我国全面推进6G研发 抢占未来发展新优势
6G将带来什么
中央纪委国家监委网站 李云舒
6月28日，上海世界移动通信大会在上海新国际博览中心正式开幕。图为紫光展锐展台，5G创新技术、5G应用革新、6G前沿探索介绍。图片来源：视觉中国
下一代移动通信技术——6G，正渐行渐近。
日前，在国务院新闻办公室举行的发布会上，工信部新闻发言人表示，要大力推动6G技术研究，加快6G创新发展。就在不久前，工信部发布了新版《中华人民共和国无线电频率划分规定》，率先在全球将6425-7125MHz频段划分用于5G/6G系统，布局6G研发。
6G将给普通人的生活带来哪些变化？我国6G研发在国际上处于怎样的位置？记者采访了北京邮电大学信息与通信工程学院院长彭木根。
6G将为数字化发展带来无限想象
记者：5G产业链建设尚在推进，为什么要研发6G？
彭木根：早在2016年，习近平总书记就指出：“互联网核心技术是我们最大的‘命门’，核心技术受制于人是我们最大的隐患。”当前，信息技术迭代迅速，日益成为重塑世界竞争格局的重要力量。发展机遇稍纵即逝，实现核心技术自主创新是建设网络强国道路上的重要基石。习近平总书记深刻指出：“核心技术是国之重器。要下定决心、保持恒心、找准重心，加速推动信息领域核心技术突破。”
移动通信是创新最活跃、渗透最广泛、带动最显著的高技术领域，对材料、芯片、器件、仪表等领域带动作用十分明显。我国移动通信从无到有、由弱到强，不断突破关键核心技术，实现1G空白、2G跟随、3G突破、4G同步、5G领跑的重大跨越。目前，我国已建成全球规模最大、性能最先进的5G网络，截至今年6月底，我国5G基站累计达到293.7万个，成为全球首个基于独立组网模式规模建设5G网络的国家。5G创新应用不断涌现，涵盖交通、医疗、教育、文旅等诸多领域。
移动通信具有显著的代际特征，“使用一代，建设一代，研发一代”是通信产业发展的普遍规律。5G商用时代的到来，意味着6G基础理论和关键技术研究开始启动。移动通信每一代都会进行向下兼容和向上创新，6G不仅是5G的延伸，更是颠覆性的演进，引入了通信感知计算融合、智慧内生、安全内生、空天地海一体化等新理论和技术，为数字化发展带来无限想象。我国在5G网络、技术、应用等方面走在全球前列，6G时代更不能掉队。
记者：6G将如何对普通人的生活产生影响？
彭木根：业内有一句话：3G改变习惯，4G改变生活，5G改变社会，6G改变世界。这句话说明了大家对6G的极高期望，也表明了6G的先进和强大。
从技术层面来看，6G比5G最直观的提升在于更高的传输速率、更低的通信时延。有报告显示，6G的传输速度至少会比5G快100倍，峰值网速最高可达100Gbps；网络延迟也可能从“毫秒”级降到“微秒”级。这意味着到了6G时代，人们可能只需1秒就可以下载上百部高清电影。如果用交通工具来类比，2G是牛车，3G是自行车，4G是汽车，5G是高铁，6G则是飞机。此外，6G提供的0.1毫秒的超低延迟和厘米级的定位精度，将让无人驾驶、沉浸式通信、各种专用机器人进入普通人的工作生活中。6G手机直连卫星的技术，还能够让人们在边远地区、海洋、极地，甚至空中和太空也能够使用移动电话。
6G在传输速率、时延、可靠性、连接数、安全等性能方面有显著提升
记者：6G与5G相比有哪些区别？
彭木根：相较于5G，6G理论上将在传输速率、时延、可靠性、连接数、安全等性能方面有显著提升。随着车联网、混合现实、元宇宙、工业互联网等新兴应用落地，6G的三大特征越来越显著，也越来越聚焦和清晰：
