苑朋彬，丁樹芹，吳 思

（1.中國科學(xué)技術(shù)信息研究所，北京 100038；2.北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部，北京 100191）

6G即第六代移動(dòng)通信系統(tǒng)，是繼5G后的下一代移動(dòng)通信技術(shù)。相對于5G技術(shù)，6G技術(shù)在連接速率、密度、時(shí)延、頻譜效率、能量效率等多個(gè)性能指標(biāo)方面均有很大的提升。隨著2021年5G商用進(jìn)入快車道，面向2030的6G技術(shù)已經(jīng)成為全球競爭焦點(diǎn)和研發(fā)熱點(diǎn)。

以美國、歐盟等為代表的國家和地區(qū)分別啟動(dòng)6G相關(guān)研發(fā)計(jì)劃，制定相關(guān)研發(fā)行動(dòng)，部署相關(guān)研究工作，如美國電信產(chǎn)業(yè)解決方案聯(lián)盟（ATIS）成立Next G聯(lián)盟，促進(jìn)6G技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化和市場化；歐盟建立智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)合作關(guān)系（SNS），實(shí)施6G研究和創(chuàng)新計(jì)劃。中國高度重視6G技術(shù)的發(fā)展，2021年在《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年（2021—2025年）規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》的《加快建設(shè)新型基礎(chǔ)設(shè)施》一節(jié)中提到要前瞻布局6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)儲備[1]。

美國、歐盟、中國是世界前三大經(jīng)濟(jì)體，梳理近3年美國和歐盟6G技術(shù)的主要研發(fā)行動(dòng)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和做法，進(jìn)而結(jié)合中國實(shí)踐，可為面向2030年的6G技術(shù)發(fā)展提供決策支持。

1 6G技術(shù)介紹

6G將引入新的愿景、性能指標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用場景，滿足多種網(wǎng)絡(luò)接入方式和實(shí)現(xiàn)空天海地一體化覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵性能指標(biāo)的優(yōu)化和相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新。（1）6G網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)泛在、智能連接愿景，實(shí)現(xiàn)空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)的泛在無縫連接，實(shí)現(xiàn)多通信感知計(jì)算一體化智能連接等[2]。（2）6G技術(shù)在連接速率（用戶體驗(yàn)速率提升到5G 網(wǎng)絡(luò)的10倍以上）、密度（連接密度提升至5G網(wǎng)絡(luò)的10倍）、時(shí)延（時(shí)延縮短近90%）、頻譜效率（比5G時(shí)代提高3到5倍）、能量效率（提高至5G網(wǎng)絡(luò)的100倍以上）等多個(gè)性能指標(biāo)方面均有很大的提升。（3）6G關(guān)鍵使能技術(shù)可分為無線空口使能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)使能技術(shù)、新物理維度使能技術(shù)等多方面[3]。（4）6G可應(yīng)用于擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）、數(shù)字孿生、智慧車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等多應(yīng)用場景[4]。

2 6G研發(fā)進(jìn)度安排

聯(lián)合國主管信息通信技術(shù)事務(wù)的專門機(jī)構(gòu)國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）和電信標(biāo)準(zhǔn)組織第三代合作伙伴項(xiàng)目（3GPP）針對6G研發(fā)均做出了一定的計(jì)劃安排：

（1）2020年2月，國際電信聯(lián)盟在瑞士日內(nèi)瓦召開的第34次國際電信聯(lián)盟工作組會議上，正式啟動(dòng)面向2030年及未來的研究工作。此次會議明確了截止到2023年底的國際電信聯(lián)盟6G早期研究的時(shí)間表，具體包括完成技術(shù)趨勢研究報(bào)告（2020年6月）、未來技術(shù)愿景建議書（2023年6月）等計(jì)劃安排[5]。同時(shí)，國際電信聯(lián)盟早在2019年的世界移動(dòng)通信大會（WRC-2019）上，就已經(jīng)部署下一步工作安排，計(jì)劃在2023年底的世界無線電通信大會（WRC-2023）上正式討論6G頻譜需求，并在2027年底完成6G頻譜分配。

（2）第三代合作伙伴項(xiàng)目計(jì)劃于2023年開啟對于6G的研究，并將在2025年下半年開始對6G技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，2028年下半年將有6G設(shè)備產(chǎn)品面世，到2030年將凍結(jié)R23標(biāo)準(zhǔn)版本[6]。

全球6G技術(shù)競爭已經(jīng)拉開帷幕，盡管當(dāng)前美國、歐盟和中國還沒有制定出詳細(xì)的6G發(fā)展路線圖，但就6G商用化進(jìn)程而言，全球基本已經(jīng)達(dá)成初步共識，即在2030年左右實(shí)現(xiàn)商用。

3 6G主要研發(fā)行動(dòng)

3.1 美國主要6G研發(fā)行動(dòng)

