面临比5G时代更加激烈的全球竞争,中国6G要如何布局?

本文来自:瞭望智库 作者:老解

随着5G演进到6G,竞争将越来越多地集中在技术优势和产业价值上,而不是网络规模的大小。

当前,全球范围内5G网络建设正酣,其商业价值仍处探索和拓展阶段,然而业界已迫不及待地启动了6G技术研究,有些国家更是着急“抱团”。

2021年末,三星美国研究中心(SRA)向美国联邦通信委员会(FCC)申请6G试验频率使用许可,并获通过。

实际上,自2020年以来,美国通过联合研发、签署大型采购合同等形式不断加强与欧洲、日本、韩国等在6G领域的技术合作,希望在6G时代实现“弯道超车”,拿回通信领域全球主导权,并企图在萌芽阶段遏制中国6G的发展。


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6G时代,来得挺快


数字化技术的不断发展,使得创建虚拟数字世界成为可能,我们将迎来一个真实物理世界与虚拟数字世界深度融合、万物智联的新世界。

比如终端设备的革新,触摸屏输入将成为过去,通过新型人机接口,人们甚至可以依赖脑传感器操纵机器设备;再比如全息通信和感官互联的普及,人们将不再受时间、空间限制,实现多维感官的交融响应。在未来城市里,智能传感器、智能机器人、无人驾驶车辆将通过相互协作、学习,提升工作效率和准确性,从容应对实时变化。

2021年11月8日,在上海举行的第四届进博会上展示的未来6G通信技术概念。图|中新社

而要满足这些未来场景需求,实现物理世界与数字世界的连接和融合,就需要移动通信网络提供比5G更快的速率、更大的吞吐量、更低的时延、更可靠的稳定性、更智能的调度、更低的能耗等等。

这就是6G要解决的问题。

作为下一代移动通信技术,6G将在承接5G的基础上继续破除通信技术局限,推动人类社会不断进步。

要在速率和带宽上超越5G,首先得解决频谱问题。

无线频谱是移动通信发展的基础。基于低频段频谱可实现广覆盖的经济特性,同时也受限于带宽的不足,过去移动通信集中使用的无线频谱都在6GHz(吉赫兹)以下。为在速率和带宽上实现突破,5G首次将移动通信技术拓展到24-50GHz的毫米波频段,开始了移动通信技术在高频段的拓荒之旅。

6G要实现比5G更高的速率和更大的带宽,就只能挺进比毫米波更高的频段。

业界普遍将100-10000GHz(或0.1-10THz,太赫兹)频段视为6G最可能使用的工作频段。相比于毫米波,太赫兹频段频率更高、通信容量更大,具有传输速率高、抗干扰能力强、易于实现通信探测一体化等特点,是电磁波谱中唯一尚待开发的新频段,频谱资源极为丰富。太赫兹频段大带宽特性,足以支持6G所需超高传输速率和超大传输容量。

早在2020年,FCC就开放了95-3000GHz频段,作为6G技术研发的实验频谱。不过,太赫兹频段仍待全面探索。基于当前技术能力,高频段太赫兹基站组网的有效覆盖半径仅为10-50米左右,还需在无线空口技术等层面取得突破,才能解决太赫兹基站覆盖的经济成本和物理组网问题。


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全球竞赛,大幕拉起


作为前沿技术,6G研究工作最早由学术界牵头。

2018年,奥卢大学在芬兰政府的资助下率先启动“6Genesis——支持6G的无线智能社会与生态系统”6G旗舰项目,并于2019年3月组织召开全球首届6G峰会,发布全球首份6G白皮书,推动了6G研究的起步。

随着6G愿景逐渐清晰,为在6G研究上占据制高点,各国政府纷纷针对6G研发开展战略性布局,美国就是率先抢跑的国家之一。

2019年1月9日,美国拉斯维加斯消费电子展期间,一名观众体验6G虚拟现实拳击游戏。

因其5G部署受频率分配限制,在国际通用的6GHz以下低频段上干扰较多,美国转而先发毫米波商用(这也导致其5G发展缓慢)。因此,也有部分美国官员和专家主张跳过5G,直接发展6G。2018年9月,FCC官员就在公开场合展望6G技术,提出“6G将使用太赫兹频段”“6G基站容量可达5G基站的1000倍”等观点。

