你准备好迎接6G时代了吗？
你准备好迎接6G时代了吗？
发布日期：2021-10-09 14:43
9月17日，《日经亚洲评论》16日消息称，中国正致力于提高第六代移动通信技术（6G）能力。从6G专利申请量上来看，中国以40.3%的占比高居全球首位。美国以35.2%的占比紧随其后，日本以9.9%排名第三，其次是欧洲8.9%和韩国4.2%。中国的专利申请大多与移动基础设施技术有关，许多最新的专利都是由华为申请的。国家电网、中国航天等中国国企也是不少6G专利的持有者。
通信技术近年来是我国科技发展的一大重点，截至今年8月，我国已建成全球最大规模的5G网络，累计建成5G基站达103.7万个，占全球70%以上。与此同时，我国对6G的探索已经开始，从专利申请量上来看，我国以40.3％的占比高居全球首位。今年6月，信部会同国家发展改革委、科技部指导产业界成立的IMT-2030（6G）推进组发布了《6G总体愿景与潜在关键技术》白皮书，系统阐述了6G总体愿景、应用场景、潜在技术趋势等。对普通人来说，5G才刚刚进入生活，有必要现在就投入6G技术的研发吗?6G与5G有何进步？6G将会给生产生活带来怎样的变化？哪些行业与企业将会因此受益？
截至今年8月，我国已建成全球最大规模的5G网络，累计建成5G基站达103.7万个，占全球70%以上。与此同时，我国对6G的探索已经开始，从专利申请量上来看，我国以40.3％的占比高居全球首位。
今年6月，信部会同国家发展改革委、科技部指导产业界成立的IMT-2030（6G）推进组发布了《6G总体愿景与潜在关键技术》白皮书，系统阐述了6G总体愿景、应用场景、潜在技术趋势等。
对普通人来说，5G才刚刚进入生活，有必要现在就投入6G技术的研发吗?6G与5G有何进步？6G将会给生产生活带来怎样的变化？哪些行业与企业将会因此受益？
我认为当下研发6G技术有必要：目前与美国以及其他国家相比较，我国在5G上是存在着一定优势的，在5G博弈之中，我们一定要利用我们的现有优势，并持续扩大我们的优势。从5G的使用对象来看，偏向于人工智能与物联网，故此我们可以认为，6G的使用对象应该会更偏向于人工智能与物联网。
6G 无线通信网络有望提供更高的频谱、能量、成本效益、更高传输速率、更低传输时延、超大连接密度、更高的智能化水平、亚厘米级的地理定位精度、接近 100% 的覆盖率和亚毫秒级的时间同步。
全球首届6G峰会在芬兰举办，主办方芬兰奥卢大学峰会邀请了70位来自各国的顶尖通信专家，召开了一次闭门会议，主要内容就是群策群力、拟定全球首份6G白皮书，明确6G发展的基本方向。
白皮书给出了几个衡量6G技术的关键指标：峰值传输速度达到100Gbps-1Tbps，而5G仅为10Gpbs；室内定位精度10厘米，室外1米，相比5G提高10倍；通信时延0.1毫秒，是5G的十分之一；超高可靠性，中断几率小于百万分之一；超高密度，连接设备密度达到每立方米过百个。此外，6G将采用太赫兹频段通信，网络容量大幅提升。从覆盖范围来看将实现地面、卫星和机载网络的无缝连接。
6G 网络将在当前 5G 无线通信网络发展的基础上，发生四个新的模式转变：覆盖全球（global coverage），利用卫星通信、无人机通信、地面通信和海上通信，实现 “太空-空中-地面-海洋”一体化网络；全频谱（all spectra），所有频谱将得到充分探索，包括 6 GHz 以下、毫米波、太赫兹和光学频带；完整应用程序（full applications），将与通信、计算、控制 / 缓存和 AI 技术相结合，以实现更高的智能性；内生网络安全性（endogenous network security），开发物理层和网络层的 6G 网络时，还将考虑内生网络安全性。
6G将会给生产生活带来怎么样的变化？
一、智享生活
（一）通感互联网
通感互联网是一种联动多维感官实现感觉互通的体验传输网络。通过互联基础设施，人们可以充分调动视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉乃至情感并实现这些重要感觉的远程传输与交互。
无论身处何处，都可以获得音乐弹奏、美术、运动等技能在真实环境的沉浸式体验，可以感受到真实、不消耗实物的美食、护肤试用体验，可以获得精准操控平台硬件设施的云端协同办公体验。
（二）孪生体域网
在体域网应用方面，5G主要实现人体的健康监测以及疾病的初级预防等功能。随着分子通信理论和纳米材料、传感器等关键技术的突破性进展，面向2030+的体域网将进一步实现人体的数字化和医疗的智能化。
孪生体域网应运而生，通过对现实世界人体的数字重构，孪生体域网将构造出虚拟世界个性化的“数字人”。通过对“数字人”的健康监测和管理，可实现人体生命体征全方位精准监测、靶向治疗、病理研究和重疾风险预测等，为人类健康生活提供保障。
（三）智能交互智能交互是智能体（包括人与物）之间产生的智慧交互。现有的智能体交互大多是被动的，依赖于需求的输入，比如人与智慧家居的语音和视觉交互。
随着AI在各领域的全面渗透与深度融合，面向2030+的智能体将被赋予更为智慧的情境感知、自主认知能力，实现情感判断及反馈智能，可产生主动的智慧交互行为，在学习能力共享、生活技能复制、儿童心智成长、老龄群体陪护等方面大有作为。
二、智赋生产
（一）智赋农业
