在第五代移動通信技術(shù)（5G）商用后，第六代移動通信技術(shù)（6G）研究正在逐步展開。目前各國開始爭奪6G標準的研制優(yōu)勢，雖然6G研究尚處于起步階段，但6G標準化競爭較為激烈。為了繼續(xù)在通信領域保持領先地位、打破發(fā)達國家的技術(shù)壟斷，我國亟需開展針對6G的技術(shù)和標準化研究。
中國工程院張宏科院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》發(fā)表《6G關鍵技術(shù)標準化的思考與建議》一文。文章從發(fā)達國家6G技術(shù)研究、6G標準研發(fā)的國際合作、我國6G技術(shù)研究等方面全面梳理了全球6G標準的發(fā)展現(xiàn)狀，分析6G相關潛在關鍵技術(shù)，構(gòu)思6G標準化發(fā)展過程，研判部分技術(shù)方向?qū)?G標準化過程的影響，以期為6G技術(shù)和標準化研究提供參考。
一、前言
《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》（2022年）提出，加強數(shù)字基礎設施建設，完善數(shù)字經(jīng)濟治理體系，推動數(shù)字經(jīng)濟健康發(fā)展，為數(shù)字中國的建設提供有力支撐。目前，我國第五代移動通信技術(shù)（5G）處于國際領先水平，無論是5G的主要專利申請量、商業(yè)化運用還是全球性的科技標準設立，都具有一定的競爭優(yōu)勢。然而，隨著5G的逐步規(guī)模化商用，第六代移動通信技術(shù)（6G）成為“產(chǎn)學研”各界新的關注熱點。6G是獲取全球網(wǎng)絡競爭新優(yōu)勢的重要基礎領域，也是構(gòu)建平臺經(jīng)濟、數(shù)字經(jīng)濟，推動電子消費、數(shù)字貿(mào)易的重要數(shù)字“新基建”，將為我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展、數(shù)字中國構(gòu)建提供新助力。
目前，國內(nèi)外的6G研究處于起步階段，但競爭情況異常激烈。中國、美國、日本、韓國、歐盟等主要國家和地區(qū)都在積極推進6G布局，通過聯(lián)盟合作等方式，加快推進6G關鍵技術(shù)研究，搶占6G標準制定高地。主要的合作組織有美國的Next G聯(lián)盟、日本的Beyond 5G、歐盟的Hexa-X、中國的IMT-2030等。然而，在與6G相關的潛在技術(shù)研究上，發(fā)達國家已有較大優(yōu)勢，如美國的太赫茲、日本的軌道角動量等技術(shù)在6G通信上都取得了階段性成果；我國在技術(shù)研發(fā)方面存在著基礎薄弱等短板，面臨著發(fā)達國家主導技術(shù)壟斷的風險，表現(xiàn)在6G潛在關鍵技術(shù)儲備不足、6G發(fā)展計劃的時間靠后、理論創(chuàng)新尚需突破等。因此，為了繼續(xù)在通信領域保持6G的領先地位，打破發(fā)達國家的技術(shù)壟斷，我國亟需開展針對6G的技術(shù)和標準化研究。
文章立足當前6G標準技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析6G相關潛在關鍵技術(shù)，構(gòu)思6G標準化發(fā)展過程，研判部分技術(shù)方向?qū)?G標準化過程的影響，以期為6G技術(shù)和標準化研究提供參考。
二、全球6G標準研究現(xiàn)狀
當前，全球6G研發(fā)已經(jīng)展開，各國都積極搶占6G技術(shù)戰(zhàn)略優(yōu)勢，爭取獲得通信領域的主導權(quán)。美國、韓國、日本、歐盟等國家和地區(qū)都已開始為研發(fā)6G標準技術(shù)做準備，國際電信聯(lián)盟無線電通訊組（ITU-R）、第三代合作伙伴計劃（3GPP）也針對6G研究提出了規(guī)劃和建議，并確定了研究計劃的時間表。2021年初，ITU-R啟動了《IMT面向2030及未來發(fā)展的框架和總體目標建議書》研究工作（即6G愿景），完成了面向IMT-2030（6G）的愿景建議，就IMT-2030（6G）的愿景達成全球共識，將于2026年確定需求和評估方法，2030年完成6G規(guī)范輸出。2019年，3GPP公布了6G研究時間表，將于2023年開始6G研究，2025年下半年開始進行6G技術(shù)標準化，預計2028年下半年將會有6G設備產(chǎn)品面市。歐盟則開始實施第九期“地平線歐洲”研發(fā)計劃（2021—2027年），總投資額為955億歐元，2023年開始6G-非地面網(wǎng)絡（NTN）研究項目，旨在設計和驗證6G網(wǎng)絡充分集成NTN關鍵技術(shù)，推進標準化工作。移動通信領域正以6G為契機進行著一場新的技術(shù)競爭。