一是由面向人与人的通信演进为人—机—物的智慧互联。原先在5G中提及的高清视频传输、工业互联网、车联网等应用，在6G中将进一步完善，全息通信、智慧车联网、智慧工业互联网等技术将逐渐成熟并进入商用，全面推进垂直行业的信息化和智能化发展。以自动驾驶领域为例，目前智能汽车的感知能力主要依靠本地多种传感器，包括摄像头、毫米波雷达、GPS、激光雷达等。虽然综合精度达到厘米级甚至毫米级，但仍然无法满足自动驾驶需求。而通过6G网络，能解决自动驾驶传感器感知范围受限、感知精度不足、信息传输有延迟等问题，提升车辆应对突发事件的响应能力。
二是真实物理世界与虚拟数字世界间的界限越来越模糊。以AR/VR（增强现实/虚拟现实）为例，人们目前感知虚拟世界，依赖着摄像头、光电二极管和手柄等，显示设备主要靠头戴式显示器或者全息眼镜。然而，5G网络时延无法低于1毫秒，现有传输速率也不足以支撑巨量数据的实时“上云”，这就导致用户通过眼镜看到的虚拟画面容易出现卡顿、色彩失真等情况，体验感远达不到“深度沉浸”的状态。6G的出现，不仅能将时延从毫秒级降到微秒级，还能实现实时交互、巨容量、全要素感知等，更容易让用户“身临其境”。6G时代中，元宇宙、混合现实、脑机接口等应用，将深刻改变人们的生活和工作，也将重塑传统制造业及其产业生态，推进数字经济发展。
三是从陆地通信演进为空天地海一体化通信。基于低轨卫星、无人机、浮空平台的空地通信，成为6G的重要组成，从而迈入全域无缝宽带无线通信时代。此前，尽管全球大量建设5G基站，但是离全球覆盖的目标仍然很远。这是由于5G地面基站对地理环境的要求较高，导致荒漠、深山、远海等区域长期成为通信信号的建设“盲区”。有统计数据显示，目前，地面移动通信系统只覆盖了约20%的陆地面积，仅占地球表面积约6%。与5G不同，6G的目标和特点是空天地海一体化覆盖，未来广域覆盖可以走向空中，经由卫星往下覆盖。这将解决山区、海洋、草原、荒漠等偏远地区的网络覆盖问题，实现全球高速网“无死角”。
与5G相比，6G在网络体系架构、基础理论、关键技术等方面有显著差异。通过深度交叉融合，5G没有很好完成的预期任务和性能目标，在6G时代都能够很好地达到，从而实现万物智联、融合智简的美好愿景。
我国在6G关键技术方面取得了重要进展
记者：我国的6G研发在国际上处于怎样的位置？
彭木根：当前全球正处在6G技术的早期研究阶段。2020年2月，国际电信联盟在瑞士日内瓦召开会议，宣布启动面向2030年及未来的6G研究工作，标志着6G正式纳入国际标准化组织研究计划。今年6月，国际电信联盟完成《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》，提出了6G的典型场景及能力指标体系。
我国高度重视6G技术发展。《“十四五”规划纲要》和《“十四五”数字经济发展规划》明确提出要前瞻布局6G网络技术储备，要求加大6G技术研发支持力度，积极参与推动6G国际标准化工作。2019年6月，工信部会同国家发展改革委、科技部指导产业界成立了IMT-2030（6G）推进组，积极推进6G愿景需求研究、关键技术研发、标准研制及国际合作交流等各项工作。今年6月，工信部部长金壮龙在第31届中国国际信息通信展览会上宣布，我国将全面推进6G技术研发。
目前，我国在6G超大规模多输入多输出（MIMO）、太赫兹通信、通感一体、内生AI通信、确定性网络、星地一体化网络等关键技术方面均取得了重要的进展。在6G专利持有方面，我国拥有约40.3%的份额，超过美国和其他国家，成为6G的中坚力量。虽然在低轨卫星互联网方面还有待加强，但我国在这一领域也呈现出积极的发展态势。今年7月，我国成功发射卫星互联网技术试验卫星，表明我国已经开始尝试低轨卫星互联网的网络建设。
