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2020年第六代移动通信系统(6G)简介、6G市场需求、市场格局及6G研究规划分析[图]

2020年02月12日 13:47:04字号:T|T

    (一)何为6G

    所谓6G就是第六代移动通信系统(6thGenerationMobileNetworks,或6thGenerationWirelessSystems),简称6G,它是5G系统的延伸和发展。这里的G就是Generation,即“代”的意思。从第一代模拟移动通讯开始,到第二代的数字移动通讯,目前已经经历了四代。当前世界各国的移动通信系统基本上处于3G和4G时代,移动通信特别是第四代移动通讯彻底改变了人们的世界观、思维方式、生产方式和生活方式,人们逐渐体会到快捷的数字移动通讯给我们带来的种种变化。2019年6月6日,我国政府正式颁发了第五代移动通讯网络(5G)的商用许可证,中国三大移动运营商开始正式搭建5G网络平台,各终端制造商也正式推出基于5G的各种智能终端特别是智能手机,2019年11月部分地区已开始正式办理5G业务。2020年中国移动等网络运营商将全面推出5G智能手机,由此宣告5G时代的正式来临。

    在5G即将全面商用之际,中国、美国、英国等通讯技术大国的企业(特别是中国的华为公司)就宣称已正式开始了6G网络通讯技术的研发。5G尚未完全商业应用就宣称研发6G是否属于商业炒作?从1G到5G,移动通信系统基本上每10年更新换代一次,而且基本上都是在某一代开始投入应用之时就开始了下一代的技术研发,新一代技术的成长基本上需要10年时间的锤炼。移动通讯发展的基本规律是“使用一代、研究一代、储备一代”,是典型的“吃着碗里、看着锅里、想着地里”的发展模式。在4G即将淘汰,5G即将商用之时,研发6G是一种必然。待5G逐渐衰老淘汰之时,6G技术才可能及时担当起未来通讯的重任。

九五至尊娱乐在线    6G网络将是一个地面无线与卫星通信相互集成的全连接网络通信系统。地面基站的信息通过卫星通信系统布满整个地球,这样6G移动通信将实现全球无缝覆盖,网络信号能够抵达任何一个偏远地区,这样可以让身处山区的病人能接受远程医疗、让孩子们能接受远程教育。更为重要的是,6G的传输能力可能比5G提升100倍,网络延迟也可能从毫秒降到微秒级,将使5G技术更加完善并在许多方面实现突破。此外,在全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统和6G地面网络的联动支持下,地空全覆盖网络还能帮助人类预测天气、快速应对自然灾害等。

    (二)6G的特点

九五至尊娱乐在线    4G网络让我们用上了真正的智能手机,人与人之间实现了快速联系,特别是各种数据可以快速上传或下载,电子商务、电子支付、网上视频等等皆得以实现。于是不少人认为,4G网络已经十分完美,我们为什么还要发展5G网络?特别是5G网络还没有完全落地,人们还没有真正开始商用,为什么又开始思考、研发6G网络?其实,任何一代网络都有其特点,既有其优势,又存在各种局限,而技术发展总是不断地追求更优,不断实现超越,让人们能够不断地使用到更完美的技术,不会被现有技术限制想象力。

    4G网络让人与人之间实现了完全的连结,特别是网络社交、网络商务等,大大拓展了人类的联系方式和活动空间。但是,除人类之外,世界上还有其他万物,4G网络初期虽然提出要实现与万物的链接,但由于技术限制,难于承担如此重任。5G网络在带宽、速度和连结方式上实现了根本的突破,才可能承担起人与人、人与物、物与物之间海量的联系,从而不但可以实现人联网,也可以实现物联网。不过,5G网络也有其局限性,比如5G网络的带宽只是在4G基础上进行扩展,因此带宽依然有限。更为重要的是网络信号的传输完全依赖地面基站,地球上依然有不少地方难于建设基站,而人类经常活动的海洋、天空更是无法建设类似地面上基站,因此5G网络必然会遗留下不少网络无法覆盖的地方。6G网络正是在克服5G网络局限的基础上提出并研发的,因此未来的6G网络将具有“更宽、更快、更广、更省”四大特点。