2020年5月,ATIS发布6G行动倡议书,建议政府在6G核心技术突破上投入额外研发资金,鼓励政府与企业积极参与制定国家频谱政策。2020年8月,特朗普政府正式批准6G实验。随后,FCC开放95-300GHz太赫兹频段作为实验频谱,正式启动6G技术研发。

作为全球第一个实现5G商用的国家,韩国也较早开展了6G研发工作。2020年8月,韩国科学技术信息通信部(MSIT)发布《引领6G时代的未来移动通信研发战略》,计划5年投资2000亿韩元(约合1.68亿美元)用于6G技术研发,确保韩国在2028年成为全球首个6G商用国家。

为和韩国竞争,日本亦出台6G国家战略,抢先发布《6G技术综合战略计划纲要和路线图》,提出2025年实现6G关键技术突破、2030年正式启用6G网络、掌握6G技术专利份额超10%等目标。

欧盟除了先后出台《塑造欧洲的数字化未来》《欧洲新工业战略》《2030数字化指南》等多项相关战略,还采用多国整体战略合作模式推进6G研发,迈出了聚集行业利益相关者、共同推进 6G 的重要一步。

为强化欧盟移动通信技术的6G竞争力,在全球6G竞争中形成制衡力量,诺基亚牵头6G旗舰项目Hexa-X,计划总体投入800 亿欧元,致力于构建欧盟6G技术发展路线图。爱立信则组织参与欧盟 REINDEER 项目、研究无蜂窝MIMO技术,致力于将欧盟打造为6G开发、标准化和最终部署中心。

我国的6G相关科研工作启动也比较早。2019年6月,工业和信息化部牵头成立中国 IMT-2030(6G)推进组,标志着我国6G研发正式启动。推进组成员主要包括三大运营商、通信设备制造商、高校和研究机构等,共同组成聚合中国产学研用力量、推动中国6G技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。

同年11月,科学技术部牵头成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组。其中,推进工作组由相关政府部门组成,负责推动6G技术研发工作实施;总体专家组由来自高校、科研院所和企业共37位专家组成,负责提出6G技术研究布局建议与技术论证,为重大决策提供咨询与建议。


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Next G联盟,6G合作“小圈子”


对于中国而言,要在风起云涌的6G竞争中继续保持领先地位,还面临诸多挑战,尤其是美国在6G领域的规划部署与技术进步。

就技术本身而言,当前,太赫兹已成为6G早期研发的重要实验频段,而美国早在20世纪90年代就开始了对太赫兹技术研究的大规模投入。2020年9月,由30多所美国大学合作组建的太赫兹与感知融合技术研究中心启动了针对无线技术和太赫兹芯片的研究。可以说,美国在高频无线领域的技术基础、射频硬件和芯片等方面均有一定的领先优势。

在战略部署上,5G发展不力成为美国加快6G研究的巨大动力。2020年,特朗普政府正式批准6G实验后,ATIS于同年10月成立了专门管理北美6G发展的贸易组织——Next G联盟。联盟的战略任务主要包括:建立6G战略路线图、推动6G相关政策及预算、6G 技术和服务的全球推广等,最终目标是确立美国在6G时代的领导地位。

为扩大影响力,除了美国信息产业巨头高通、苹果、思科、微软、谷歌和通信运营商AT&T、Verizon之外,Next G还吸纳了欧洲通信厂商爱立信、诺基亚,韩国三星、LG,日本夏普、NEC、DoCoMo等,中国台湾地区的台积电也在其中。

Next G联盟明确要求,在美国商务部实体清单中受出口、再出口或转让许可要求约束的组织没有资格参加该联盟,形成其与盟友之间的6G合作“小圈子”。

2021年10月,Next G联盟向国际电信联盟下属无线电通信部门ITU-R提交了关于IMT-2030愿景的6G路线图建议,希望借此影响未来6G全球标准的制定。同年底,Next G联盟高调宣布与韩国5G论坛签署谅解备忘录,并将在讨论制定6G路线图、全球标准化和频谱方面深入合作,旨在为其牵头制定的6G路线图寻求更多国际支持。

