6G迎爆发风口!下一代移动通信技术,核心环节深度梳理

2023-03-03 11:07

文 / 乐晴智库   编辑 / 千讯咨询 庄梅

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本文转载自今日头条,头条号:“乐晴智库”。

2023年3月1日,中国工业和信息化部部长金壮龙在国务院新闻办新闻发布会上表示,将加快布局人形机器人、元宇宙、量子科技等前沿领域,全面推进6G技术研发。

2022年是5G三年规模建网期的最后一年,截至2022年年末,我国的5G基站总数达210.2万。随着5G的不断普及,通信面向未来的需求更加明确。各类新兴领域、云计算、大数据、区块链、 人工智能等新技术与通信技术在不断融合,这些迫切需要结合最新变化和发展趋势推动6G的发展。

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按照移动通信产业“使用一代,建设一代,研发一代”的发展节奏,全球业界已开启对下一代移动通信(6G)的探索研究。

《6G总体愿景与潜在关键技术》白皮书指出,未来 6G 业务形成沉浸式云 XR、全域覆盖等八大业务应用。其中,全域覆盖业务借助 6G 所构建的全球无缝覆盖的空天地一体化网络,使得地球上再无任何移动通信覆盖盲点。

当前6G正处于起步阶段,作为未来信息产业发展的“超级基础设施”值得关注和期待。

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6G行业概览

5G时代开启了一个万物互联的新时代,实现人与人、人与物、物与物的全面互联,渗透各行各业。

5G网络建设产业链构图:

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6G,即第六代移动通信标准,也被称为第六代移动通信技术。

6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界,通过将卫星通信整合到6G 移动通信,实现全球无缝覆盖、世界互联,万物智联,并在 5G 基础上全面支持整个世界的数字化。

根据《6G 典型场景和关键能力》白皮书,从6G 关键能力看,6G 的主要无线性能指标将在原有 5G 的基础上实现十至百倍提升, 引入智能服务效率、感知精度、全域覆盖能力等全新性能指标,融合通信、计算、 感知等能力支持各类智能化服务。

6G的服务对象将从人类、机器、物体扩展至虚拟世界,实现物理世界和虚拟世界的连接与协作。

6G实现空天地全覆盖:

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《中国移动 6G 网络架构技术白皮书》从空间视图、分层视图与功能 视图三个视角呈现跨域、跨层、多维立体的 6G 网络架构全视图。

其中“三体”为网络本体、管理编排体、数字孪生体,“四层”为资源与算力层、路由与连接层、服务 化功能层、开放使能层,“五面”为控制面、用户面、数据面、智能面、安全面。

《中国移动 6G 网络架构技术白皮书》指出,瞄准 2030 年左右实现 6G 商用,未来 3-5 年将进入6G网络发展的战略窗口期。

分布式、新型协议、算网一体、至简网络、数字孪生、空天地一体等相关支撑技术需要业界持续投入,加快技术创新,奠定 6G 网络发展的技术基础。#通信#

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算网一体:6G网络关键技术

未来算力网络将成为6G网络的关键技术,是实现6G智慧内生的必要条件,是6G网络架构的核心驱动性技术之一。

“算网一体”指网络和计算深度融合,实现云、边、网、算的高效协同,是未来6G网络发展的技术基础。

算力网络产业链主要为服务输出、网络与平台、软硬件基础设施。

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按照全国一体化大数据中心体系布局,8个国家算力枢纽节点将作为我国算力网络的骨干连接点,发展数据中心集群,开展数据中心与网络、云计算、大数据之间的协同建设,并作为国家“东数西算”工程的战略支点,推动算力资源有序向西转移,促进解决东西部算力供需失衡问题。

东数西算产业链:

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数字孪生:通信-计算-感知一体化新兴应用场景

6G将在5G基础上全面支持整个世界的数字化,推动社会走向虚拟与现实结合的“数字孪生”世界。

数字孪生是指以数字化形式为物理实体创建虚拟模型,根据历史数据、实时数据以及综合运用感知、计算、建模等技术,实现对物理实体全生命周期的模拟、控制和预测。

基于数字孪生技术和人工智能技术,6G网络将是具备自优化、 自演进和自生长能力的自治网络。

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由于数字孪生大量应用于公共设施领域,因此更加强调底层技术的自主可控,以避免国外技术的“卡脖子风险”。