5G/6G网络关键能力对比

数据来源:公开资料整理

九五至尊娱乐在线    首先是更宽。移动网络是通过无线信号实现通信的,频率是无线信号宝贵的有限资源。从1G到4G,人们把0.9GHz(1G)到1.8GHz-2.7GHz(4G)的低频信号基本上占用完毕,5G网络在4G网络的基础上使用3GHz-6GHz更高频的信号,无线频率越建越宽。然而,如果要实现真正的万物互联,这个带宽依然不够,因此6G网络把使用频率拓展到100GHz-10THz,并开发使用太赫兹(THz)频率,这样带宽就被大大拓展,足够实现万物互联。此外,6G网络还将使用可见来通讯,使得通讯频率更加宽广。

九五至尊娱乐在线    其次是更快。减少时间延后效应是通讯技术追求的目标,许多通讯、控制系统都有时延要求,因为信号的延后可能带来系统的不精准、不稳定甚至造成系统的崩溃。每一代移动通信技术的更迭都带来速度的大幅提升,4G的时延极限为20毫秒,5G则为1-10毫秒,这似乎已经很快,但是,对有些系统,比如无人驾驶、VR/AR系统,1-10毫秒的时延仍然不符合要求,而6G网络则将时延减少到纳秒,进入太比特时代(Terabitera,Tb/s),因此相比5G,6G速度提高了上百倍,基本上接近无时延的要求,实现了真正的“在线”目标。

    再次是更广。4G网络将人与人全部网罗其中从而形成“人联网”,5G网络则在“人联网”的基础上外加“物联网”。5G把人、物皆接入网络中,似乎穷尽了一切,但是5G仍然有局限,而6G在如下方面弥补了5G的局限:一是5G局限于地面网络,而6G则将地面网络与卫星相连接,共同构成一个天罗地网;二是5G网络在天空、深海、沙漠、森林等地仍然有网络盲区,6G则通过一系列新技术与卫星相结合,解决了这些盲区的覆盖问题。6G比5G的网络覆盖面更广,真正做到网络无死角,信号全覆盖。

    最后是更省。6G时代,为了建立物联网,需要在海量的物品中植入微型传感器。这些海量的传感器一方面感知事物的状态及其变化情况,另一方面将所感知的数据发送到附近的接收器,最后通过6G网络将万事万物的感知状态相互连通,形成人、事、物全面关联的互联网。这样,最底层的传感器就成了构建物联网的基础,但这些传感器需要电源的支持,没有电源也就失去了联系的基础。以往使用的传感器往往比较耗电,这样就必须提供持续的有线供电或者经常更换电池,而6G时代的传感器数量多、分布广,很难有线供电或经常更换电池,因此需要功耗更低的传感器件或设备。低功耗、更省电是6G网络的基本要求,也是其基本特点之一。

    (三)缘起:6G需求核心驱动—海陆空天一体化

    1、5G三大基础场景对应三大应用需求

九五至尊娱乐在线    (1)eMBB(EnhanceMobileBroadband),增强型移动宽带。

    核心:Gbps级的传输速率,满足高清视频、AR/VR等大带宽需求。

九五至尊娱乐在线    (2)uRLLC(UltraReliable&LowLatencyCommunication),低时延、高可靠通信。

    核心:1ms的空口间时延,满足车联网、无人驾驶、远程医疗等低时延、高可靠需求。

    (3)mMTC(MassiveMachineTypeCommunication),海量物联网连接。

    核心:100万个/平方公里的连接密度,满足物联网、智慧城市等海量接入需求。

    2、5G非通信技术终点,覆盖地域仍受限

    智研咨询发布的《2020-2026年中国第六代移动通信系统(6G)行业市场现状调研及发展趋向分析报告》数据显示:目前全球移动通信服务的人口覆盖率约为70%,但受制于经济成本,技术等因素,仅覆盖了20%的陆地面积、小于6%的地球表面积。以我国为例,5G时代仍会有80%以上的陆地面积、95%以上的海洋面积无移动网络信号。

5G网络全球覆盖地域仍有提升空间

数据来源:公开资料整理

    3、海陆空天一体化为6G新增需求,扩展频段+覆盖成就泛在移动通信

    (1)6G需求(5G增强):流量、连接数急剧增长,跨界融合是关键

九五至尊娱乐在线    到2030年,通信用户流量与连接数将急剧增长,预计2030年我国流量增长约100+倍,AR/VR/MR、裸眼3D、8KUHD等现有应用需求维度更为多元与深入。预计2030年全球物联设备接近1千亿,中国超过200亿。