（一）發(fā)達國家6G技術(shù)研究現(xiàn)狀
美國在6G技術(shù)研究領域積極推動太赫茲等6G潛在技術(shù)的研究。2019年，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）首次公開了用于6G技術(shù)測試的95 GHz~3 THz頻段的太赫茲頻譜。美國Keysight公司在2022年3月獲得了FCC授予的首張6G試驗許可證，開始研究基于亞太赫茲頻段的擴展現(xiàn)實和數(shù)字孿生等應用。太赫茲技術(shù)成為6G研發(fā)的重要技術(shù)，美國因啟動較早、投入較多而在此技術(shù)方向表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。除了在太赫茲技術(shù)方向有領先優(yōu)勢，美國在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)方面也處于領先地位。美國太空探索技術(shù)（SpaceX）公司推進“星鏈”計劃，致力于發(fā)展覆蓋全球范圍、以衛(wèi)星為核心的網(wǎng)絡系統(tǒng)。截至2022年7月24日，“星鏈”計劃已經(jīng)成功地將超過2800顆衛(wèi)星送入軌道。5G與低軌衛(wèi)星的互補性可推動低軌衛(wèi)星發(fā)展，相關技術(shù)是未來6G的重要組成部分，“星鏈”計劃在一定程度上推動著美國6G技術(shù)的發(fā)展。
韓國率先實現(xiàn)了5G電信商業(yè)化，擁有5G技術(shù)的良好基礎。2019年，韓國建立了6G科學研究團隊，三星公司也設立了6G研究中心。2020年4月，韓國為了確保6G的發(fā)展，深入研究了6G技術(shù)開發(fā)項目的可行性，涉及科技、政策和經(jīng)濟等領域。《引領6G時代的未來移動通信研發(fā)策略》（2020年）明確提出了韓國6G的規(guī)劃、策略目標、支持舉措。韓國計劃在2026年發(fā)布6G通信模擬器，在2028—2030年成為全球首個將6G商業(yè)化的國家。2022年，韓國LG公司成功利用6G太赫茲頻段在320 m或更遠的直線距離上完成通信信號的傳輸。此外，韓國計劃于2031年發(fā)射低軌道衛(wèi)星，開展相關技術(shù)測試。
日本高度重視6G的技術(shù)研發(fā)及標準制定，在太赫茲技術(shù)所需的通信電子材料方面處于近乎壟斷的位置，率先研究出太赫茲無線傳輸芯片并實現(xiàn)低成本的太赫茲通信，具備了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Α１M管驗證了太赫茲通信，但6G的穿透能力弱、傳輸距離短，因而使用軌道角動量技術(shù)，將個數(shù)為5G數(shù)倍的電磁波進行疊加傳輸以增大信號傳輸距離。目前，日本在6G標準制定和技術(shù)研發(fā)方面處于領先地位。
英國的6G Futures研究中心由倫敦國王學院和布里斯托大學聯(lián)合創(chuàng)建，匯聚了計算機、人工智能、通信、社會科學等領域的眾多學者，專注于6G在交通、能源、醫(yī)療等垂直領域中的應用研究。
德國主要依靠大學和研究機構(gòu)并與企業(yè)進行協(xié)作，以盡早將6G技術(shù)應用于實際場景，率先在260 GHz頻段上完全實現(xiàn)太赫茲信號的接收和傳輸。盡管相應傳輸距離僅有1 m，然而如果采用6.5 cm的透鏡天線，傳輸距離將增加一百倍左右。德國與日本聯(lián)合發(fā)展的300 GHz頻段通信技術(shù)和完整的收發(fā)系統(tǒng)，處于世界領先地位。
芬蘭率先發(fā)布了6G的白皮書，將“泛在無線智能”作為研究的核心理念。2018年，芬蘭啟動了6G重大研究項目，將無線通信方案、器件設備研發(fā)、分布式系統(tǒng)通信、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建作為主要的戰(zhàn)略研究方向。芬蘭也積極與日本、新加坡開展合作研究。