而这都是为了将美国在太赫兹技术上的优势转化为对6G技术全球标准的影响力和主导权。

受美国商务部实体清单制裁影响,包括华为、中兴在内的我国高科技企业不仅被Next G联盟排除在外、得不到技术交流的机会,在相关技术、芯片等进口方面也受到严格限制,严重影响我国在高频无线技术领域的研发进展。


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避免路径依赖,团结更多力量


在竞争日趋激烈的6G研究赛道上,面对美国围追堵截的严峻挑战,如果我们仍停留在5G经验、形成路径依赖,就有可能错失机会、被人反超。

2021年6月,我国IMT-2030(6G)推进组发布《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》,仍将6GHz及其以下频段的新频谱视为6G发展的战略性资源。

从考虑未来建网的角度出发,IMT-2030(6G)推进组重视中低频段,固然有其合理性。但要满足6G对超高速率、超大容量的频谱需求,高频段技术已是必然。随着5G标准向R16、R17、R18发展,5G应用对高速率、大带宽的需求最终还是要由中、高频段来支撑和实现,其技术价值将在垂直行业应用中得到最大体现。

随着5G演进到6G,竞争将越来越多地集中在技术优势和产业价值上,而不是网络规模的大小。面对美国在太赫兹等高频技术上的优势挑战,我们应具备危机意识,尽快采取行动,积极应对6G研究的全球竞争。

一方面,在移动通信市场和技术研发领域进一步扩大对外开放,特别是加强与欧盟企业的合作。

在全球5G产业链上,美国的高通和苹果在芯片和终端市场形成较强竞争优势,但通信设备领域却主要由中国的华为、中兴和欧洲的爱立信、诺基亚占据。因此,在6G研发上,美国除了要维持传统优势外,还要在无线射频产品上争夺一席之地,欧洲的爱立信和诺基亚也势必会受到影响。

制定统一的6G技术标准、打造全球市场,需要多方合作、形成大多数共识,若仅靠国内力量则存在被边缘化的风险。

因此,我们要团结更多力量,既可考虑组建跨国研发联盟,也可成立跨国研发项目,吸引包括欧盟企业在内的公司和研究机构参与。通过技术和市场的密切联系,既可在6G研究上打破技术封锁,又可在制定6G标准的过程中实现制衡。

另一方面,国内相关通信企业要有前瞻意识和危机意识,勇于承担6G使命。

国内企业由于在5G专利和市场上积累大量利益,过早和过快地推动技术标准向6G演进无疑将对既有利益造成一定损伤,因此容易陷入“进化短视”的路径依赖。

2021年4月,知识产权发展研究中心发布的《6G通信技术专利发展状况报告》显示,中国近年6G专利申请量迅速增加,在全球专利申请中贡献率最大。但在全球专利申请量排名前十位的申请人中,日本、美国和韩国均有3家,我国仅有电子科技大学(位列第八)。从中国专利申请来看,占据前十位的也是国内的高校和科研机构。

国外企业已在6G上奋起直追并走在了前列,而我国的6G创新力量仍以高校和科研机构为主。国内通信企业还是要有前瞻意识和危机意识,从当前的5G收益中拨备6G研发,与学界展开6G研究合作,尽早在高频段的技术领域形成突破,打造6G技术竞争优势。

6G研究的全球竞争已经在国家层面展开,相较之下,我国对于6G路线图的顶层设计还相对保守。目前,工业和信息化部所制定的《“十四五”信息通信行业发展规划》,仅将“开展6G基础理论及关键技术研发”作为未来五年的发展目标。与别国相比,中国未来推出6G实验网和商用网的时间或将大大落后。建议尽快做出相应调整,带动国内6G产业摆脱对5G成功的路径依赖,推动国内6G研究在太赫兹等高频技术和产品上实现突破,适时启动6G太赫兹频段实验。

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