根据IDC数据,2025年全球数字孪生市场规模预计将从2020年的52.2亿美元增长到264.6亿美元,年均复合增长率达38.35%。

中国信通院根据数字孪生产业框架,结合产业发展动态和企业综合实力评估,选取了核心产业、关联产业和辐射产业等各领域业务代表性较强的企业(机构),形成了数字孪生产业图谱。

数字孪生城市产业图谱及代表厂商:

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资料来源:中国信通院

空天地一体:6G核心方向

空天地一体网络架构是6G的核心方向之一。

数据显示,6G的空天地一体网络架构将以地面蜂窝移动网络为基础,以空间网络为延伸,覆盖太空、天空、陆地、海洋等自然空间,为天基(卫星通信网络)、空基(飞机、热气球、无人机等通信网络)、陆基(地面蜂窝网络)、海基(海洋水下无线通信及近海沿岸无线网络)等各类用户的活动提供信息保障的基础设施。

空天地一体化网络主要包括不同轨道卫星构成的天基、各种空中飞行器构成的空基以及卫星地面站和传统地面网络构成的地基三部分,具有覆盖范围广、可灵活部署、超低功耗、超高精度和不易受地面灾害影响等特点。

空天地一体化通信网络:

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2020 年 2 月,ITU 正式启动面向 2030 及 6G 的研究工作,2030 网络技术焦点组提出 6G 网络三大目标,明确 6G 将包含卫星网络。

面向6G的空天地一体化将卫星通信网络作为地面通信网络的重要补充和延伸,并将两者深度融合,显著提高用户空口接入能力和立体覆盖能力。

从卫星通信产业链发展先后顺序来看,上游卫星制造率先受益。类似5G产业链的发展顺序,产业受益性从制造端逐步发展到运营端。因此,随着“星网”等国内低轨卫星星座逐渐拉开建设帷幕,卫星制造将率先受益。远期来看,随着后续星座建设逐步完善,产业链价值重心将逐渐向终端及运营服务转移。

卫星互联网产业链及各环节代表厂商:

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资料来源:SIA《2019年卫星产业状况报告》、Euroconsult,华西证券

分布式超大规模MIMO

分布式超大规模MIMO将传统的集中部署方式拓展至分布式部署,在多个分布式节点之间引入智能协作,实现资源的联合调度和数据的联 合发送。

通过分布式部署以及智能协作,一方面有效消除干扰,增强信号接收质量;另一方面有效增强覆盖,为用户带来无边界性能体验。

在未来6G网络,尤其是更高频段、密集部署场景中将呈现出极大应用潜力。

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6G进程前瞻:预计2030前后实现商用

根据3GPP国际通信组织的时间表来看,3GPP将于2023年开启对于6G的研究,并将在2025年下半年开始对6G技术进行标准化(完成6G标准的时间点在2028年上半年),预计2028年下半年将会有6G设备产品面市。

而中兴通讯给出时间表要相对保守一些,从2021初到2025年中是研究基础技术和提出愿景的阶段,从2025年中到2027初是提出KPI的阶段,从2027年初到2029年底是提出技术提案的阶段,从2030年初开始才制定标准,设备生产预计在2031年前后。

中兴通讯提出的6G标准化工作时间表:

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全球主要国家布局主面来看,日本准备在2030年之前商用6G网络,日韩在6G通信的轨道角动量技术、卫星技术、高空平台通信等关键技术方面具有一定优势。

韩国计划2026年进行6G试点,2028年至2030年之间实现商用;德国则是2025年前主要进行6G研究。

从 6G 市场趋势看,面向 2030 年商用的 6G 网络中将涌现出智能体交互、通信感知、普惠智能等新业务新服务。预计到 2040 年,物联网终端将呈现千亿级爆发式增长、 连接数占比超过 90%,基于 XR 设备、全息设备等新型终端设备的沉浸式业务有望贡 献超过一半的月均流量,最终为 6G 带来“千亿级终端连接数,万亿级 GB 月均流量” 的广阔市场。

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