（二）6G標準研發(fā)的國際合作
發(fā)達國家積極探尋有關6G標準研究的國際合作。美國積極聯(lián)合其他國家共同研發(fā)以搶占6G領先優(yōu)勢。從2020年開始，美國與韓國、歐洲等開展6G技術(shù)合作，通過簽訂合作協(xié)議、共同研發(fā)關鍵技術(shù)等形式，試圖把握新一代移動通信領域的話語權(quán)與主導權(quán)。2021年，美國與日本聯(lián)合投入45億美元來促進6G以及網(wǎng)絡安全領域的協(xié)作。2021年5月，美國、韓國就加強6G、半導體等產(chǎn)業(yè)合作進行協(xié)商。Next G聯(lián)盟是美國企業(yè)主導，與歐洲、日本、韓國等主要信息通信公司聯(lián)合創(chuàng)建的電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟，旨在推動6G研發(fā)、測試和商業(yè)應用的全過程合作。2022年2月，Next G聯(lián)盟發(fā)布《6G路線圖》，明確了6G的長期目標、技術(shù)路徑和發(fā)展方向。同時，美國政府強調(diào)從政策措施、資金援助、科研項目等方面推進6G研究。
韓國也在積極尋求與各方合作。2019年，韓國電子通信研究院和芬蘭奧盧大學達成合作協(xié)議，旨在聯(lián)合研究6G網(wǎng)絡技術(shù)。2021年，韓國和美國簽署聯(lián)合研究協(xié)議，就6G技術(shù)的未來發(fā)展、加強聯(lián)合研究等達成共識，從而啟動6G的共同研究。日本設立Beyond 5G推進戰(zhàn)略，大力推動6G技術(shù)集成研究，與歐盟的Hexa-X、美國的Next G建立了合作關系，積極開展6G的聯(lián)合研發(fā)。
歐盟加強公私合作，積極布局6G研究項目。6G重大項目Hexa-X、Hexa-X-II分別于2021年1月、2023年1月正式啟動，合作伙伴數(shù)量從20多家擴大到44家，目標是實現(xiàn)6G愿景、引領關鍵技術(shù)研發(fā)、探索可能技術(shù)路徑、構(gòu)建新型網(wǎng)絡架構(gòu)。2022年6月，歐洲的6G智慧網(wǎng)絡和業(yè)務產(chǎn)業(yè)協(xié)會與中國的IMT-2030（6G）推進組建立了合作伙伴關系，簽訂了6G發(fā)展協(xié)議，計劃在6G的未來方向、核心技術(shù)、標準規(guī)范、試驗測試等方向展開深度協(xié)作，共同促進6G標準建立和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的全球性協(xié)調(diào)。
（三）我國6G技術(shù)研究現(xiàn)狀
我國通信標準化協(xié)會在2018年即提出了6G的愿景和相關要求。2019年，IMT-2030（6G）推進組成立，為6G技術(shù)研究提供有力保障。在成立后的3年期間，推進組公開了6G白皮書和關鍵技術(shù)研究報告。《6G總體愿景與潛在關鍵技術(shù)》白皮書（2021年）完成了6G的潛在技術(shù)研究與相關應用分析。《6G典型場景和關鍵能力》白皮書（2022年）則在已有基礎上，對6G的發(fā)展推動因素、標志性特征、市場應用走向等進行了更深入的探討。在國際合作上，IMT-2030（6G）推進組在2022年6月與歐洲6G智慧網(wǎng)絡和業(yè)務產(chǎn)業(yè)協(xié)會達成協(xié)議，共同促進6G標準和技術(shù)的全球生態(tài)構(gòu)建。
我國的通信企業(yè)也在積極布局6G。2019年，華為技術(shù)有限公司（華為）表示已經(jīng)建立了6G開發(fā)實驗室，開始對6G的相關科學和規(guī)范進行深入探索。2020年，華為與銀河航天（北京）科技有限公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信集團有限公司共同簽署了合作協(xié)議，共同推動“空天地”一體化發(fā)展，在6G的相關技術(shù)領域開展聯(lián)合研究。目前，相關企業(yè)在6G技術(shù)探索上有所突破，如“通信方法及裝置”專利已經(jīng)可以應用到6G系統(tǒng)中。三大運營商也分別開展了6G研發(fā)工作，與高校和企業(yè)合作研發(fā)下一代互聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術(shù)和相關標準。其他企業(yè)也啟動了6G的相應探索。中興通訊股份有限公司組建了6G研究小組，重點探討6G網(wǎng)絡架構(gòu)。OPPO研究院在2021年公開了首份6G白皮書，闡述了關于未來通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的具體方案。Vivo通信研究院在2022年7月公布了關于6G服務、能力與使能技術(shù)的研究報告，闡述了最新研究進展和成果。
