我國(guó)全面推進(jìn)6G研發(fā) 搶占未來(lái)發(fā)展新優(yōu)勢(shì)
6G將帶來(lái)什么
中央紀(jì)委國(guó)家監(jiān)委網(wǎng)站 李云舒
6月28日，上海世界移動(dòng)通信大會(huì)在上海新國(guó)際博覽中心正式開(kāi)幕。圖為紫光展銳展臺(tái)，5G創(chuàng)新技術(shù)、5G應(yīng)用革新、6G前沿探索介紹。圖片來(lái)源：視覺(jué)中國(guó)
下一代移動(dòng)通信技術(shù)——6G，正漸行漸近。
日前，在國(guó)務(wù)院新聞辦公室舉行的發(fā)布會(huì)上，工信部新聞發(fā)言人表示，要大力推動(dòng)6G技術(shù)研究，加快6G創(chuàng)新發(fā)展。就在不久前，工信部發(fā)布了新版《中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定》，率先在全球?qū)?425-7125MHz頻段劃分用于5G/6G系統(tǒng)，布局6G研發(fā)。
6G將給普通人的生活帶來(lái)哪些變化？我國(guó)6G研發(fā)在國(guó)際上處于怎樣的位置？記者采訪了北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院院長(zhǎng)彭木根。
6G將為數(shù)字化發(fā)展帶來(lái)無(wú)限想象
記者：5G產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)尚在推進(jìn)，為什么要研發(fā)6G？
彭木根：早在2016年，習(xí)近平總書(shū)記就指出：“互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)是我們最大的‘命門(mén)’，核心技術(shù)受制于人是我們最大的隱患。”當(dāng)前，信息技術(shù)迭代迅速，日益成為重塑世界競(jìng)爭(zhēng)格局的重要力量。發(fā)展機(jī)遇稍縱即逝，實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)自主創(chuàng)新是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)道路上的重要基石。習(xí)近平總書(shū)記深刻指出：“核心技術(shù)是國(guó)之重器。要下定決心、保持恒心、找準(zhǔn)重心，加速推動(dòng)信息領(lǐng)域核心技術(shù)突破。”
移動(dòng)通信是創(chuàng)新最活躍、滲透最廣泛、帶動(dòng)最顯著的高技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)材料、芯片、器件、儀表等領(lǐng)域帶動(dòng)作用十分明顯。我國(guó)移動(dòng)通信從無(wú)到有、由弱到強(qiáng)，不斷突破關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)1G空白、2G跟隨、3G突破、4G同步、5G領(lǐng)跑的重大跨越。目前，我國(guó)已建成全球規(guī)模最大、性能最先進(jìn)的5G網(wǎng)絡(luò)，截至今年6月底，我國(guó)5G基站累計(jì)達(dá)到293.7萬(wàn)個(gè)，成為全球首個(gè)基于獨(dú)立組網(wǎng)模式規(guī)模建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)的國(guó)家。5G創(chuàng)新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，涵蓋交通、醫(yī)療、教育、文旅等諸多領(lǐng)域。
移動(dòng)通信具有顯著的代際特征，“使用一代，建設(shè)一代，研發(fā)一代”是通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的普遍規(guī)律。5G商用時(shí)代的到來(lái)，意味著6G基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究開(kāi)始啟動(dòng)。移動(dòng)通信每一代都會(huì)進(jìn)行向下兼容和向上創(chuàng)新，6G不僅是5G的延伸，更是顛覆性的演進(jìn)，引入了通信感知計(jì)算融合、智慧內(nèi)生、安全內(nèi)生、空天地海一體化等新理論和技術(shù)，為數(shù)字化發(fā)展帶來(lái)無(wú)限想象。我國(guó)在5G網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)、應(yīng)用等方面走在全球前列，6G時(shí)代更不能掉隊(duì)。
記者：6G將如何對(duì)普通人的生活產(chǎn)生影響？
彭木根：業(yè)內(nèi)有一句話：3G改變習(xí)慣，4G改變生活，5G改變社會(huì)，6G改變世界。這句話說(shuō)明了大家對(duì)6G的極高期望，也表明了6G的先進(jìn)和強(qiáng)大。
從技術(shù)層面來(lái)看，6G比5G最直觀的提升在于更高的傳輸速率、更低的通信時(shí)延。有報(bào)告顯示，6G的傳輸速度至少會(huì)比5G快100倍，峰值網(wǎng)速最高可達(dá)100Gbps；網(wǎng)絡(luò)延遲也可能從“毫秒”級(jí)降到“微秒”級(jí)。這意味著到了6G時(shí)代，人們可能只需1秒就可以下載上百部高清電影。如果用交通工具來(lái)類(lèi)比，2G是牛車(chē)，3G是自行車(chē)，4G是汽車(chē)，5G是高鐵，6G則是飛機(jī)。此外，6G提供的0.1毫秒的超低延遲和厘米級(jí)的定位精度，將讓無(wú)人駕駛、沉浸式通信、各種專(zhuān)用機(jī)器人進(jìn)入普通人的工作生活中。6G手機(jī)直連衛(wèi)星的技術(shù)，還能夠讓人們?cè)谶呥h(yuǎn)地區(qū)、海洋、極地，甚至空中和太空也能夠使用移動(dòng)電話。
