夏亮 董静 刘建军 王启星
今年以来，6G（第六代移动通信技术）成为通信行业的高频词，多次被提及。就在不久前，工信部部长金壮龙在第31届中国国际信息通信展览会上表示，将前瞻布局下一代互联网等前沿领域，全面推进6G研发。作为5G的下一代通信技术，6G有何先进之处？将给我们的生活带来哪些改变呢？
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什么是第六代移动通信技术
通信是人类历史上最悠久的基本活动之一。为了打破时间和空间的限制，人类很早就尝试了烽火狼烟、车马邮驿、飞鸽传信等多种通信方式。19世纪出现的电报、电话有线通信，大大提高了通信效率，但直到20世纪80年代第一代移动通信技术（1G）诞生后，才实现了有线到无线的飞跃。
目前全球主要经济体已纷纷启动6G研发，业界预期将于2025年底前后启动6G国际标准制定工作，力争在2030年具备商用能力。我国移动通信从1G到5G历经30余年发展，如今在6G技术研发领域已经在协同创新体系构建、6G场景与需求定义、关键技术研究等方面积累了一定优势，与西方发达国家总体保持同步。那么，究竟什么是6G呢？
有人说6G是太赫兹技术，它将带来超高的传输速率；也有人说6G是卫星通信，它将实现移动通信网络的全域覆盖；还有人说6G就是5G+AI（人工智能），是人工智能在5G网络中的一个应用体现。
这些理解其实都比较片面。相比于过去传统移动通信网络仅能提供单一的通信能力，6G是通感算智深度融合、天地一体全域覆盖的新一代移动信息网络，将推动新型信息基础设施建设，面向未来提供无所不达的网络连接、无所不在的网络算力、无所不及的网络智能。
要实现这一目标，6G的网络与5G相比在速率、时延、可靠性等诸多性能指标上有颠覆性的提升，例如，6G的速率较5G将大幅提升10倍以上，用户体验速率达到1Gbps，相当于用户可随时随地获得千兆宽带服务（5G体验速率为100Mbps，相当于百兆宽带）。另一方面，6G可融合感知、计算、AI、大数据、安全等多种能力，这是5G网络目前难以支持的。6G将基于无处不在的大数据，把AI的能力赋予各个领域的应用，通过智慧泛在实现万物智联。比如，机器人之间可以开展智能协同工作，人与虚拟助理之间可以自如交流。此外，利用6G网络分布式多节点协同感知能力，还可提升园区工业机器人运动控制、智能物流管理、人员/设备位置管理等应用的定位精度。
6G打造的“数字孪生世界”什么样
6G的愿景是“数字孪生，智慧泛在”，听起来有些深奥，这到底能给老百姓的生活带来哪些变化呢？
6G将提供全方位沉浸式的交互体验。相比传统通信网络仅能提供视觉和听觉的远程交互，6G将支持全息通信等业务的应用，实现视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉多感官乃至情感的远程传输与交互，让人们足不出户就能拥有身临其境的体验。简单来说，人与人的交互将彻底打破地理位置的限制，远隔重洋的家人朋友或许可以来一个跨越大半个地球的“拥抱”；在家中便可漫步在虚拟的海滩上，感受到大海的壮阔与美丽，甚至“吹”到海风，“闻”到海水的味道。
6G还将实现“数字孪生人”。现在走在技术前沿的“数智人”，是指能像真人一样跟用户交流、执行工作任务的AI虚拟人，然而6G时代的“数字孪生人”比“数智人”更高级。“数字孪生人”是指通过在人体内外部署大量传感器进行实时全量化数据收集、分析、建模等，在虚拟世界中构造出一个完整映射的“数字人”，实现人的“数字孪生”。“数字孪生人”最主要的一个应用场景就是远程医疗，有望明显缓解社会面临的医疗资源紧缺问题。拥有人体全量化数据信息的数字人，在AI+大数据能力的加持下，可以预测人体健康状况，为疾病预防和精准治疗提供准确信息和行之有效的决策。
另外，6G将实现“孪生工业”和“孪生农业”。孪生工业可以实现对产品全周期的监控和预测，提升生产与制造能效。例如，一台汽车从设计到原型样车再到量产走下生产线，少则需要两年时间，多则需要十年，但有了数字孪生技术就可以大大缩短这个周期，技术人员在电脑前就能看到生产现场的全貌，还能根据数字模型提前预见潜在问题并及时做出调整。同样，6G在农业中的应用也是如此，比如在小麦的种植过程中，可以提前推演小麦的生长情况，最大化提升土地的利用率，还可以通过预测气象灾害来降低农田损失。
简言之，未来的现实世界将会在虚拟空间映射形成一个数字世界，6G网络能够实现现实世界和数字世界的完美连接。数字世界能够反映现实世界的真实状态，并对现实世界的发展进行精准预测及维护，帮助人类提高生活质量，以及提高社会生产和治理的效率。
5G尚在发展为何这么早研究6G
既然6G是更新一代的移动通信技术，那么它与现在正在发展的5G的关系是替代、补充还是共存呢？为何这么早就要开始研究6G？
纵观通信发展历史，任何新一代移动通信网络的部署都不可能一蹴而就，必然要与上一代移动通信网络共存并协同发展。从1G到5G，移动通信网络基本保持了大约每十年更新一代的节奏。
