20200318-赛迪研究院-通信行业_6G概念及远景白皮书_30页_995kb

报告摘要

6G 概念及愿景白皮书总结

核心内容概述

本白皮书由赛迪智库无线电管理研究所发布，旨在阐述6G通信技术的愿景、应用场景、网络性能指标、潜在关键技术以及国际研究进展，同时提出加快我国6G研发的相关建议。6G作为移动通信技术的下一个重要阶段，将实现从“万物互联”向“万物智联”的跃迁，推动社会各领域的智能化发展。

主要观点

6G愿景：构建跨地域、跨空域、跨海域的空天海地一体化网络，实现全球无缝覆盖，提升网络智能化程度，满足人、机、物、境的全面协作。
性能提升：6G在速率、时延、流量密度、连接数密度、频谱效率、定位能力、网络能效等方面较5G有显著提升，例如峰值速率可达100Gbps至1Tbps，时延可降至0.1ms。
关键技术：包括下一代信道编码、太赫兹通信、空天海地一体化通信、AI赋能无线通信、区块链、动态频谱共享等，这些技术将支撑6G的高性能和高智能化特性。
应用场景：涵盖人体数字孪生、空中高速上网、基于全息通信的XR、新型智慧城市群、全域应急通信、智能工厂PLUS、网联机器人与自治系统等。
国际研究：ITU已启动面向2030的网络研究，6G作为IMT-2030的重要组成部分，其标准制定尚未明确，但全球多国已开始布局6G研发，如中国、美国、韩国、日本、英国和芬兰。

关键信息

一、6G应用场景展望

人体数字孪生
- 利用大量智能传感器和AI技术，实现人体器官、神经系统等的实时监测和精准映射。
- 为个性化医疗提供数据支持，提升健康评估和干预能力。
空中高速上网
- 6G将解决飞机高速移动带来的通信挑战，提供高质量的空中网络服务。
- 通过新型通信技术与网络架构，实现低成本、高可靠性的空地通信。
基于全息通信的XR
- 6G将推动XR技术发展，实现高保真全息交互，满足用户在虚拟世界中的沉浸式体验。
- 未来将逐步实现无线全息通信，拓展虚拟教育、旅游、运动等应用。
新型智慧城市群
- 6G将构建统一网络架构，实现城市基础设施的高效管理与智能化服务。
- 通过网络切片、边缘计算和AI，提升城市管理效率和公共服务水平。
全域应急通信抢险
- 6G将实现空天海地一体化网络，覆盖现有通信盲区，提升应急通信能力。
- 在灾害发生时，可快速部署卫星与无人机通信资源，实现远程保障和指挥调度。
智能工厂PLUS
- 6G将实现工厂内设备的实时互联与高效协同，推动制造业向无线化、弹性化发展。
- 通过边缘计算与AI，提升生产效率与灵活性，实现产品全生命周期的智能连接。
网联机器人和自治系统
- 6G将支持自动驾驶、无人机、智能机器人等新型设备的高效通信与协同。
- 无人机可在无基站区域作为高空平台站，提供广播和高速上网服务。

二、6G网络性能指标及潜在关键技术

指标	6G	5G	提升效果
速率指标	峰值速率：100Gbps-1Tbps，用户体验速率：Gbps	峰值速率：10-20Gbps，用户体验速率：0.1Gbps-1Gbps	10-100倍
时延指标	0.1ms	1ms	10倍
流量密度	100-10000Tbps/平方公里	10Tbps/平方公里	10-1000倍
连接数密度	最大1亿个连接/平方公里	100万个/平方公里	100倍
移动性	>1000km/h	500km/h	2倍
频谱效率	200-300bps/Hz	100bps/Hz	2-3倍
定位能力	室外1米，室内10厘米	室外十米，室内几米甚至1米以下	10倍
频谱支持能力	常用载波带宽20GHz，多载波聚合可能实现100GHz	Sub6G：100MHz，多载波聚合可能实现200MHz；毫米波：400MHz，多载波聚合可能实现800MHz	50-100倍
网络能效	200bits/J	100bits/J	2倍

三、潜在关键技术

下一代信道编码及调制技术
- 针对太赫兹频段和复杂传输场景，研究高吞吐量、高精度信道编码和调制机制。
- 探索AI与信道编码的结合，提升多用户场景下的干扰处理能力。
新一代天线与射频技术
- 研究“纳米天线”和超大规模天线技术，提升频谱效率与通信性能。
- 推进一体化射频前端系统设计，优化毫米波芯片与天线集成。
太赫兹无线通信技术
- 太赫兹通信被视为6G的重要技术支撑，需突破信道建模、信号处理、天线与射频系统等关键难题。
- 中国、日本、美国等国家已在太赫兹通信领域取得初步成果。
空天海地一体化通信技术
- 构建跨空域、海域、陆地的统一通信网络，实现全球无缝覆盖。
- 卫星通信、无人机通信等将成为6G网络的重要组成部分。
软件与开源网络关键技术
- 推动6G网络的软件化、开源化发展，提高网络灵活性与可升级性。
- 重点研究SDR、SDN、数据云化、开源网络安全等技术。
基于AI的无线通信技术
- AI将贯穿6G网络的各个环节，提升网络自组织、自管理能力。
- 关键技术包括智能核心网、智能边缘网络、AI驱动的资源分配等。
区块链技术
- 用于优化频谱共享、提升网络安全性与协作效率。
- 支持去中心化网络架构，实现用户数据的自主管理与共享。
动态频谱共享技术
- 通过智能化频谱管理机制，提高频谱利用率。
- 与AI、区块链技术协同，实现网络智能化频谱共享与监管。

四、国际研究进展

ITU：已启动面向2030的网络研究（IMT-2030），推动6G标准制定。
中国：国家层面已启动6G研发，华为、中兴等企业及运营商积极参与。
美国：FCC已开放部分太赫兹频段，推进6G技术实验，领先于空天海地通信。
韩国：计划于2028年率先商用6G，政府与企业联合投资，推动技术研发。
日本：制定2030年6G综合战略，重点发展太赫兹通信与超高速芯片。
英国：预计2025年实现6G商用，探索“无线光纤”与“纳米天线”等技术。
芬兰：发布全球首份6G白皮书，提出6G将在2030年左右部署，强调AI与6G融合。

五、我国推进6G研发的建议

加大6G候选频段研究
- 推进高频毫米波、太赫兹频段的研究与应用。
- 优化低中频频谱利用，开展动态频谱共享理论研究。
推进6G国际化合作
- 争取国际标准制定话语权，加强与国际组织及企业的合作。
- 建立产学研用一体化研发体系，提升我国在6G产业链中的竞争力。
突破潜在关键技术
- 集中资源推动下一代信道编码、太赫兹通信、区块链、AI等关键技术突破。
- 加强半导体材料、高频器件等基础技术储备，支持6G设备研发与产业化。