從國際合作以及國內(nèi)合作的研究現(xiàn)狀來看，各國都啟動了6G研究，如設立6G相關研究組織、確立6G研究計劃、發(fā)布6G白皮書和研究報告、開展6G合作與潛在關鍵技術(shù)研究等。這些工作都為我國后續(xù)6G研發(fā)提供了參考。為了搶占6G標準化的領先優(yōu)勢，需要結(jié)合6G應用場景和關鍵技術(shù)開展有關6G標準化的探索和思考。
三、6G的融合應用與標準化進程
有關6G標準制定的國際行動尚未正式開展。為了實現(xiàn)6G的標準化，需要從現(xiàn)有技術(shù)和應用場景中進行探索。6G將在算力網(wǎng)絡、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生、人工智能、全息通信等多個應用場景和領域得到廣泛的支持，為實現(xiàn)真實物理世界的數(shù)字智能化提供有力的支撐。未來6G標準的制定將與這些場景、技術(shù)和領域有著密切聯(lián)系，6G標準化進程可據(jù)此推進。
（一）算力網(wǎng)絡標準化進程
算力網(wǎng)絡是一種基于算力資源分配的服務，能夠依照各種商業(yè)需要，對云、邊緣、終端進行有效的分布，以實現(xiàn)存儲、運算以及網(wǎng)絡資源的高效管理。網(wǎng)絡發(fā)展的新趨勢是網(wǎng)絡和計算融合，企業(yè)和個人客戶不僅需要網(wǎng)絡和云，還必須靈活地將計算任務分配到恰當?shù)奈恢谩榱藵M足新一代網(wǎng)絡服務的業(yè)務需求、動態(tài)配置計算資源的輕量化要求，業(yè)界提出了算力網(wǎng)絡的理念。在6G時代，網(wǎng)絡中以算力為核心的服務將無處不在，網(wǎng)絡將不再僅僅進行數(shù)據(jù)傳輸服務，而是轉(zhuǎn)變?yōu)榧鎯Α⒂嬎恪⑼ㄐ殴δ芊⻊諡橐惑w的信息系統(tǒng)。
在制定算力網(wǎng)絡標準方面，我國已經(jīng)取得了一定進展。在國際電信聯(lián)盟（ITU）中，SG11和SG13研究組已經(jīng)成功設立了Y.CPN、Y.CAN和Q.CPN等系列標準，互聯(lián)網(wǎng)工程任務組（IETF）進行了計算優(yōu)先網(wǎng)絡框架（CNF）等系列標準的研究。2019年10月，中國電信研究院在ITU成功立項“算力網(wǎng)絡框架與架構(gòu)標準”（Y.2501），這是算力網(wǎng)絡領域首個設立的國際標準，用于規(guī)范算力網(wǎng)絡的框架和架構(gòu)制定。2021年7月，ITU正式批準了Y.2501標準，為算力網(wǎng)絡研究打下了堅實的基礎。算力網(wǎng)絡標準作為我國的原創(chuàng)性成果，正為相關國際研究提供參考。
未來，泛在連接、泛在計算、區(qū)塊鏈與數(shù)字孿生網(wǎng)絡等與6G的融合應用，都以強大的算力為基礎。各行業(yè)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的處理則需要充分的計算能力，計算能力將成為智能的基本平臺。算力網(wǎng)絡將是6G發(fā)展的內(nèi)在需求，也是6G的預期關鍵技術(shù)之一，相應標準化將成為我國在國際6G標準化發(fā)展過程中的競爭優(yōu)勢。
（二）區(qū)塊鏈標準化進程
區(qū)塊鏈實際上是一個開放的數(shù)據(jù)庫，通常部署在點到點傳輸?shù)木W(wǎng)絡中，用于維護不可變的分布式賬本。在區(qū)塊鏈中，所有的主體都可以通過分布式的手段來安全地完成注冊和更新交易，而交易的數(shù)據(jù)則由所有的網(wǎng)絡參與者一起負責管理，無需依賴第三方中介。區(qū)塊鏈技術(shù)具有無中心控制、公開、無法修改、可回溯以及隱私保護等特點，目前在金融、運輸、醫(yī)療、制造業(yè)、電子政務、智能城市等領域得到了大規(guī)模應用。在各國競相研發(fā)6G技術(shù)的過程中，區(qū)塊鏈技術(shù)有望發(fā)揮重要作用。