智赋生产将极大解放农业劳作，提高全要素生产率。融合陆基、空基、天基和海基的“泛在覆盖”网络将进一步解放生产场地，未来信息化的生产场地将不限于地面等常见区域，还可以进一步扩展到水下、太空等场地。
数字孪生技术可预先进行农业生产过程模拟推演，对负面因素提前应对，进一步提高农业生产能力与利用效率。同时，运用信息化手段紧密联接城市消费需求与农产品供给，可为农业产品流注入极大活力，推进智慧农业生态圈建设。大数据、物联网、云计算等技术将支撑更大规模的无人机、机器人、环境监测传感器等智能设备，实现人与物、物与物的全联接，在种植业、林业、畜牧业、渔业等领域大显身手。
（二）智赋工业
对于工业生产而言，智赋生产意味着工业化与信息化深度融合。数字孪生技术与工业生产结合，不仅起到预测工业生产发展因素的作用，还可以使实验室中的生产研究借助数字域进行，进一步提高生产创新力。越来越多的智慧工厂将集成人、机、物协同的智慧制造模式，智慧机器人将代替人类和现有的机器人成为敏捷制造的主力军，工业制造更趋于自驱化、智能化。
纳米技术的发展将为工业生产各环节的监测和检测过程提供全新方式，纳米机器人等可以成为产品的一部分，对产品进行全生命周期的监控。工业生产、储存和销售方案将得以基于市场数据的实时动态分析，有效保障工业生产利益最大化。
三、智焕社会
（一）超能交通
在2030+网络的助力下，无论身处都市、深山亦或高空，人们都将体验到优质网络性能及其带来的智慧服务。例如：超能交通将在交通体验、交通出行、交通环境等方面大放异彩。全自动无人驾驶将大行其道，进一步模糊移动办公、家庭互联、娱乐生活之间的差异，开启人类的互联美好生活。
通过有序运作“海-陆-空-太空”多模态交通工具，人们将真正享受到按需定制的立体交通服务。新型特制基站同时覆盖各空间维度的用户、城市上空无人机等，使得无人机路况巡检、超高精度定位等多维合作护航成为可能，为人类塑造可信安全的交通环境。
（二）精准医疗、普智教育、虚拟畅游
在基于“泛在覆盖”的6G 网络中，精准医疗将进一步延伸其应用区域，帮助更广域范围的人们构建起与之相应的个性化“数字人”，并在人类的重大疾病风险预测、早期筛查、靶向治疗等方面发挥重要作用，实现医疗健康服务由“以治疗为主”向“以预防为主”的转化。
利用全息通信技术与网络中泛在的AI 算力，6G 时代的普智教育不仅能够实现多人远距离实时交互授课，还可以实现一对一智能化因材施教；数字孪生技术将实现教育方式的个性化和教育手段的智慧化，它可以结合每个个体的特点和差异，实现教育的定制化。
“泛在覆盖”通信网络还将结合文化旅游产业发力增效，通过全方位覆盖的全息信息交互，人们可以随时随地共同沉浸到虚拟世界，可入云端观险峰，可入五洋览湍流。
（三）即时抢险、“无人区”探测
5G 与IoT 技术的结合，可以支持诸如热点区域安全监控和智慧城市管理等社会治理服务。到2030+，“泛在覆盖”将成为网络的主要形式，完成在深山、深海、沙漠等“无人区”的网络部署，实现空天地海全域覆盖，推动社会治理便捷化、精细化与智能化。
依托其覆盖范围广、灵活部署、超低功耗、超高精度和不易受地面灾害影响等特点，“泛在覆盖”通信网络在即时抢险、“无人区”探测等社会治理领域应用前景广阔。例如通过“泛在覆盖”和“数字孪生”技术实现“虚拟数字大楼”的构建，可迅速制定出火灾等灾害发生时的最佳救灾和人员逃生方案；通过“无人区”的实时探测，可以实现诸如台风预警、洪水预警和沙尘暴预警等功能，提前为灾害防范预留时间。
那么，哪些企业正在6G研发中“领跑”？又有哪些企业将被推上即将到来的6G新风口？
跟5G技术一样，通信设备商是研发领域的主力。华为从2017年——5G商用的两年前，便开始着手进行6G的研发，中兴也在2018年成立了专门的6G研究团队。处在国内智能设备第一梯队的OPPO、VIVO、小米等公司先后对外公布6G的研发计划，OPPO更是在2020年宣布将在未来三年投入500亿元用于6G技术的研究。
另一个与6G高度相关的竞争领域是低轨道卫星技术，有相当一部分学者将6G解读为：“5G+低轨道卫星”。与高轨同步轨道卫星相比，低轨卫星成本低，时延低，可靠性更高，并且不存在通信盲区，能够无缝链接全球的互联网，如果低轨卫星最终完成与地面互联网的融通，5G无法覆盖的全球80%的陆地和95%的海洋区域，将有望实现连网。
而在技术应用层面，6G技术都对娱乐生活、医疗健康、工业生产等同样会带来新变化，已经5G概念下爆发的AR/VR应用、远程诊疗、工业互联网概念，有望在6G时代衍生出更多的产品形式。中新赛克、锐科激光等曾借5G和VR技术结合的概念一度受到市场火热关注，博威合金、凯乐科技等也曾借5G、工业互联网和互联网+医疗的概念走出一波行情。
不同代移动通信发展时间线［1］
6G给生产生活带来的变化［1］
参考文献
[1]三星6G白皮书
[2]全域覆盖•场景智联——6G愿景与技术趋势白皮书
[3] X. You, C.-X. Wang, J. Huang, et al, “Towards 6g wireless communication networks: vision, enabling technologies, and new paradigm shifts,” Science China Information Sciences, vol. 64, no. 1, pp. 1869–1919, 2020.