1G的通信速率仅约2.4Kbps，当时我国1G产业空白，只能依赖于进口。1993年，我国第一个2G商用网络在浙江嘉兴开通，实现了从模拟到数字的飞跃，不再局限于语音通话，还支持发短信。21世纪初，随着我国向国际电信联盟（ITU）提交了第一个拥有自主知识产权的3G标准TD-SCDMA，国内移动通信产业迎来了重大发展，移动用户数首次超过固定电话用户数，移动通信开始成为主流，通信速率提升到可以支持浏览图片新闻的水平，促进了宽带通信的萌芽。随着智能手机的普及，移动通信很快进入下一代——拥有更高速率（可以支持多媒体业务）的4G，实现了从窄带到宽带的飞跃，使移动支付、短视频、直播等移动互联网业务快速发展和普及。中国主导的TD-SCDMA也逐渐向TD-LTE演进，成为4G时代的两大国际主流标准之一。随后在全球移动通信产业的蓬勃发展中，5G标准得到统一，TDD技术成为主流，我国终于实现了标准引领和产业引领。
5G开启了一个万物互联的新时代，实现了人与人、人与物、物与物的全面互联，以及信息的泛在可取，即随时随地的“连接”服务。从现阶段的情况来看，5G的成功将对未来6G的发展起到至关重要的作用。回顾3G向4G的发展历程就能发现，3G智能手机的出现，培育了移动互联网发展的刚性需求，也为4G移动互联网的蓬勃发展奠定了基础。同样，5G-Advanced（指5G技术演进的下一阶段，是5G和6G之间的过渡和衔接）的技术标准在持续演进和完善，将培育新的产业生态和商业模式，为6G实现“万物智联”奠定坚实基础。以AI+IoT（物联网）为技术基础，便是“万物智联”时代的发展方向。
另外，6G的一些重要潜在技术也成为5G演进的新技术方向，包括通信感知一体化、空天地一体化等。这些技术如果能在5G演进阶段得到一定的应用，也将为6G的发展奠定重要基础。
因此，按照通信产业“商用一代、预研一代”的发展节奏，随着5G大规模商用的推进，6G便成为了全球移动通信产业下一步发展的主航道。
推动全球统一标准避免产业分化
我国自2018年开始布局6G研发，加强基础理论和关键技术攻关，推动行业高质量发展，总体与全球发达国家保持同步。工信部成立IMT-2030（6G）推进组，统筹推进我国6G研发工作，并启动6G单点技术试验测试；科技部布局“国家重点研发计划”6G课题，积极推进6G总体和关键技术研究。此外，在北京市政府层面，市科委、中关村管委会也支持了6G空口关键技术与智简网络架构研究、云化无线网络开放平台研发和关键技术联合验证等科研方向。
目前，各国都在加速研发6G移动通信技术，能否形成类似5G的全球统一国际标准，尚存在不确定性。标准分化将导致产业分化，产业分化则无法形成产业合力，进而导致网络与终端设备研发成本增加、网络运维成本增加、网络服务质量降低，最终会影响到广大网络使用者的利益。因此，为了避免后续潜在的6G标准和产业的分化，积极倡导全球统一国际标准，仍然是全球产业共同的努力方向。
新形势下，综合研判国际宏观环境变化、产业基础布局等因素，6G发展仍面临原创技术供给不够丰富、跨行业融合不够深入、产业根基不够牢固等挑战。未来2-3年是6G关键技术突破的关键窗口期，我们仍需要继续保持3G至5G时代在国际标准组织和产业中积淀的影响力，加大与ITU、3GPP、NGMN等移动信息领域国际标准组织和平台的紧密合作，全力推动6G朝着全球统一国际标准和开放产业生态的方向发展，及早做好6G技术和产业的充分准备。
延伸阅读
6G有哪些关键技术
6G关键技术大致可分为无线通信、无线组网和网络架构三大技术领域，其中主要包含“超大规模MIMO、空口AI、新型无线传输、异构融合组网、通信感知一体化、新型无源物联、新型网络架构、内生安全、空天地一体化、数字孪生网络”十大技术方向。
为了方便大家理解，这里以异构融合组网、通信感知一体化两个关键技术为例，来说说它们的作用和意义。
1.异构融合组网
电磁波是无线通信的信息传播媒介，电磁波的频率宽度直接决定了信息传输的速率，频率带宽（简称带宽）越大、频率越多，信息传输速率就越大。6G系统中可能使用的频率范围涵盖了低频段、中频段、高频段，甚至包含太赫兹、可见光等更高的频段，异构融合组网就是一种面向如何更有效使用更大带宽、更多频率的关键技术。
从6G网络的整体部署来看，6G是考虑全频段的深度融合网络。也就是说，异构融合组网的网络覆盖由广域向全域立体扩展，其中，中低频段提供无缝网络覆盖，毫米波、太赫兹、可见光等高频段则可按需开启，提供更高的传输速率。
2.通信感知一体化
通信感知一体化，顾名思义是将通信和感知两大功能协同的新型信息处理技术。早期感知功能主要在雷达领域应用，与通信并无太多交集。然而，随着6G新需求的涌现和6G新技术的研究，通信、感知在技术和功能层面的相似性被深度挖掘，两者“相互吸引”走向融合，使网络实现从传递信息到感知世界的重大变化。
试想一下，置身6G网络中，挥挥手便能“开”“关”家中的灯；戴上传感设备即可身临其境“看见”远方；驾车出行，有全方位感知系统形影不离地保驾护航；会思考的智能体、无人机等提供精准的个性化定制服务；无需医疗设备，即可完成健康监测……要做到这些，离不开高精度的定位、成像、动作识别、环境重构等能力，这就需要通过无线信号进行数据采集并进行高速实时数据分析，形成支持上述高感知分辨率和感知精度的指令。
通信感知一体化正是实现上述目标的关键技术，可以帮助人们“听见”和“看见”更加丰富多彩的世界，为“万物智联”奠定坚实基础。
（作者单位：中国移动研究院未来研究院）
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