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带你读《6G重塑世界》第一章移动通信发展概述1.2移动通信系统的发展历程(五)

简介: 带你读《6G重塑世界》第一章移动通信发展概述1.2移动通信系统的发展历程
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1.2.5         6G的出现

 

移动通信产业一直保持着“使用一代、建设一代、研发一代”的发展节奏。随着 5G的大规模商用,6G的研究成为行业新的关注点。当前各国或组织已竞相布局,紧锣密鼓地开展相关工作。


(1)欧洲

2018年,芬兰宣布了 6Genesis旗舰项目(6GFlagship),该项目为期8年,总投资 2.9亿美元,旨在开发一个完整的 6G生态系统。研究内容面向 2030年的 6G愿景、挑战、应用和技术方案,成员来自澳大利亚、中国、欧洲、美国等地的高校、企业和科研机构。2019年 3月,在 IEEE的发起之下,全球第一届 6G无线峰会在芬兰召开,邀请工业界和学术界发表对于6G之最新见解和创新,探讨实现6G愿景需要应对的理论和实践挑战。基于第一次 6G峰会内容,奥卢大学于 9月发布全球首份 6G白皮书,对 6G技术趋势进行了系统性介绍,展现出建设“泛在无线智能”的愿景。第二届 6G无线峰会也已于 2020 年 3月 17—20日举行。2020年 6月,奥卢大学发布了 12份白皮书,包括 6G驱动力与联合国可持续发展目标、6G业务、面向 2030的 6G垂直行业验证和试验、6G偏远地区连接、6G网络、6G无线通信网络中的机器学习、6G边缘智能、6G信任安全和隐私的研究挑战、6G宽带连接、面向 6G的关键和大规模机器型通信、6G定位和传感以及射频助力 6G等内容,该系列白皮书凸显出了 6G 解决方案需要覆盖多领域、涉及多学科的趋势特征。

2019年 6月,英国电信集团(BT)首席网络架构师 NeilMcRae预计 6G将在

2025年得到商用,特征包括“5G+卫星网络(通信、遥测、导航)”、以“无线光纤”等技术实现的高性价比的超快宽带、广泛部署于各处的“纳米天线”、可飞行的传感器等。德国科学基金会(DFG)在德国高校成立“THz测量”研究组,研究太赫兹测量方法和通信性能。欧洲科学技术(COST)合作项目在 2020—2024年将关注在智能环境中提升用户体验的无缝交互式通信。

2020年,欧盟推出“地平线欧洲计划(2021—2027年)”,开展包括下一代网络在内的六大关键技术研究,并于 2020年 12月正式启动 6G旗舰项目Hexa-X。

(2)美国

2019年 3月,在美国总统特朗普发推特表示“我希望 5G乃至 6G早日在美国落地”后不久,美国联邦通信委员会宣布,决定开放 95000MHz~3THz频段,供6G实验使用。

美国通过赞助高校开展相关研究项目,包括早期的6G技术与芯片的研究。纽约大学无线中心(NYUWireless)正开展使用太赫兹频率的信道传输速率达100Gbit/s的无线技术研究。美国加州大学的 ComSenTer研究中心获得了 2750万美元的赞助,开展“融合太赫兹通信与传感”的研究。加州大学欧文分校纳米通信集成电路实验室研发了一种工作频率在115~135GHz的微型无线芯片,在 30cm的距离上能实现 36Gbit/s的传输速率。弗吉尼亚理工大学的研究认为,6G将会学习并适应人类用户,智能机时代将走向终结,人们将见证可穿戴设备的通信发展。麻省理工学院计算机科学与AI 实验室发布“智能天线墙”RFocus,它使用了3000多个天线振子,将信号强度提高了近10倍,容量提高 2倍。


美国在空天地海一体化通信特别是卫星互联网通信方面的研究遥遥领先。美国太空探索技术公司 SpaceX的“星链(Starlink)计划”将发射 1.2万颗卫星到地球轨道上,通过这些卫星组成一个环绕地球的信息链。2019年5月,随着“猎鹰9”运载火箭烈焰升腾、拔地而起,60颗卫星被一次发射进太空,这是人类历史上单次卫星升空数量最多的一次,代表着 SpaceX雄心勃勃的“星链计划”终于拉开组网序幕。截至2020年 2月底,SpaceX已顺利发射近 300颗“星链”卫星,已成为