3.1.1 美國電信產(chǎn)業(yè)解決方案聯(lián)盟成立Next G聯(lián)盟，推進(jìn)6G技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化和市場化

2020年10月，美國電信產(chǎn)業(yè)解決方案聯(lián)盟成立Next G聯(lián)盟（又稱6G聯(lián)盟），Next G聯(lián)盟由產(chǎn)業(yè)界（蘋果公司、AT&T公司等）和學(xué)術(shù)界（哥倫比亞大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)研究所、北卡羅來納大學(xué)等）共60個(gè)機(jī)構(gòu)組成，聯(lián)盟工作內(nèi)容涵蓋技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化和市場化等全過程。該聯(lián)盟旨在通過私人部門產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的力量，在未來10年內(nèi)提升北美無線技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)地位。

Next G聯(lián)盟主要開展以下工作：（1）制定6G發(fā)展技術(shù)路線圖，確保北美在全球6G方面的領(lǐng)先位置。（2）確定優(yōu)先發(fā)展事項(xiàng)，影響政府資金使用和促進(jìn)政府行動(dòng)。（3）制定戰(zhàn)略和實(shí)施計(jì)劃，促進(jìn)6G技術(shù)快速市場化[7]。

3.1.2 政府與產(chǎn)業(yè)界聯(lián)合啟動(dòng)彈性和智能下一代系統(tǒng)（RINGS）計(jì)劃，資助學(xué)術(shù)界開展基礎(chǔ)性項(xiàng)目研究

2021年6月，美國國家科學(xué)基金會、商務(wù)部、國防部與產(chǎn)業(yè)界（蘋果、愛立信、谷歌、IBM、英特爾、微軟、諾基亞、高通公司、VMware等9家企業(yè)）共同發(fā)起彈性和智能下一代系統(tǒng)計(jì)劃，該計(jì)劃旨在增強(qiáng)6G、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、未來版本W(wǎng)iFi的彈性和可擴(kuò)展性，加速下一代無線移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)、傳感和計(jì)算系統(tǒng)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。

彈性和智能下一代系統(tǒng)計(jì)劃由政府和產(chǎn)業(yè)界共同投資4 000萬美元，計(jì)劃資助數(shù)量約36～48項(xiàng)，項(xiàng)目周期3年，重點(diǎn)資助學(xué)術(shù)界基礎(chǔ)性研究項(xiàng)目，資助研究方向?yàn)椋海?）彈性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具體涉及網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)方法、智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)管理方法、無人工干預(yù)的自治網(wǎng)絡(luò)等方向。（2）網(wǎng)絡(luò)使能研究，具體涉及射頻、信號電路、天線和組件的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)、新型頻譜管理方法、設(shè)備-邊緣-云連續(xù)體的可擴(kuò)展性等方向[8]。

3.2 歐盟主要6G研發(fā)行動(dòng)

3.2.1 歐盟委員會建立智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)合作關(guān)系，實(shí)施6G研究和創(chuàng)新計(jì)劃

2021年3月歐盟委員會與歐洲5G基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)會（5GIA）建立智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（Smart Network Service，SNS）合作關(guān)系，旨在確保歐洲在開發(fā)和部署5G、6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和服務(wù)方面的領(lǐng)先地位。

智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)合作關(guān)系獲得了2021—2027年預(yù)算期內(nèi)歐盟研發(fā)框架計(jì)劃“地平線歐洲計(jì)劃”和產(chǎn)業(yè)界共計(jì)18億歐元的共同投資（歐盟和產(chǎn)業(yè)界各出資9億歐元），用于開展以下工作：（1）通過實(shí)施相關(guān)的研究和創(chuàng)新計(jì)劃，在2025年左右完成6G框架研究和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，為 6G 早期市場化做好準(zhǔn)備，確保歐洲掌握6G技術(shù)主導(dǎo)權(quán)。（2）促進(jìn)歐洲5G部署，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會的數(shù)字化和綠色化轉(zhuǎn)型[9]。

3.2.2 產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界聯(lián)合啟動(dòng)Hexa-X項(xiàng)目，開展6G系統(tǒng)架構(gòu)研究

2021年1月，歐洲產(chǎn)業(yè)界（諾基亞、愛立信等）、學(xué)術(shù)界（奧盧大學(xué)、比薩大學(xué)等）共25個(gè)機(jī)構(gòu)共同發(fā)起6G研究旗艦項(xiàng)目Hexa-X項(xiàng)目，項(xiàng)目周期3年，旨在通過研究6G系統(tǒng)使能架構(gòu)，打通物理世界、數(shù)字世界和人類世界。

