一些汽車技術(shù)研究人員正在研究智能網(wǎng)聯(lián)汽車。6G有助于網(wǎng)聯(lián)機器人和自主系統(tǒng)的部署，無人機快遞系統(tǒng)就是這樣的一個案例?；?G無線通信的自動車輛可以極大地改變我們的日常生活方式。6G系統(tǒng)將促進自動駕駛汽車或無人駕駛汽車的規(guī)模部署和應(yīng)用。自動駕駛汽車通過各種傳感器來感知周圍環(huán)境，如光探測和測距（LiDAR）、雷達、GPS、聲納、里程計和慣性測量裝置。6G系統(tǒng)將支持可靠的車與萬物相連（V2X）以及車與服務(wù)器之間的連接（vehicletoserver）。對于無人機（UAV6G將支與地面控制器之間的通信。無人機在軍事、商業(yè)、科學(xué)、農(nóng)業(yè)、娛樂、城市治理、物流、監(jiān)視、航拍、搶險救災(zāi)等許多工作時，無人機可以作為高空平臺站（HAPS）為該區(qū)域的用戶提供廣播和高速上網(wǎng)服務(wù)。四、6G網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)及潛在關(guān)鍵技術(shù)（一）性能指標(biāo)6G網(wǎng)絡(luò)將實現(xiàn)甚大容量與極小距離通信（VLC&TIC）、超越盡力而為與高精度通信（BBE&HPC）和融合多類通信（ManyNet相較于5G，6G的峰值速率、用戶體驗速率、時延、流量密度、連接數(shù)密度、移動性、頻譜效率、定位能力、頻譜支持能力和網(wǎng)絡(luò)能效等關(guān)鍵指標(biāo)都有了明顯的提升，9 具體指標(biāo)對比如表1所示。1、下一代信道編碼及調(diào)制技術(shù)針對各國及相關(guān)產(chǎn)業(yè)界愿景設(shè)想，6G網(wǎng)絡(luò)將實現(xiàn)海洋等更為復(fù)雜的業(yè)務(wù)傳輸場景，對底層的信道編碼及調(diào)制相關(guān)技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。（1）新一代信道編碼技術(shù)作為無線網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)技術(shù)，新一代信道編碼技術(shù)應(yīng)提前對6G網(wǎng)絡(luò)的Tb/s的吞吐量、GHz為單位的大信道帶寬、太赫茲（THz）信道特性、空天海地網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下基于復(fù)雜場景干擾的傳輸模型特征進行研究和優(yōu)化，對信道編碼算法和硬件芯片實現(xiàn)方案進行驗證和評估。目前業(yè)界已經(jīng)開始了一 些預(yù)先研究，包括結(jié)合現(xiàn)有Turbo、LDPC、Polar等編碼機制，開展未來通信場景應(yīng)用的編碼機制和芯片方案；針對AI技術(shù)與編碼理論的互補研究，開展突破糾錯碼技術(shù)的全新信道編碼機制研究等。與此同時，針對6G網(wǎng)絡(luò)多用戶/多復(fù)雜場景信息傳輸特性，綜合考慮干擾的復(fù)雜性，對現(xiàn)有的多用戶信道編碼機制進行優(yōu)化。（2）極化多址接入系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化non-orthogonalmultipleaccess)將成為當(dāng)前5G和下一代6G移動通信的代表性多址接入技術(shù)，將當(dāng)前極化編碼技術(shù)引入上述系統(tǒng)，依據(jù)廣義極化的總體原則，優(yōu)化信道極化分解方案是5G/6G發(fā)展中不可或缺的一環(huán)。由此可見，6G網(wǎng)絡(luò)將進一步賦能極化多址接入系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化，可以結(jié)合6G網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)場景的需求，對NOMA總體架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究和升級，構(gòu)建基于多用戶（智能化、泛在化“物物”連接）原則的極化編碼通信機制，對相應(yīng)的算法進行進一步優(yōu)化處理。（3）基于深度學(xué)習(xí)的信號處理技術(shù)結(jié)合6G無線通信關(guān)鍵參數(shù)，需要對基于深度學(xué)習(xí)的信號處理技術(shù)進行深入研究和優(yōu)化，業(yè)界目前從基于深度學(xué)習(xí)的信道估計技術(shù)和基于深度學(xué)習(xí)的干擾檢測與抵消技術(shù)開展相關(guān)工作。