我國積極參與區(qū)塊鏈的標準制定。《區(qū)塊鏈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式標準》已由中國電子技術(shù)標準化研究院公布，標準號為IEEE 2418.2—2020，涵蓋了分布式賬本技術(shù)與區(qū)塊鏈相關的數(shù)據(jù)元素特性、數(shù)據(jù)構(gòu)造、數(shù)據(jù)分類以及數(shù)據(jù)標準。2022年，中國信息通信研究院主導的兩項區(qū)塊鏈國際標準已經(jīng)成功完成。ITU-TF.751.6標準即分布式賬本技術(shù)平臺性能評測方法，確定了區(qū)塊鏈性能評估的詳細規(guī)定，明確了性能評估的標準和計算方式，規(guī)定了性能測試的操作步驟以及性能測試報告的生成標準；ITU-TF.751.7標準即分布式賬本技術(shù)平臺的功能評估方法，規(guī)范了區(qū)塊鏈平臺的基礎功能，提出了準確可行的檢驗手段和實踐案例。ITU-T的區(qū)塊鏈國際標準體系受益于這兩個標準，標志著我國的區(qū)塊鏈評估方法達到了國際先進水平。
基于獨特的技術(shù)特性，區(qū)塊鏈能夠提升6G網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)隱私性和安全可追溯性。未來，6G將融入人工智能、云端計算、邊緣計算、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)，以達到跨領域的深入連接和交流。這些新興技術(shù)的引入也將會帶來新的性能和安全問題，如邊緣計算所采用的分布式架構(gòu)導致計算任務很可能受到惡意攻擊，人工智能也存在著數(shù)據(jù)和模型被竊取的風險。因此，6G技術(shù)的安全問題也將是標準技術(shù)研究的重點，而區(qū)塊鏈的技術(shù)特點也有助于解決6G網(wǎng)絡中的安全性問題，已制定的區(qū)塊鏈技術(shù)標準將為我國6G標準制定提供支持。
（三）數(shù)字孿生標準化進程
數(shù)字孿生是一種旨在精確反映物理對象的虛擬模型，通過感知和采集物理世界中的實體信息進行建模，將物理模型映射到虛擬數(shù)字世界中，通過模擬計算物理世界的實際運作，展現(xiàn)對應實體的全生命周期，還可借助數(shù)字化的方式來預測并介入未來。在大型、復雜項目中，數(shù)字孿生的應用表現(xiàn)出色，可以有效地簡化操作流程，提高工作效率。隨著6G技術(shù)的普及，6G將為數(shù)字孿生提供更高的傳輸速率、更低的時延、更大的連接規(guī)模，從而更好應對復雜的應用場景（如數(shù)字孿生城市）。
2020年11月，國際標準化組織（ISO）/ 國際電工委員會（IEC）第一聯(lián)合技術(shù)委員會、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生分技術(shù)委員會的數(shù)字孿生工作組（SC 41/WG 6）正式成立，主要職責是推動數(shù)字孿生的全球標準化進程。為了促進數(shù)字孿生技術(shù)的應用和發(fā)展，國內(nèi)各組織已陸續(xù)建立數(shù)字孿生工作組，如全國信息安全標準化技術(shù)委員會、全國通信標準化技術(shù)委員會、全國智能建筑及居住區(qū)數(shù)字化標準化技術(shù)委員會等都成立了數(shù)字孿生工作組，旨在加強數(shù)字孿生科學規(guī)范設計與應用普及。數(shù)字孿生工作委員會由中國信息通信研究院、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會聯(lián)合創(chuàng)立，啟動了團體標準的制定過程，成為加快數(shù)字孿生標準化進程的重要驅(qū)動力。
在未來的6G時代，數(shù)字孿生技術(shù)的運用將驅(qū)動人類進入充滿虛擬元素的數(shù)字世界。數(shù)字孿生將在工 / 農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、城市管理等領域得到廣泛應用，這些應用依賴具備微秒級的極低時延特性、超高速的傳輸效率、萬億數(shù)量級的設備互聯(lián)網(wǎng)絡。數(shù)字孿生會對6G標準的制定起到一定的參考作用，加快我國數(shù)字孿生標準制定并申請國際標準有助于鞏固我國6G標準化的優(yōu)勢。