Hexa-X項(xiàng)目與其他8個(gè)6G應(yīng)用研究項(xiàng)目獲得了歐盟研發(fā)框架計(jì)劃“歐盟地平線 2020 研究和創(chuàng)新計(jì)劃”共計(jì)6 000萬歐元的投資。Hexa-X項(xiàng)目主要開展以下幾方面基礎(chǔ)研究：（1）基于高頻、高分辨率定位傳感的全新無線電研究，具體涉及關(guān)鍵使能技術(shù)評估、無線電技術(shù)發(fā)展路線圖、硬件波形設(shè)計(jì)與定位傳感新方法等。（2）人工智能驅(qū)動(dòng)的空口設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)管理研究，具體涉及人工智能技術(shù)對空口設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)管理方面的影響評估、人工智能驅(qū)動(dòng)的空口設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)管理新方法和算法等。（3）基于網(wǎng)絡(luò)分解和動(dòng)態(tài)可靠性的6G網(wǎng)絡(luò)使能研究，具體涉及智能、靈活、高效的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，極端環(huán)境下提升網(wǎng)絡(luò)性能的新方法等方向。其他8個(gè)應(yīng)用研究項(xiàng)目針對智能連接場景開展研究，研究方向分別為智能無線通信、智能邊緣計(jì)算平臺、智能網(wǎng)絡(luò)、智能連接平臺、智能資源管理、智能無線連接技術(shù)、智能連接環(huán)境、新型軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器等方面[10]。

3.3 中國主要6G研發(fā)行動(dòng)

3.3.1 政府部門成立IMT-2030（6G）推進(jìn)組，推動(dòng)6G技術(shù)研發(fā)工作部署

中國政府部門從2019年開始進(jìn)行6G戰(zhàn)略部署，工業(yè)和信息化部聯(lián)合科學(xué)技術(shù)部、發(fā)展和改革委員會等部門成立IMT-2030推進(jìn)組，推進(jìn)6G研發(fā)工作實(shí)施。此外科學(xué)技術(shù)部牽頭聯(lián)合發(fā)展和改革委員會、教育部等部委成立國家6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組（政府部門聯(lián)合組成）和總體專家組（學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界專家代表組成）。

IMT-2030推進(jìn)組將重點(diǎn)開展以下三方面工作：（1）明確6G愿景需求和業(yè)務(wù)應(yīng)用場景。在5G技術(shù)成功商用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升性能。（2）開展6G關(guān)鍵技術(shù)研究。聚焦6G關(guān)鍵核心技術(shù)，在芯片、新材料等方面支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展。（3）加強(qiáng)全球合作。加強(qiáng)全球范圍內(nèi)6G推進(jìn)組織、企業(yè)、高?？蒲性核g的交流合作，推動(dòng)形成全球統(tǒng)一的6G標(biāo)準(zhǔn)[11]。

3.3.2 科學(xué)技術(shù)部制定國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，重點(diǎn)支持6G技術(shù)前期基礎(chǔ)研究

2021年5月，科學(xué)技術(shù)部制定國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 “多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)與通信”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目，項(xiàng)目周期不超過4年。該項(xiàng)目目標(biāo)之一是鞏固中國在移動(dòng)通信領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。開展5G 演進(jìn)及6G 技術(shù)的前期研究，開展天地一體化技術(shù)的先導(dǎo)研究，使中國成為6G 技術(shù)、系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的全球引領(lǐng)者。

該項(xiàng)目圍繞多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)、新一代無線通信、超寬帶光通信3 個(gè)技術(shù)方向，擬啟動(dòng)10 項(xiàng)任務(wù)，政府出資2.64 億元（其中共性技術(shù)類項(xiàng)目配套經(jīng)費(fèi)與國撥經(jīng)費(fèi)比例不低于1∶1）。其中6G方向啟動(dòng)兩項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)：（1）6G 通信-感知-計(jì)算融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，具體涉及融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、融合技術(shù)、多維信息感知和數(shù)據(jù)處理機(jī)制、干擾管理技術(shù)、資源管理、實(shí)時(shí)/智能/綠色的算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。（2）6G 超低時(shí)延超高可靠大規(guī)模無線傳輸技術(shù)，具體涉及無線傳輸理論研究、信道容量表征、跨域協(xié)調(diào)及適配技術(shù)、多域資源的協(xié)同和調(diào)度技術(shù)、接入與多連接技術(shù)、無線空口技術(shù)[12]。

4 6G研發(fā)行動(dòng)特點(diǎn)對比

總體來看，美國、歐盟、中國均已成立研發(fā)推進(jìn)組織，制定研發(fā)項(xiàng)目，共同推進(jìn)6G技術(shù)研發(fā)，在研發(fā)行動(dòng)主導(dǎo)、研發(fā)資助模式、研發(fā)內(nèi)容等方面均形成了一定的特點(diǎn)。