迄今为止全世界拥有卫星数量最多的商业卫星运营商。该公司在2020年中期开始在美国提供卫星互联网宽带服务。

2020年 5月,ATIS发布《提升美国 6G领导力》报告,致力于 6G标准化和商业化,并于10月宣布成立NextG联盟,目标是建立北美在 5G演进和 6G发展中的领先地位。

(3)韩国

2019年 4月,韩国通信与信息科学研究院举办了6G论坛,正式宣布开始 6G研究并组建 6G研究小组,任务是定义 6G及其用例/应用以及开发 6G核心技术。韩国在国家层面也相当重视6G发展,韩国总统文在寅在 2019年 6月的北欧诸国国事访问有一项重要议题就是 6G。2019年 6月 9日,文在寅与芬兰总统 SauliNiinisto

(绍利·尼尼斯托)达成协议,韩国将与芬兰合作开发6G技术,有可能从 2025年开始正式开展 6G的标准化工作。6月 12日,韩国顶级国立科研机构 ETRI与芬兰奥卢大学签署了一项有关“共同开发 6G技术”的合作协议。

2020年 1月,韩国公布了 6G商用的时间表,宣布将于 2028年在全球率先商用6G,要让韩国成为第一个推出6G商用服务的国家,领先于中国和其他国家。为此,韩国政府和企业将共同投资 9760亿韩元(约 8.034亿美元),加快推进 6G的研发。韩国 6G研发项目目前已通过了可行性调研的技术评估。此外,韩国科学与信息通信技术部公布的 14个战略课题中把用于 6G的 100GHz以上超高频段无线器件研发列为“首要”课题。


韩国领先的通信企业已经组建了一批企业 6G研究中心。韩国 LG在 2019年 1月份便宣布设立 6G实验室。6月份,韩国最大的移动运营商 SK宣布与芬兰诺基亚公司和瑞典爱立信公司签署谅解备忘录,将共同提升商用5G网络的性能,并开发与6G相关的技术。三星电子也在 2019年设立了 6G研究中心,计划与 SK电讯合作开发 6G核心技术并探索 6G商业模式,将把区块链、6G、AI作为未来发力方向。

(4)日本


2019年,日本的 NTTDoCoMo公司启动6G技术预研,采用轨道角动量技术,成功实现了 11 个电波的叠加传输,且使用了 300GHz频段实现了太赫兹频段的无线通信。

2020 年 1月,日本设立官民研究会,制定 2030年实现通信速度是 5G 的10倍以上的“后 5G”(6G)技术的综合战略,并计划投入 20.3亿美元推动 6G技术研究。与此同时,NTTDoCoMo发布日本第一份6G白皮书,对“5G演进”和 6G技术前景进行了展望,讨论了未来 6G技术的四大发展方向,研究了六大 6G无线技术需求用例,并给出了 6G技术的七大研究领域。从白皮书看来,NTTDoCoMo认为随着大数据和 AI的逐步普及,人们对网络−物理融合的兴趣日益增强。AI在网络空间中复制现实世界并对其进行超出现实世界限制的模拟,可以发现“未来预测”和“新知识”。无线通信起到的作用包括对现实世界图像和传感信息的高容量且低时延传输,以及通过高可靠性和低时延控制信令向现实世界反馈。

此外,NTT集团旗下设备技术实验室的专家发布了一篇文章,介绍了他们刚刚研发成功的面向 6G太赫兹无线通信的超高速芯片技术。这款6G超高速芯片在300GHz超高频段进行了无线传输实验,测试过程中获得了 100Gbit/s的超高速度,相当于 10万兆有线网络。目前存在的主要问题是传输距离极短,距离真正的商用还