基于深度學(xué)習(xí)的信道估計技術(shù)可以通過空-時- 頻三維信道估計算法建模，對用戶信道、傳輸環(huán)境等關(guān)鍵參數(shù)進行自主學(xué)習(xí)，對6G通信系統(tǒng)信道進行預(yù)測，主要涉及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長短期記憶網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)。基于深度學(xué)習(xí)的干擾檢測與抵消技術(shù)主要針對6G網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜多小區(qū)場景的干擾進行自主學(xué)習(xí)和預(yù)測，優(yōu)化干擾檢測與抵消機制，主要基于CNN、LSTM等經(jīng)典神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。2、新一代天線與射頻技術(shù)6G系統(tǒng)頻段可達太赫茲（THz天線體積小型化，業(yè)成電子和新材料等領(lǐng)域帶來顛覆性變革，賦能超大規(guī)模天線技術(shù)、一體化射頻前端系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)|等。（1）超大規(guī)模天線技術(shù)（VeryLargeScaleAntenna）超大規(guī)模天線技術(shù)（VeryLargeScaleAntenna）是更好發(fā)揮天線增益，提升通信系統(tǒng)頻譜效率的重要手段。當(dāng)前6G太赫茲頻譜特性研究還處于初級階段，超大規(guī)模天線在理論和工程設(shè)計上面臨大范圍跨頻段、空天海地全域覆蓋理論與技術(shù)設(shè)計、射頻電路的高功耗和多干擾等問題，需要從以上問題出發(fā)，建立新型大規(guī)模陣列天線設(shè)計理論與技術(shù)、高集成度射頻電路優(yōu)化設(shè)計理論與實現(xiàn)方法、以及高性能大規(guī)模模擬波束成型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計技術(shù)、新型電子材料及器件研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)等機制，研制實驗樣機，支撐系統(tǒng)性能驗證。（2）一體化射頻前端系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 針對6G移動通信高集成、大容量等技術(shù)特性，應(yīng)對6G網(wǎng)絡(luò)可用頻段范圍內(nèi)大規(guī)模天線和射頻前端技術(shù)進行研究。針對核心頻段技術(shù)要求和電路建模理論，優(yōu)化天線架構(gòu)和系統(tǒng)集成技術(shù)。探索高效率易集成收發(fā)前端關(guān)鍵元部件以及輻射、散熱等關(guān)鍵技術(shù)問題，突破超大規(guī)模MIMO前端系統(tǒng)技術(shù)等。同時研究新型器件設(shè)計方法，探索基于第三代化合物半導(dǎo)體芯片的集成與封裝技術(shù)。研究從封裝方面提升電路性能的方法，實現(xiàn)毫米波芯片、封裝與天線一體化，優(yōu)化前端系統(tǒng)的整體射頻性能。3、太赫茲無線通信技術(shù)與系統(tǒng)太赫茲技術(shù)被業(yè)界評為“改變未來世界的十大技術(shù)”之一，6G的一個顯著特點就是邁向太赫茲時代。當(dāng)前，太赫茲通信關(guān)鍵技術(shù)研究還不夠成熟，很多關(guān)鍵器件還沒有研制成功，需要持續(xù)突破。結(jié)合6G網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)需求，太赫茲領(lǐng)域主要研究內(nèi)容包括：太赫茲空間和地面通信和信道傳輸理論，包括信道測量、建模和算法等；太赫茲信號編碼調(diào)制技術(shù)，包括高速高精度的捕獲和跟蹤機制、波形&信道編碼、太赫茲直接調(diào)制、太赫茲混頻調(diào)制和太赫茲光電調(diào)制等；太赫茲天線和射頻系統(tǒng)技術(shù)，包括新材料研發(fā)、新器件研制、太赫茲通信基帶、天線關(guān)鍵技術(shù)、高速基帶信號處理技術(shù)和集成電路設(shè)計方法等；太赫茲通信系統(tǒng)實驗、太赫茲硬件及設(shè)備研制等。 