6G在傳輸速率、時(shí)延、可靠性、連接數(shù)、安全等性能方面有顯著提升
記者：6G與5G相比有哪些區(qū)別？
彭木根：相較于5G，6G理論上將在傳輸速率、時(shí)延、可靠性、連接數(shù)、安全等性能方面有顯著提升。隨著車(chē)聯(lián)網(wǎng)、混合現(xiàn)實(shí)、元宇宙、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用落地，6G的三大特征越來(lái)越顯著，也越來(lái)越聚焦和清晰：
一是由面向人與人的通信演進(jìn)為人—機(jī)—物的智慧互聯(lián)。原先在5G中提及的高清視頻傳輸、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用，在6G中將進(jìn)一步完善，全息通信、智慧車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)將逐漸成熟并進(jìn)入商用，全面推進(jìn)垂直行業(yè)的信息化和智能化發(fā)展。以自動(dòng)駕駛領(lǐng)域?yàn)槔壳爸悄芷?chē)的感知能力主要依靠本地多種傳感器，包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、GPS、激光雷達(dá)等。雖然綜合精度達(dá)到厘米級(jí)甚至毫米級(jí)，但仍然無(wú)法滿足自動(dòng)駕駛需求。而通過(guò)6G網(wǎng)絡(luò)，能解決自動(dòng)駕駛傳感器感知范圍受限、感知精度不足、信息傳輸有延遲等問(wèn)題，提升車(chē)輛應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的響應(yīng)能力。
二是真實(shí)物理世界與虛擬數(shù)字世界間的界限越來(lái)越模糊。以AR/VR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)）為例，人們目前感知虛擬世界，依賴著攝像頭、光電二極管和手柄等，顯示設(shè)備主要靠頭戴式顯示器或者全息眼鏡。然而，5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)延無(wú)法低于1毫秒，現(xiàn)有傳輸速率也不足以支撐巨量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)“上云”，這就導(dǎo)致用戶通過(guò)眼鏡看到的虛擬畫(huà)面容易出現(xiàn)卡頓、色彩失真等情況，體驗(yàn)感遠(yuǎn)達(dá)不到“深度沉浸”的狀態(tài)。6G的出現(xiàn)，不僅能將時(shí)延從毫秒級(jí)降到微秒級(jí)，還能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互、巨容量、全要素感知等，更容易讓用戶“身臨其境”。6G時(shí)代中，元宇宙、混合現(xiàn)實(shí)、腦機(jī)接口等應(yīng)用，將深刻改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鳎矊⒅厮軅鹘y(tǒng)制造業(yè)及其產(chǎn)業(yè)生態(tài)，推進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
三是從陸地通信演進(jìn)為空天地海一體化通信。基于低軌衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、浮空平臺(tái)的空地通信，成為6G的重要組成，從而邁入全域無(wú)縫寬帶無(wú)線通信時(shí)代。此前，盡管全球大量建設(shè)5G基站，但是離全球覆蓋的目標(biāo)仍然很遠(yuǎn)。這是由于5G地面基站對(duì)地理環(huán)境的要求較高，導(dǎo)致荒漠、深山、遠(yuǎn)海等區(qū)域長(zhǎng)期成為通信信號(hào)的建設(shè)“盲區(qū)”。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前，地面移動(dòng)通信系統(tǒng)只覆蓋了約20%的陸地面積，僅占地球表面積約6%。與5G不同，6G的目標(biāo)和特點(diǎn)是空天地海一體化覆蓋，未來(lái)廣域覆蓋可以走向空中，經(jīng)由衛(wèi)星往下覆蓋。這將解決山區(qū)、海洋、草原、荒漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)全球高速網(wǎng)“無(wú)死角”。
與5G相比，6G在網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)等方面有顯著差異。通過(guò)深度交叉融合，5G沒(méi)有很好完成的預(yù)期任務(wù)和性能目標(biāo)，在6G時(shí)代都能夠很好地達(dá)到，從而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物智聯(lián)、融合智簡(jiǎn)的美好愿景。