有相当长的一段距离。NTT  集团于 2019  年 6  月份提出了名为“IOWN”的构想,希望该构想能成为全球标准。同时,NTT还与索尼、英特尔 3家公司在 6G网络研发上合作,将于 2030年前后推出这一网络技术。

(5)ITU

2020年 2月 19—26 日在瑞士日内瓦召开的ITU-RWP5D第 34次会议上,在中国、韩国、全会主席(AT&T)和副主席(Ericsson)的建议下,ITU启动面向2030年及未来的技术趋势的研究,并计划在2023年的WRC大会前完成。此外,ITU还计划启动“BeyondIMT-2020愿景建议书”(VisionBeyondIMT-2020)的研究,该建议书将包含面向 2030年及未来的 IMT系统的框架和整体目标,如应用场景、主要系统能力等。后续会基于Vision的研究工作制定 6G技术要求(Requirements)和评估方法等。


(6)中国

2019年 6月,工信部成立了 IMT-2030(6G)研究组,包括需求组、无线组、网络组、频谱组、标准组和国际合作组,正式启动中国6G研究进程。2020年 1月,工信部信息通信发展司司长闻库表示,2020 年要扎实推进 6G 前瞻性愿景需求及潜在关键技术预研,形成 6G总体发展思路。


2019年 4月,中国通信标准化协会(CCSA)无线通信技术工作委员会(TC5)前沿无线技术工作组(WG6)针对《后5G系统愿景与需求研究》立项,中国移动牵头。


2019年 9月,中国移动通信研究院召开“畅想未来”6G系列研讨会第一次会议,为业界寻找6G研究方向提供了重要的参考。在2019中国移动全球合作伙伴大会期间,中国移动通信研究院发布了《2030+愿景与需求报告》,这是中国第一份完整的6G报告,提出了“数字孪生、智慧泛在”的社会发展愿景,希望通过 6G重塑一个全新的世界。2020年 6月,北京邮电大学和中国移动成立 6G联合创新中心,双方将面向 6G  通信网络等重点领域进行联合研究与攻关。


2019年 11月,科技部会同国家发展和改革委员会、教育部、工信部、中国科学院、自然科学基金委员会在北京组织召开6G技术研发工作启动会,宣布成立中国 6G技术研发推进工作组和总体专家组。其中,推进工作组由相关政府部门组成,职责是推动 6G技术研发工作实施;总体专家组由来自高校、科研院所和企业的37位专家组成,主要负责提出 6G技术研究布局建议与技术论证,为重大决策提供咨询与建议。目前涉及下一代宽带通信网络的相关技术研究主要包括无线通信物理层基础理论与技术、太赫兹无线通信技术与系统、超大规模天线与射频技术、兼容 C波段的毫米波一体化射频前端系统关键技术、基于第三代化合物半导体的射频前端系统技术等。


据加拿大媒体在 2019年 8月中旬的报道,华为已经开始在设于加拿大渥太华的研发实验室研发 6G技术。华为还表示正在与超过 13所大学和研究机构进行 6G网络合作研发,该实验室将助力华为引领全球的 6G发展。华为提出,6G将拥有更宽的频谱和更高的速率,应该拓展到海陆空甚至水下空间。在硬件方面,天线将更为重要;在软件方面,人工智能在 6G  通信中将扮演重要角色。


中兴通讯组建了 40~50人的团队梳理愿景、需求、重要指标、关键技术 4个方面的工作以推进 6G,系统研究 6G网络架构、新频谱、新空口以及和人工智能、区块链等技术的结合,并在与 6G相关的前沿基础材料、器件等领域同样予以关注和布局。


结合各国 6G研究的布局来看,6G的发展目标是力争在 2030年实现大规模商用。6G的研发将总体分为两个大的阶段。第一阶段(2018—2025年):愿景与需求的定义、关键技术研究与早期验证;第二阶段(2025—2030年):标准化与产业化。从目前的研究进展来看,全球 6G的研究还处于愿景和需求的定义阶段,国内外的研究机构还在积极布局相关的关键技术,而相关的技术方向还非常分散,处于百家争鸣的阶段。我国 6G研发的启动比 5G更早,基本和国外保持同步。

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