4、空天海地一體化通信技術(shù)業(yè)界有觀點認為，6G網(wǎng)絡(luò)是5G網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)及深海遠洋網(wǎng)絡(luò)的有效集成，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)涵蓋通信、導(dǎo)航、遙感遙測等各個領(lǐng)域，實現(xiàn)空天海地一體化的全球連接?？仗斓睾Ｒ惑w化網(wǎng)絡(luò)將優(yōu)化陸（現(xiàn)有陸地蜂窩、非蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等）、海（海上及海下通信設(shè)備、海洋島嶼網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等）、空（各類飛行器及設(shè)備等）、天（各類衛(wèi)星、地球站、空間飛行器等）基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)太空、空中、陸地、海洋等全要素覆蓋。當(dāng)前，衛(wèi)星通信納入6G網(wǎng)絡(luò)作為其中一個重要子系統(tǒng)得到普遍認可，需要對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、星間鏈路方案選擇、天基信息處理、衛(wèi)星系統(tǒng)之間互聯(lián)互通等關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究。針對深海遠洋通信網(wǎng)絡(luò)納入6G網(wǎng)絡(luò)還處于初步論證、爭議較大的環(huán)節(jié)。5、軟件與開源網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)6G網(wǎng)絡(luò)軟件和開源的特性將更為明顯，以便于軟硬件換代升級更加便利和高效。6G網(wǎng)絡(luò)的硬件將更為集成化、模塊化和白盒化，軟件將更為本地化、個性柔性化和開源化，未來網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和優(yōu)化升級將主要依托云存儲資源和軟件升級，充分挖掘各類軟件與系統(tǒng)對6G網(wǎng)絡(luò)控制作用?；谏鲜霭l(fā)展趨勢，現(xiàn)有軟件與開源網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)將得到持續(xù)發(fā)展，包括大數(shù)據(jù)挖掘及處理、人工智能AI、軟件無線電 絡(luò)軟件及系統(tǒng)、開源網(wǎng)絡(luò)安全、軟硬件系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)。6、基于AI的無線通信技術(shù)6G網(wǎng)絡(luò)不可避免涉及高密度網(wǎng)絡(luò)、天線陣列和數(shù)據(jù)量等通用問題，但高度自主智能化的超靈活網(wǎng)絡(luò)是其最為明顯的特征之一。6G智能化應(yīng)該是貫穿于網(wǎng)絡(luò)端到端每一個環(huán)節(jié)的，人工智能AI將通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等多維數(shù)據(jù)感知學(xué)習(xí)，高效實現(xiàn)地面、衛(wèi)星、機載等設(shè)備之間的無縫連接，并可進行實時高速切換，網(wǎng)絡(luò)的自主管理和控制學(xué)習(xí)系統(tǒng)將持續(xù)得到優(yōu)化升級，最終實現(xiàn)“無人駕駛”一樣的自主自治網(wǎng)絡(luò)。關(guān)鍵技術(shù)包括智能核心網(wǎng)和智能邊緣網(wǎng)絡(luò)、自組織和深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、基于深度學(xué)習(xí)的信道編譯碼技術(shù)、基于深度學(xué)習(xí)的信號估計與檢測技術(shù)、基于深度學(xué)習(xí)的無線資源分配技術(shù)等。7、區(qū)塊鏈技術(shù)5G網(wǎng)絡(luò)運營商為了優(yōu)化服務(wù)，采用網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)控制和處理流量，開展用戶差異化質(zhì)量服務(wù)。6G網(wǎng)絡(luò)將持續(xù)完善用戶個性化制定服務(wù)，采取更為豐富的手段，針對流量管理、邊緣計算等進行每個用戶的智能化柔性定制服務(wù)，整個網(wǎng)絡(luò)體系采用自動化分布架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)更加趨于扁平化，這就使得新興的區(qū)塊鏈技術(shù)備受期待。