我國(guó)在6G關(guān)鍵技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展
記者：我國(guó)的6G研發(fā)在國(guó)際上處于怎樣的位置？
彭木根：當(dāng)前全球正處在6G技術(shù)的早期研究階段。2020年2月，國(guó)際電信聯(lián)盟在瑞士日內(nèi)瓦召開(kāi)會(huì)議，宣布啟動(dòng)面向2030年及未來(lái)的6G研究工作，標(biāo)志著6G正式納入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織研究計(jì)劃。今年6月，國(guó)際電信聯(lián)盟完成《IMT面向2030及未來(lái)發(fā)展的框架和總體目標(biāo)建議書(shū)》，提出了6G的典型場(chǎng)景及能力指標(biāo)體系。
我國(guó)高度重視6G技術(shù)發(fā)展。《“十四五”規(guī)劃綱要》和《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》明確提出要前瞻布局6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)儲(chǔ)備，要求加大6G技術(shù)研發(fā)支持力度，積極參與推動(dòng)6G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作。2019年6月，工信部會(huì)同國(guó)家發(fā)展改革委、科技部指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)界成立了IMT-2030（6G）推進(jìn)組，積極推進(jìn)6G愿景需求研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)研制及國(guó)際合作交流等各項(xiàng)工作。今年6月，工信部部長(zhǎng)金壯龍?jiān)诘?1屆中國(guó)國(guó)際信息通信展覽會(huì)上宣布，我國(guó)將全面推進(jìn)6G技術(shù)研發(fā)。
目前，我國(guó)在6G超大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）、太赫茲通信、通感一體、內(nèi)生AI通信、確定性網(wǎng)絡(luò)、星地一體化網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)方面均取得了重要的進(jìn)展。在6G專(zhuān)利持有方面，我國(guó)擁有約40.3%的份額，超過(guò)美國(guó)和其他國(guó)家，成為6G的中堅(jiān)力量。雖然在低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)方面還有待加強(qiáng)，但我國(guó)在這一領(lǐng)域也呈現(xiàn)出積極的發(fā)展態(tài)勢(shì)。今年7月，我國(guó)成功發(fā)射衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，表明我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始嘗試低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
我國(guó)延續(xù)5G的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，在6G理論和技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)化研究、硬件原型平臺(tái)研發(fā)等方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
記者：6G帶來(lái)的市場(chǎng)空間巨大，具體體現(xiàn)在哪些方面？
彭木根：6G是數(shù)字經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展的核心技術(shù)，對(duì)新一輪技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革至關(guān)重要，甚至被視為移動(dòng)產(chǎn)業(yè)的“萬(wàn)億美元機(jī)遇”。這主要是由于6G具備的兩個(gè)主要特性：通感算融合、空天地海一體化。
通感算融合，意味著6G將走向“大通信”，和人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算、霧計(jì)算、感知、探測(cè)、成像等深度融合，催生龐大的數(shù)字化轉(zhuǎn)型市場(chǎng)，顯著提升我國(guó)各行業(yè)的數(shù)字化、信息化、智能化水平，高效支撐虛擬現(xiàn)實(shí)。6G通感算融合將改變?nèi)祟?lèi)與物理世界及數(shù)字世界的交互方式，推進(jìn)智能制造、無(wú)人駕駛、元宇宙、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧交通等領(lǐng)域加速落地，成為促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、科學(xué)進(jìn)步的重要推動(dòng)力量，市場(chǎng)空間巨大。