[4]紫光展锐6G白皮书
如果看过《黑客帝国》《阿凡达》《头号玩家》以及最近的《失控玩家》等涉及“虚拟世界”的影视作品中，主角只需要穿上特制的设备，就可以在一个完全虚拟的游戏世界中获得真实的体验，主角可以在这里比赛、战斗，“元宇宙”这样一个科幻概念突然火爆，和虚拟现实技术的发展、数字空间越发真实化、数字空间和现实空间的日益融合有关。随着元宇宙的这股大潮流行，在不久的将来，我们也许真的可以利用数字孪生技术像失控玩家中的角色那样，在虚拟世界与现实世界进行真正的切换与交融。而支撑这些技术集群应用的就是新一代通信技术5G以及下一代的6G。
到底5G/6G通信技术对于一个国家有何作用呢？5G网络由于能支撑万物互联的特性，会在在千行百业中应用广泛，以制造业为例，我们2020年的制造业产值等于美国+日本+德国之和，在制造业企业部署5G，将会帮助企业提升效率，降低成本。中国通信工业协会明确：“5G 网络主要面向物联网和工业互联网，赋予千行百业 ，5G 真正的应用场景，80%是在工业互联领域。工业互联网的本质是工业能力与DICT能力的集成、融合及创新，工业互联网赋能智能制造既是国家战略，也是行业自身需求，是发展的必然趋势。预计2023 年 5G主要应用的价值空间将超万亿，到 2026年，5G产业 60%的新增市场机会将来自于2B行业应用。”
2020年12月22日，工信部发布《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》，里面明确提出：“推进工业互联网网络互联互通工程，推动IT与OT网络深度融合，在10个重点行业打造30个5G全连接工厂”，“再建设5个国家级工业互联网产业示范基地，打造10个‘5G+工业互联网’融合应用先导区”。
2021年4月30日，工信部发布《5G 应用“扬帆”行动计划（2021-2023 年）》征求意见稿，里面提出大力推动5G全面协同发展，深入推进 5G赋能千行百业。
2020年12月，美国国防部发布了5G Strategy Implementation Plan（5G战略实施计划），就提到了5G在军事领域的应用，其中明确的提到：“5G网络将使更多智能设备接入互联网，从而加速已经在制造业、运输业、医疗保健和政府部门展开的数字化转型。”该报告给了5G一个很高的评论：“5G是一项关键的战略技术，那些掌握了先进通信技术、广泛连接的国家将拥有长期经济和军事优势。”
5G在西方发达国家及中国等发展中国家列入国家战略行为，由此可见5G的重要性。
《6G总体愿景与潜在关键技术》白皮书指出，6G 将在 5G 基础上从服务于人、人与物，进一步拓展到支撑智能体的高效互联，实现由万物互联到万物智联的跃迁，最终助力人类社会实现“万物智联、数字孪生”美好愿景。
未来，6G网络的主要形式是将网络覆盖范围拓展到太空、深海、深山等自然空间的立体覆盖网络，因此需要构建空天地海一体化网络，实现通信网络全球全区域的三维立体“泛在覆盖”。
前面说了5G对于一个国家发展的重要性，6G技术可想而知同样对于一个国家的战略意义。
更先进的网络支撑更先进更复杂的应用，借用宁南山比喻的：“普通的铁路轨道对应普速列车，高铁轨道对应的350公里乃至400公里高速列车一样，而很显然高速列车在技术的先进性和复杂性上，都比绿皮火车先进复杂的多，而落地也要难的多。最简单的，全球100多个国家都有普通铁路，但是有高铁的国家却非常少。”
6G愿景
6G发展时间表