（四）人工智能標準化進程
人工智能技術(shù)在通信領域的應用，將促進網(wǎng)絡技術(shù)的顯著發(fā)展。在通信領域，人工智能在智能調(diào)度、網(wǎng)絡狀態(tài)跟蹤、信號優(yōu)化與智能信號生成處理等方面都得到了廣泛應用，有助于推動未來通信范式的演變和網(wǎng)絡架構(gòu)的變革。通過移動通信基站、智能設備、邊緣服務器等基礎設施的廣泛部署，移動通信網(wǎng)絡將帶來更高效的數(shù)據(jù)傳輸及更大的網(wǎng)絡帶寬，也為移動分布式和協(xié)作式的人工智能技術(shù)應用提供更優(yōu)越的條件。
人工智能的運用涵蓋了多個學科和行業(yè)，全球三大標準化機構(gòu)都參與了人工智能的相關規(guī)范制定。ISO主要關注智能金融、自動駕駛、工業(yè)機器人等方面。IEC則專注于可穿戴設備的研究和開發(fā)。ITU已經(jīng)陸續(xù)針對機器學習、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等設立了一系列的標準與規(guī)范。截至2020年，ISO/IEC設立的聯(lián)合技術(shù)委員會 / 子委員會42（JTC1/SC42）完成了3項標準化工作，正在開展11項標準項目。電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）于2016年發(fā)布了一系列規(guī)范文件，旨在對人工智能系統(tǒng)進行人類社會準則和價值傾向評定并以此形成規(guī)范準則。我國編制了《人工智能標準化白皮書（2021版）》，用于指導人工智能標準化方面的研究。
人工智能應用的核心在于利用不斷提升的計算能力，深度發(fā)掘大數(shù)據(jù)的潛力并進行持久學習。在6G時代，網(wǎng)絡將以智能為基礎，達到自我學習、自我操作、自我維護的目標，從而適應各種實時變化。6G將通過人工智能為整個社會持續(xù)地賦能和賦智，實現(xiàn)普惠智能的目標。
（五）全息通信標準化進程
隨著6G網(wǎng)絡的發(fā)展、終端設備分辨率的提升，即全息通信（3D通信）成為可能，將超越語音、圖像、視頻等2D通信。全息通信通過實時采集、傳輸、渲染等方式，自然還原多維信息，將物質(zhì)世界中距離遙遠的實體信息通過數(shù)據(jù)傳輸通道建立起全息影像連接，實現(xiàn)網(wǎng)絡與真實環(huán)境的融合。該技術(shù)將廣泛應用于影音渲染、遠程醫(yī)療、教育產(chǎn)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、企業(yè)管理等，有助于各領域數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級。
實現(xiàn)高分辨率、大尺寸的實時交互式全息顯示，需要網(wǎng)絡具備高效的全息影像傳遞功能以及先進的三維立體展現(xiàn)技術(shù)。這對信息通信系統(tǒng)提出了更高的要求，該系統(tǒng)必須具備處理千位級別以上并發(fā)數(shù)據(jù)流的能力，相應的用戶吞吐量可達太比特量級。在工業(yè)、醫(yī)療等特殊環(huán)境中，全息通信對于數(shù)據(jù)傳輸所需的性能提出了更高的要求，即擁有更快的傳輸速度、更低的延遲、更強的穩(wěn)定性、更高的準確性。在6G時代，相關技術(shù)標準將更完善，可為6G標準發(fā)展提供新思路。
四、6G關鍵技術(shù)標準的超前布局
在6G關鍵技術(shù)研制上，我國仍需鞏固5G發(fā)展優(yōu)勢，積極搶占6G標準化的領先地位；存在著潛在關鍵技術(shù)儲備不足、關鍵技術(shù)理論創(chuàng)新尚需突破、研究計劃尚不完善等問題和挑戰(zhàn)。針對太赫茲、智能超表面、智能全息無線電、超大規(guī)模多入多出（MIMO）、通信感知一體化等6G關鍵技術(shù)的研究迫在眉睫，亟需超前布局。
（一）太赫茲技術(shù)
太赫茲指0.1~10 THz的電磁波頻段，頻率比5G更高，包括毫米波、亞毫米波至遠紅外波等波段。國際5G主流頻段是3~6 GHz的毫米波頻段，低頻段的毫米波已經(jīng)實現(xiàn)工程化并逐漸商業(yè)化，頻率更高的光通信也經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展。但是在毫米波、微波等電學頻段與紅外光、可見光等光學頻段之間，還有一段未被有效利用的頻段，即太赫茲頻段。