區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)庫，可以利用其分布式信息處理技術(shù)，通過數(shù)據(jù)的去中心化傳輸和存儲保證用戶信息不被第三方竊取，穩(wěn)步提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)節(jié) 點之間的協(xié)作效率，提高不同運營商網(wǎng)絡(luò)協(xié)同服務(wù)能力，甚至改變未來使用無線頻譜資源的方式。8、動態(tài)頻譜共享技術(shù)6G的太赫茲頻率特性使其網(wǎng)絡(luò)密度驟增，動態(tài)頻譜共享成為提高頻譜效率、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)部署的重要手段。動態(tài)頻譜共享采用智能化、分布式的頻譜共享接入機制，通過靈活擴展頻譜可用范圍、優(yōu)化頻譜使用規(guī)則的方式，進一步滿足未來6G系統(tǒng)頻譜資源使用需求。未來結(jié)合6G大帶寬、超高傳輸速率、空天海地多場景等需求，基于授權(quán)和非授權(quán)頻段持續(xù)優(yōu)化頻譜感知、認知無線電、頻譜共享數(shù)據(jù)庫、高效頻譜監(jiān)管技術(shù)是必然趨勢。同時也可以推進區(qū)塊鏈+動態(tài)頻譜共享、AI+動態(tài)頻譜共享等技術(shù)協(xié)同，實現(xiàn)6G時代網(wǎng)絡(luò)智能化頻譜共享和監(jiān)管。五、ITU面向2030網(wǎng)絡(luò)及6G的研究雖然ITU目前尚未制定6G標(biāo)準(zhǔn)，但根據(jù)資料顯示，2019命性的新用戶體驗，每用戶的連接速度在Tbits/s范圍內(nèi)，并且提供一系列全新的感官信息，例如觸摸，味覺和嗅覺等。IMT-2030在5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，將是一個多種不同網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的混合網(wǎng)絡(luò)，包括固定、移動蜂窩、高空平臺、衛(wèi)星和其他尚待定義的網(wǎng)絡(luò)，可認為IMT-2030是5G的升級。 （一）ITU-T聚焦2030網(wǎng)絡(luò)的研究NET-2030旨在探索面向2030年及以后的新興ICT部門網(wǎng)絡(luò)需求以及IMT-2020（5G）系統(tǒng)的預(yù)期進展，包括新的媒體數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用及其使能技術(shù)、新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其演進。該研究統(tǒng)稱為“2030網(wǎng)絡(luò)”，從廣泛的角度探索新的通信機制，不受現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)范例概念或任何特定的現(xiàn)有技術(shù)的限制，包括完全向后兼容的新理念、新架構(gòu)、新協(xié)議和新的解決方案，以支持現(xiàn)有應(yīng)用和未來的新應(yīng)用。2030網(wǎng)絡(luò)焦點組由中國（華為）、美國（Verizo國（ETRI）聯(lián)合提案發(fā)起，得到來自中國、美國、俄羅斯、意大利和突尼斯等眾多國家的支持。值得一提的是，該焦點組的主席由華為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗室首席科學(xué)家RichardLi擔(dān)任。此外，2030網(wǎng)絡(luò)焦點組還將與其他標(biāo)準(zhǔn)制定組織合作，包括歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）、計算機協(xié)會數(shù)據(jù)通信專業(yè)組（ACMSIGCOMM）和電氣電子工程師學(xué)會通信協(xié)會（IEEEComSoc）等。FGNET-2030作為研究和改進國際聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的平臺，將研究2030年及以后的未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、需求、用例和網(wǎng)絡(luò)功能，研究涉及：l研究、審查和調(diào)查現(xiàn)有技術(shù)、平臺和標(biāo)準(zhǔn)，以明確2030網(wǎng)絡(luò)的差距和挑戰(zhàn)。 