研發(fā)行動(dòng)關(guān)鍵推動(dòng)者方面，政府主導(dǎo)，產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界積極參與是當(dāng)前技術(shù)研發(fā)的主要模式。中國政府成立6G研發(fā)推進(jìn)組，并整合學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界力量成立總體專家組；歐盟委員會與歐洲5G基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)會（該協(xié)會包括產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界）建立智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)合作關(guān)系，其中政府在研發(fā)計(jì)劃中起主導(dǎo)型作用，并且積極調(diào)動(dòng)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界力量，參與相關(guān)工作。值得注意的是，目前美國6G研發(fā)行動(dòng)主要以私營部門為主導(dǎo)，私營部門電信產(chǎn)業(yè)解決方案聯(lián)盟成立Next G聯(lián)盟，整合產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界力量提升北美在全球無線領(lǐng)域的影響力。

研發(fā)資助方面，政府與產(chǎn)業(yè)界共同出資是當(dāng)前技術(shù)研發(fā)資助的主要模式。中國政府制定重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，明確提出配套經(jīng)費(fèi)和國撥經(jīng)費(fèi)比例不低于1∶1；美國政府和產(chǎn)業(yè)界聯(lián)合啟動(dòng)彈性和智能下一代系統(tǒng)計(jì)劃，共同投資4 000萬美元（雙方等額出資）；歐盟成立合作伙伴關(guān)系，歐盟政府和產(chǎn)業(yè)界共同出資18億歐元（雙方等額出資）。在出資模式上，上述國家均注重政府與社會資本相結(jié)合，共同為6G技術(shù)發(fā)展提供研發(fā)支持。

研發(fā)內(nèi)容方面，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和無線傳輸系統(tǒng)是當(dāng)前技術(shù)研發(fā)的主要內(nèi)容。中國啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)、無線傳輸技術(shù)方向重點(diǎn)專項(xiàng)研究；美國彈性和智能下一代系統(tǒng)計(jì)劃啟動(dòng)彈性網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)使能技術(shù)方向研究；歐盟Hexa-X項(xiàng)目啟動(dòng)全新無線電、人工智能驅(qū)動(dòng)無線空口和網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)使能技術(shù)方向研究。上述研究均注重網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和無線傳輸系統(tǒng)方面研究，并強(qiáng)調(diào)人工智能在未來6G技術(shù)中的應(yīng)用。

5 6G研發(fā)行動(dòng)啟示

本文通過梳理美國、歐盟和中國近3年的6G主要研發(fā)行動(dòng)，從研發(fā)行動(dòng)主導(dǎo)方面、研發(fā)資助方面、研發(fā)內(nèi)容方面，多角度對比研發(fā)行動(dòng)特點(diǎn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和做法。針對當(dāng)前現(xiàn)狀，得到以下三點(diǎn)啟示。

要加強(qiáng)戰(zhàn)略頂層設(shè)計(jì)，制定詳細(xì)的6G發(fā)展路線圖。6G技術(shù)發(fā)展涉及技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)化和市場化等全生命周期過程。針對6G技術(shù)發(fā)展路線圖，國際電信聯(lián)盟和第三代合作伙伴項(xiàng)目均已制定相關(guān)的研究計(jì)劃表，美國、歐盟也積極成立相關(guān)研究組織，推動(dòng)6G技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化。6G發(fā)展涉及多個(gè)層面，要積極借鑒現(xiàn)有5G發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)，制定更加詳細(xì)的6G技術(shù)發(fā)展路線，在戰(zhàn)略層面上擴(kuò)大優(yōu)勢。

要重視整合政府、產(chǎn)業(yè)界（企業(yè)、組織等）、學(xué)術(shù)界（科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)等）多方力量，合作發(fā)展6G技術(shù)。要重視構(gòu)建6G研發(fā)生態(tài)，積極借助聯(lián)盟力量，搭建政府-產(chǎn)業(yè)界-學(xué)術(shù)界合作伙伴關(guān)系，凝聚各方優(yōu)勢，多方資助，合力開展項(xiàng)目研究；并且要積極投入國際事務(wù)，加強(qiáng)與國外相關(guān)組織聯(lián)系，積極參與國際6G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，為推動(dòng)全球6G發(fā)展做出中國貢獻(xiàn)。

要重視搭建產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，打通6G成果轉(zhuǎn)化全鏈條。6G研發(fā)涉及基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、試驗(yàn)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化等過程，需要一個(gè)良好的研發(fā)生態(tài)支撐。在推進(jìn)6G技術(shù)研發(fā)過程中，一方面應(yīng)加強(qiáng)6G研發(fā)中的基礎(chǔ)研究，如新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、全新無線傳輸系統(tǒng)使能技術(shù)，以及人工智能在新一代通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用；另一方面應(yīng)該推動(dòng)相關(guān)技術(shù)落地，通過試驗(yàn)開發(fā)等手段，促進(jìn)核心技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，持續(xù)推動(dòng)6G產(chǎn)業(yè)化?！?/p>