太赫茲在通信領域中具有突出的優(yōu)勢。與毫米波相比，太赫茲在帶寬方面比毫米波更具優(yōu)勢，理論上是5G的10~100倍，無線傳輸數(shù)據(jù)率可以遠超100 Gbit/s。與光通信相比，太赫茲波受環(huán)境光源的干擾小，傳輸?shù)目煽啃耘c有效性更高，允許非視距傳輸，在霾、粉塵、紊流等一系列惡劣環(huán)境因素影響下仍具有良好表現(xiàn)。此外，太赫茲信號的鏈路方向性更高，被竊聽的風險更低，安全性也更高。太赫茲技術(shù)在6G發(fā)展中具有良好的應用前景。
（二）智能超表面技術(shù)
智能超表面技術(shù)指利用人為編碼控制對電磁波信號進行智能調(diào)控的一種技術(shù)。通過調(diào)節(jié)電磁波的振幅和波長等信號輸入，創(chuàng)造出可控的電磁場，從而提供現(xiàn)實物質(zhì)世界與數(shù)字世界之間的通道。該技術(shù)通過調(diào)控無線信號傳播，打破無線信道不可控特性，進行三維空間中信號傳播方向的調(diào)控和干擾抑制，提升信號的強度和質(zhì)量。
智能超表面技術(shù)具有高性能、高效率、易推廣等特點，適用于擴展覆蓋范圍、抑制電磁干擾、提升傳輸自由度、解決無線通信中的覆蓋空洞問題、支持大規(guī)模連接、實現(xiàn)高精度定位感知等典型應用。智能超表面技術(shù)還能與多技術(shù)融合，具有極大的應用潛力，是實現(xiàn)未來通信感知一體化的關鍵技術(shù)；支持創(chuàng)建智能化的無線環(huán)境，引領新一代網(wǎng)絡技術(shù)更新，以快速適應不斷增長的移動通信需求。
（三）智能全息無線電技術(shù)
智能全息無線電技術(shù)在6G關鍵技術(shù)布局中也是重要方面，基于電磁波的全息干涉原理，對電磁空間進行動態(tài)重構(gòu)和實時準確控制，實現(xiàn)射頻全息到光學全息的映射。
智能全息無線電技術(shù)可應用于多個領域。在無線接入方面，能夠?qū)崿F(xiàn)比傳統(tǒng)技術(shù)更高的容量和更低的時延，如在高速列車、機場等場景中提供穩(wěn)定可靠的高速無線網(wǎng)絡服務。在智能工廠條件下，支持具有極大流量密度的無線工業(yè)通信系統(tǒng)，為工廠的自動化生產(chǎn)提供更加高效、智能的解決方案。在物聯(lián)網(wǎng)領域，可為物聯(lián)網(wǎng)終端設備提供精確導航定位、無線遠距離快充等服務，為智慧城市建設提供有力支持。智能全息無線電還可以通過無線通信特性實現(xiàn)可視成像和環(huán)境感知，準確構(gòu)建多變的通信環(huán)境，為電磁空間智能控制提供支持；基于微波光子天線陣列的相干光上變頻，可實現(xiàn)信號的超高相干性和高并行性，有利于信號直接在光域進行處理和計算，解決相關系統(tǒng)的功耗和時延問題。智能全息無線電技術(shù)作者6G物理層備選技術(shù)，將是6G標準制定的關鍵內(nèi)容之一。
（四）超大規(guī)模MIMO技術(shù)
超大規(guī)模MIMO技術(shù)通過增加天線數(shù)量、優(yōu)化接收機算法來提高系統(tǒng)容量和頻譜效率。得益于芯片和天線集成度的升級，大規(guī)模天線陣列的應用更為深入。引入新的材料、技術(shù)和功能后，超大規(guī)模MIMO技術(shù)可以利用更豐富的頻段資源，實現(xiàn)更高效的頻譜利用、更高的定位精度與能量效率、更全面靈活的網(wǎng)絡覆蓋范圍及模式。
超大規(guī)模MIMO具備波束調(diào)整的能力，可提供地面覆蓋和非地面覆蓋。未來超大規(guī)模MIMO將與環(huán)境更好地融合，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡覆蓋、多用戶容量等指標的大幅提高。分布式超大規(guī)模MIMO有利于構(gòu)造超大規(guī)模的天線陣列，網(wǎng)絡架構(gòu)趨近于無定形網(wǎng)絡，有利于獲得均勻一致的用戶體驗、更高的頻譜效率、更低的系統(tǒng)傳輸能耗。超大規(guī)模MIMO陣列具有極高的空間分辨力，能在復雜的無線通信環(huán)境中實現(xiàn)精準的三維定位。該技術(shù)的超高處理增益能有效補償高頻段的路徑損耗，在原有發(fā)射功率的條件下提升高頻段的通信距離和覆蓋范圍。引入人工智能后，可在信道探測、波束管理、用戶檢測等多個環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化。超大規(guī)模MIMO陣列將成倍提高6G頻譜效率，顯著增強6G的空間分辨能力。