應(yīng)用、評估方法等。l提供標(biāo)準(zhǔn)化路線圖的指南。l與其他SDO建立聯(lián)系并建立關(guān)系。l2030網(wǎng)絡(luò)專注于固定數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。ITU-T2030網(wǎng)絡(luò)焦點組成立至今已經(jīng)成功召開了多次全會，來自運營商、服務(wù)提供商、設(shè)備商、學(xué)術(shù)界等多家單位的代表積極踴躍出席會議，對該焦點組的工作及面向2030年的未來網(wǎng)絡(luò)進行了廣泛的探討。目前焦點組對6G網(wǎng)絡(luò)提出了三方面的目標(biāo)，具體如圖2所示。2020年2月19-26日，在瑞士日內(nèi)瓦召開的第34次國 際電信聯(lián)盟無線電通信部門5D工作組（ITU-RWP5D）會議上，面向2030及6G的研究工作正式啟動。本次會議初步形成了6G研究時間表，包括未來技術(shù)趨勢研究報告、未來技術(shù)展望建議等重要規(guī)劃節(jié)點。ITU將著手編寫“未來技術(shù)趨勢報告”，并定于2022年6月完成。本報告描述了5G之后IMT系統(tǒng)的技術(shù)演進方向，包括IMT演進技術(shù)、高頻譜效率技術(shù)和部署。此外，國際電聯(lián)還計劃于2021年上半年推出“未來技術(shù)展望建議書”，并于2023年6月完成。該建議書包含了面向2030年及之后IMT系統(tǒng)的總體目標(biāo)，如應(yīng)用場景、主要系統(tǒng)能力等。目前，ITU尚未確定6G標(biāo)準(zhǔn)的制定計劃。六、世界各國6G研究進展（一）中國中國已在國家層面正式啟動6G研發(fā)。2019年11月3日，中國成立國家6G技術(shù)研發(fā)推進工作組和總體專家組，標(biāo)志著中國6G研發(fā)正式啟動。目前涉及下一代寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)研究主要包括大規(guī)模無線通信物理層基礎(chǔ)理論與技術(shù)、太赫茲無線通信技術(shù)與系統(tǒng)、面向基站的大規(guī)模無線通信新型天線與射頻技術(shù)、兼容C波段的毫米波一體化射頻前端系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、基于第三代化合物半導(dǎo)體的射頻前端系統(tǒng)技術(shù)等。技術(shù)研發(fā)方面，中國華為公司已經(jīng)開始著手研發(fā)6G技 術(shù)，它將與5G技術(shù)并行推進。華為在加拿大渥太華成立了6G研發(fā)實驗室，目前正處于研發(fā)早期理論交流的階段。華為提出，6G將擁有更寬的頻譜和更高的速率，應(yīng)該拓展到海陸空甚至水下空間。在硬件方面，天線將更為重要。在軟件方面，人工智能在6G通信中將扮演重要角色。在太赫茲通信技術(shù)領(lǐng)域，中國華訊方舟、四創(chuàng)電子、亨通光電等公司也已開始布局。2019年4月26日，毫米波太赫茲產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟在北京成立。運營商方面，中國電信、中國移動和中國聯(lián)通均已啟動6G研發(fā)工作。中國移動和清華大學(xué)建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系，雙方將面向6G通信網(wǎng)絡(luò)和下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等重點領(lǐng)域進行科學(xué)研究合作。中國電信正在研究以毫米波為主頻，太赫茲為次頻的6G技術(shù)。中國聯(lián)通開展了6G太赫茲通信技術(shù)研早在2018年，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）官員就對6G系統(tǒng)進行了展望。2018年9月，美國FCC官員首次在公開場合展望6G技術(shù)，提出6G將使用太赫茲頻段，6G基站容量將可達到5G基站的1000倍。同時指出，美國現(xiàn)有的頻譜分配機制將難以勝任6G時代對于頻譜資源高效利用的需求，基于區(qū)塊鏈的動態(tài)頻譜共享技術(shù)將成為發(fā)展趨勢。2019年，美國決定開放部分太赫茲頻段，推動6G技術(shù) 的研發(fā)實驗。2019年初，美國總統(tǒng)特朗普公開表示要加快美國6G技術(shù)的發(fā)展。3月份，F(xiàn)CC宣布開放95GHz-3THz頻段作為實驗頻譜，未來可能用于6G服務(wù)。