空天地海一體化，能夠?qū)崿F(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋，包括地面、空中、海洋和太空等各種環(huán)境，手機(jī)直連低軌衛(wèi)星將讓用戶不受地理位置限制，享受寬帶無(wú)線應(yīng)用，這使得信息通信產(chǎn)業(yè)由陸地走向空中，甚至太空。空天地海一體化將把傳統(tǒng)的信息通信產(chǎn)業(yè)和航空航天航海緊密聯(lián)系在一起，科技產(chǎn)業(yè)的馬太效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)，其產(chǎn)業(yè)鏈將不僅僅包括設(shè)備商、軟件開(kāi)發(fā)商、運(yùn)營(yíng)商等，還將包括航空航天產(chǎn)業(yè)等，屬于更廣泛的信息科技生態(tài)范疇，從而催生龐大的數(shù)字化轉(zhuǎn)型市場(chǎng)。
正因?yàn)?G屬于“大通信”和廣泛的信息科技生態(tài)范疇，對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造至關(guān)重要，多個(gè)國(guó)家都在積極研究和探索6G技術(shù)的發(fā)展，以便在未來(lái)的科技競(jìng)爭(zhēng)中搶占制高點(diǎn)。
6G技術(shù)仍存多重挑戰(zhàn)，相關(guān)基礎(chǔ)理論亟待突破
記者：6G技術(shù)仍待進(jìn)一步突破，主要面臨哪些挑戰(zhàn)？
彭木根：6G目前處于理論和技術(shù)研究階段，標(biāo)準(zhǔn)化工作尚未啟動(dòng)，存在基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用等一系列挑戰(zhàn)。
在基礎(chǔ)理論挑戰(zhàn)方面，6G通感算融合和空天地海一體化的理論基礎(chǔ)還不成熟。移動(dòng)通信發(fā)展到現(xiàn)在，一直是在香農(nóng)信息論的指引下不斷提升容量。現(xiàn)在，香農(nóng)信息論已經(jīng)逼近理論極限，而6G不僅僅追求容量，還要追求低成本、低時(shí)延、低能耗、高可靠性等，相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究還存在空白。
在關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)方面，當(dāng)前6G相關(guān)的核心技術(shù)相對(duì)薄弱，包括毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光和紫外光等更高頻段的通感一體化傳輸技術(shù)和組網(wǎng)技術(shù)亟待突破。此外，還需要突破無(wú)線算力技術(shù)、空天地海一體化的無(wú)線信號(hào)處理與智簡(jiǎn)組網(wǎng)技術(shù)等。
在標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用挑戰(zhàn)方面，我們還必須提前謀劃好6G核心基礎(chǔ)性專(zhuān)利，打造好國(guó)內(nèi)6G標(biāo)準(zhǔn)化工作，提升我國(guó)6G在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定方面的影響力和領(lǐng)導(dǎo)力。
記者：我國(guó)的6G研發(fā)亟須做好哪些工作？
彭木根：作為一名移動(dòng)通信科技工作者和教育工作者，我經(jīng)歷了3G突破、4G同步、5G領(lǐng)跑的跨越式發(fā)展，期待我國(guó)在6G實(shí)現(xiàn)全面引領(lǐng)。這需要我們做好基礎(chǔ)理論研究，掌握鏈路級(jí)和系統(tǒng)級(jí)關(guān)鍵技術(shù)，突破硬件試驗(yàn)和測(cè)試瓶頸，做好標(biāo)準(zhǔn)工作和典型場(chǎng)景的應(yīng)用等。為此，我認(rèn)為還需要做好如下工作：
第一，做好6G理論、技術(shù)和應(yīng)用的整體規(guī)劃和組織安排，有序推進(jìn)6G在垂直行業(yè)，特別是應(yīng)急和國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用，破解制約這些行業(yè)的“卡脖子”問(wèn)題。
第二，學(xué)術(shù)界應(yīng)加快6G基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的突破，以問(wèn)題和目標(biāo)為導(dǎo)向，將論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上，研究真問(wèn)題，解決制約6G發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，為6G產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
第三，產(chǎn)業(yè)界應(yīng)加快6G標(biāo)準(zhǔn)研究和產(chǎn)品研發(fā)，著眼“大通信”，實(shí)現(xiàn)完整產(chǎn)業(yè)鏈的突破，在標(biāo)準(zhǔn)化工作和產(chǎn)品研發(fā)方面實(shí)現(xiàn)國(guó)際引領(lǐng)。
第四，打破垂直行業(yè)的壁壘和專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的壁壘，著力培養(yǎng)通信、計(jì)算、感知交叉融合的復(fù)合型人才，更好支撐通信和垂直行業(yè)深入精準(zhǔn)的交叉融合，為我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略插上騰飛的翅膀。