2010-2030年全球和中国移动数据流量增长快速

数据来源:公开资料整理

2010-2030年全球和中国移动终端连接数增长快速

数据来源:公开资料整理

2010-2030年全球和中国物联网连接数增长快速

九五至尊娱乐在线数据来源:公开资料整理

九五至尊娱乐在线    同时6G可以增强IT+CT+DT的跨界融合,需结合人工智能、大数据、云计算、区块链与量子信息形成关键技术突破和能力储备,使设备具备通信、计算、导航、感知等多种能力。

九五至尊娱乐在线    (2)6G新增需求:海陆空天一体化,频段+覆盖不断扩展

九五至尊娱乐在线    相对于5G的不同,6G将着力解决海陆空天覆盖等地域受限的问题,包括整合卫星通信,以便实现全球的无线覆盖。

6G新增需求:海陆空天一体化

数据来源:公开资料整理

九五至尊娱乐在线    同时,6G还将向更高频段扩展以获取更大传输带宽如毫米波、太赫兹、可见光等,进一步满足业务发展需求。

九五至尊娱乐在线    (四)格局:5G第一梯队—中美日韩,6G时代竞争更为激烈

九五至尊娱乐在线    2018年7月16-27日,ITU-T第十三研究组全会召开,决定成立“网络2030”焦点组,面向2030-2040年的未来网络架构、需求、能力于用例,保持后向兼容,支持当前以及未来新应用。

九五至尊娱乐在线    2019年3月25日,在IEEE的发起之下,全球第一届6G无线峰会在芬兰召开,邀请了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。

    2019年5月20日-24日,IEEE2019年国际通信会议(ICC2019)召开,大会主题

九五至尊娱乐在线    为“EnpoweringIntelligentCommunications(赋能通信)”。会上众多专家及业内人士对6G时代如何实现智能通信的赋能展开了深入探讨。

    1、5G时代,中美日韩处于第一梯队

    目前5G时代,中国在全球主要国家的5G竞备中处于领先地位,与中国同处第一梯队位置的还有韩国、美国和日本。

5G时代中国处于第一梯队

数据来源:公开资料整理

    2、6G硝烟再起,强者恒强

九五至尊娱乐在线    中国:目前国内IMT2020新技术工作组已开始开展6G的总体研究,科技部2018-2019重点专项中11项与6G相关,信通院等单位牵头负责《后5G/6G系统愿景与需求研究》。2019年4月26日,毫米波太赫兹产业发展联盟在京成立,该联盟由信通院与产业界、科研院所等相关企业和专家共同筹建,旨在加快我国毫米波太赫兹产业发展,提升我国在通信领域的技术水平与产业化能力。同时由国家发改委、工信部、科技部共同支持举办的未来移动通信论坛(“Future论坛”)已发布《ApeekBeyond5G》等3本6G相关白皮书。ITU-T启动的FGNET2030研究,中国运营商也深度参与。

    美国:6G的研发推进以政府资助高校的模式为主,重点研发“融合太赫兹通信与传感”的项目。

九五至尊娱乐在线    日本:6G的研究工作以国内最大电信运营商NTTDoCoMo为主体,主攻太赫兹、轨道角动量等方向。

    韩国:三星负责6G技术预研,计划在6G时代将全双工技术打磨精熟。

    欧盟:欧盟2017年成立由德国、希腊、芬兰、葡萄牙、英国等跨国TERRANOVA计划,明确提出研发超高速太赫兹创新无线通信技术。欧洲电信标准化协会(ETSI)也逐步开展6G基础技术的研究项目及其他研发方向的征询工作。

    (五)规划:R20后标准满足6G需求,面向2030年商用

九五至尊娱乐在线    当下6G研究刚刚开始,预计2030年实现商用。6G目前的主要进度:依据5G发展的实际情况,一方面分析现有系统的不足,另一方面分析未来的潜在业务需求,从而总结出未来移动通信系统的特征,设计未来移动网络需求愿景,并进一步探讨频率需求、技术和运营挑战、潜在创新机会等问题,并指出5G阶段不能满足从而需要进一步发展的6G需求。预计6G的众多需求将于R20以后的标准版本加以满足,2030年实现商用。

6G总体规划:预计R20后标准满足需求,2030年实现商用

数据来源:公开资料整理

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