技術(shù)研究方面，美國目前主要通過贊助高校開展相關(guān)研究項目，主要是開展早期的6G技術(shù)包含芯片的研究。紐約大學(xué)無線中心(NYUWireless)正開展使用太赫茲頻率的信道傳輸速率達100Gbps的無線技術(shù)。美國加州大學(xué)的ComSenTer研究中心獲得了2750萬美元的贊助，開展“融合太赫茲通信與傳感”的研究。加州大學(xué)歐文分校納米通信集成電路實驗室研發(fā)了一種工作頻率在115GHz到135GHz之間微型無線芯片，在30厘米的距離上能實現(xiàn)每秒36Gbps的傳輸速率。弗吉尼亞理工大學(xué)的研究認為，6G將會學(xué)習(xí)并適應(yīng)人類用戶，智能機時代將走向終結(jié)，人們將見證可穿戴設(shè)備的通信發(fā)展。美國在空天海地一體化通信特別是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通信方面遙遙領(lǐng)先。截至2020年2月底，美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)已順利發(fā)射近300顆“星鏈”(Starlink)衛(wèi)星，已成為迄今為止全世界擁有衛(wèi)星數(shù)量最多的商業(yè)衛(wèi)星運營商。該公司預(yù)計最早將可以在2020年中期開始在美國提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)寬帶服務(wù)。作為全球第一個實現(xiàn)5G商用的國家，韓國同樣是最早 開展6G研發(fā)的國家之一。2019年4月，韓國通信與信息科學(xué)研究院召開了6G論壇，正式宣布開始開展6G研究并組建了6G研究小組，任務(wù)是定義6G及其用例/應(yīng)用以及開發(fā)6G核心技術(shù)。韓國總統(tǒng)文在寅在2019年6月訪問芬蘭時達成協(xié)議，兩國將合作開發(fā)6G技術(shù)。2020年1月份，韓國政府宣布將于2028年在全球率先商用6G。為此，韓國政府和企業(yè)將共同投資9760億韓元。韓國6G研發(fā)項目目前已通過了可行性調(diào)研的技術(shù)評估。此外，韓國科學(xué)與信息通信技術(shù)部公布的14個戰(zhàn)略課題中把用于6G的100GHz以上超高頻段無線器件研發(fā)列為“首要”課題。技術(shù)研發(fā)方面，韓國領(lǐng)先的通信企業(yè)已經(jīng)組建了一批企業(yè)6G研究中心。韓國LG在2019年1月份便宣布設(shè)立6G實驗室。6月份，韓國最大的移動運營商SK宣布與愛立信和諾基亞建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共同研發(fā)6G技術(shù)，推動韓國在6G通訊市場上提早發(fā)展。三星電子也在2019年設(shè)立了6G研究中心，計劃與SK電訊合作開發(fā)6G核心技術(shù)并探索6G商業(yè)模式，將把區(qū)塊鏈、6G、Al作為未來發(fā)力方向。日本計劃通過官民合作制定2030年實現(xiàn)“后5G”(6G)的綜合戰(zhàn)略。據(jù)報道，該計劃由日本東京大學(xué)校長擔(dān)任主席，日本東芝等科技巨頭公司將會全力提供技術(shù)支持，在2020年6月前匯總6G綜合戰(zhàn)略。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省2020年計劃投 入2200億日元的預(yù)算，主要用于啟動6G研發(fā)。日本在太赫茲等各項電子通信材料領(lǐng)域全球領(lǐng)先優(yōu)勢明顯，這是其發(fā)展6G的獨特優(yōu)勢。廣島大學(xué)與信息通信研究機構(gòu)（NICT）及松下公司合作，在全球最先實現(xiàn)了基于CMOS低成本工藝的300GHz頻段的太赫茲通信。日本電報化合物半導(dǎo)體開發(fā)出傳輸速度可達5G五倍的6G超高速芯片，目前存在的主要問題是傳輸距離極短，距離真正的商用還有相當(dāng)長的一段距離。NTT集團于2019年6月份提出了名為“IOWN”的構(gòu)想，希望該構(gòu)想能成為全球標(biāo)準(zhǔn)。同時，NTT年前后推出這一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。英國是全球較早開展6G研究的國家之一，產(chǎn)業(yè)界對6G系統(tǒng)進行了初步展望。2019年6月，英國電信集團（BT）首席網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師NeilMcRae預(yù)計6G將在2025年得到商用，光纖”等技術(shù)實現(xiàn)的高性價比的超快寬帶、廣泛部署于各處技術(shù)