（五）通信感知一體化
在信息實際處理過程中，同步實現(xiàn)感知和通信功能的通信技術(shù)被稱為通信感知一體化技術(shù)，可通過軟硬件資源或信息共享實現(xiàn)協(xié)同工作，有效提升硬件效率、信息處理效率、系統(tǒng)頻譜效率。相應設計理念就是將無線通信和感知功能在同一系統(tǒng)中實現(xiàn)并融合共生。通信系統(tǒng)借助硬件或信號處理部分來執(zhí)行各種感知服務，感知結(jié)果協(xié)助通信的連接和控制以增強通信效能和服務質(zhì)量。
在未來的6G網(wǎng)絡中，通信和感知功能將使無線系統(tǒng)具有感知物理世界的能力，利用感應器傳輸?shù)耐ㄐ判盘枌崿F(xiàn)感知功能，如目標的檢測、定位、識別、成像等。無線系統(tǒng)通過感知功能可以獲取周邊環(huán)境信息、高效分配通信資源、大幅提高通信效率，從而優(yōu)化用戶終端使用場景并提升用戶體驗。使用更高頻段的頻譜（如毫米波、太赫茲波）將進一步增強無線系統(tǒng)的周圍環(huán)境信息獲取能力，提高系統(tǒng)性能并創(chuàng)造更多應用。
五、6G標準化進程的發(fā)展建議
（一）加強6G關鍵技術(shù)自主創(chuàng)新，推動6G基礎產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展
在6G關鍵技術(shù)研究方面，我國與發(fā)達國家之間還有一定的差距。在6G的激烈競爭中，新一輪技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型顯得尤為關鍵。建議積極推動太赫茲、超大規(guī)模MIMO、智能超表面等6G關鍵技術(shù)研究，鼓勵高校、企業(yè)、科研院所深入?yún)⑴c。未來6G發(fā)展需要打破發(fā)達國家的技術(shù)和標準壟斷，推動6G產(chǎn)業(yè)基礎發(fā)展，可在政策層面強化對半導體材料、核心元器件等基礎產(chǎn)業(yè)的支持力度，為6G關鍵技術(shù)和標準化發(fā)展筑牢產(chǎn)業(yè)基礎。
（二）加快跨領域協(xié)同合作創(chuàng)新，制定6G關鍵技術(shù)標準體系
6G將在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、城市管理等領域進行深入應用。應加強跨行業(yè)、跨領域的協(xié)作，推動產(chǎn)業(yè)鏈上、下游協(xié)同創(chuàng)新，可采取設立研究中心、共同參與重大科技項目研發(fā)、組織行業(yè)聯(lián)盟等途徑，有效匯聚各方力量。在此基礎上，積累6G實際生產(chǎn)經(jīng)驗，共同推動6G核心技術(shù)探索與標準制定。6G技術(shù)將在區(qū)塊鏈、全息通信、算力網(wǎng)絡、人工智能、數(shù)字孿生等新場景技術(shù)支持下發(fā)揮重要作用，而這些新場景技術(shù)的標準化進程也將反向推動6G關鍵技術(shù)標準的制定。
（三）深化6G技術(shù)國際合作，構(gòu)建開放共贏全球產(chǎn)業(yè)生態(tài)
在6G研發(fā)過程中，僅依靠國內(nèi)的力量可能存在被孤立和邊緣化的風險。我國應團結(jié)各方力量，達成共識、深化合作，形成統(tǒng)一標準，確立合作伙伴關系。國內(nèi)的科研院所、高校、企業(yè)可積極參與3GPP、ITU等國際組織，在6G技術(shù)、規(guī)范、行業(yè)應用等方向開展民間合作，追求6G的全球統(tǒng)一標準和建設生態(tài)。在此基礎上，我國積極擴大6G國際交流中的影響力，進一步增進國際層面的協(xié)作，有效探索6G技術(shù)在歐洲、美國、日本、韓國等國家和地區(qū)的聯(lián)合應用，以此促進6G行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，構(gòu)建共同發(fā)展、合作開放的6G全球產(chǎn)業(yè)環(huán)境。