我国延续5G的标准、技术、产业优势，在6G理论和技术研究、标准化研究、硬件原型平台研发等方面处于国际领先水平。
记者：6G带来的市场空间巨大，具体体现在哪些方面？
彭木根：6G是数字经济创新发展的核心技术，对新一轮技术创新和产业变革至关重要，甚至被视为移动产业的“万亿美元机遇”。这主要是由于6G具备的两个主要特性：通感算融合、空天地海一体化。
通感算融合，意味着6G将走向“大通信”，和人工智能、大数据、云计算、边缘计算、雾计算、感知、探测、成像等深度融合，催生庞大的数字化转型市场，显著提升我国各行业的数字化、信息化、智能化水平，高效支撑虚拟现实。6G通感算融合将改变人类与物理世界及数字世界的交互方式，推进智能制造、无人驾驶、元宇宙、工业互联网、物联网、智慧城市、智慧医疗、智慧交通等领域加速落地，成为促进国家经济建设、社会发展、科学进步的重要推动力量，市场空间巨大。
空天地海一体化，能够实现全球无缝覆盖，包括地面、空中、海洋和太空等各种环境，手机直连低轨卫星将让用户不受地理位置限制，享受宽带无线应用，这使得信息通信产业由陆地走向空中，甚至太空。空天地海一体化将把传统的信息通信产业和航空航天航海紧密联系在一起，科技产业的马太效应进一步增强，其产业链将不仅仅包括设备商、软件开发商、运营商等，还将包括航空航天产业等，属于更广泛的信息科技生态范畴，从而催生庞大的数字化转型市场。
正因为6G属于“大通信”和广泛的信息科技生态范畴，对数字化转型和智能制造至关重要，多个国家都在积极研究和探索6G技术的发展，以便在未来的科技竞争中抢占制高点。
6G技术仍存多重挑战，相关基础理论亟待突破
记者：6G技术仍待进一步突破，主要面临哪些挑战？
彭木根：6G目前处于理论和技术研究阶段，标准化工作尚未启动，存在基础理论、关键技术、标准应用等一系列挑战。
在基础理论挑战方面，6G通感算融合和空天地海一体化的理论基础还不成熟。移动通信发展到现在，一直是在香农信息论的指引下不断提升容量。现在，香农信息论已经逼近理论极限，而6G不仅仅追求容量，还要追求低成本、低时延、低能耗、高可靠性等，相关的基础理论研究还存在空白。
在关键技术挑战方面，当前6G相关的核心技术相对薄弱，包括毫米波、太赫兹、可见光和紫外光等更高频段的通感一体化传输技术和组网技术亟待突破。此外，还需要突破无线算力技术、空天地海一体化的无线信号处理与智简组网技术等。
在标准应用挑战方面，我们还必须提前谋划好6G核心基础性专利，打造好国内6G标准化工作，提升我国6G在国际标准制定方面的影响力和领导力。
记者：我国的6G研发亟须做好哪些工作？
彭木根：作为一名移动通信科技工作者和教育工作者，我经历了3G突破、4G同步、5G领跑的跨越式发展，期待我国在6G实现全面引领。这需要我们做好基础理论研究，掌握链路级和系统级关键技术，突破硬件试验和测试瓶颈，做好标准工作和典型场景的应用等。为此，我认为还需要做好如下工作：
第一，做好6G理论、技术和应用的整体规划和组织安排，有序推进6G在垂直行业，特别是应急和国防领域的应用，破解制约这些行业的“卡脖子”问题。
第二，学术界应加快6G基础理论和关键技术的突破，以问题和目标为导向，将论文写在祖国大地上，研究真问题，解决制约6G发展的关键问题，为6G产业发展提供坚实的理论基础。
第三，产业界应加快6G标准研究和产品研发，着眼“大通信”，实现完整产业链的突破，在标准化工作和产品研发方面实现国际引领。
第四，打破垂直行业的壁垒和专业人才培养的壁垒，着力培养通信、计算、感知交叉融合的复合型人才，更好支撑通信和垂直行业深入精准的交叉融合，为我国数字经济战略插上腾飞的翅膀。