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预见2022 | 从学术研究到愿景描绘,6G渐行渐近

时间:2022-01-21 17:46:56 | 来源:通信世界

编者按

通信世界全媒体推出“预见2022”ICT产业趋势系列报道,纵论产业趋势,共谋产业发展,为2022年ICT产业发展助力。本期特邀Strategy Analytics 杨光撰文,预测2022年6G发展态势,敬请关注!

5G渐上轨道

6G帷幕初开

2021年全球5G产业生态不断成熟,终端、网络、服务都取得了显著进展。根据StrategyAnalytics数据,全球5G终端出货量同比增长130%,占全球手机出货量之比超过1/3。随着更多的运营商开始利用中低频段扩展5G网络覆盖,5G人口覆盖率迅速上升,除中、韩之外,美、日、德、法、西班牙等发达市场的5G人口覆盖率也已达到或接近80%。在终端和网络发展推动之下,全球5G用户发展呈起飞之势,StrategyAnalytics预计,至2021年底全球5G用户数超过7.8亿,占全球蜂窝通信用户总数的9.5%。可以说,全球5G发展已经走上增长轨道,将在未来几年维持高速增长态势。StrategyAnalytics估计,至2026年全球5G用户和连接收入将达到蜂窝移动总用户数的36%、连接收入的57%,成为全球主流移动通信技术。

根据移动通信技术十年一代的历史发展规律,5G商用起步之时也就是6G研究开始之日,尤其在当前科技竞赛、大国博弈的背景之下,6G研究更是获得了超乎寻常的关注。随着2021年3月,ITU-RWP 5D工作组开始研究起草“IMTVision for 2030 and beyond”建议,面向6G的标准研究也正式拉开了帷幕。

2022年

6G从学术研究走向产业愿景的关键之年

在ITU-R启动6G愿景研究之前,国内国际学术界已就面向6G的新型无线通信技术进行了多年学术研究,逐渐提出了太赫兹通信、星地一体融合组网、带内全双工、智能超表面、内生智能空中接口与网络架构等一系列潜在关键技术。在这些学术研究成果被识别、采纳为6G关键技术之前,全球移动通信产业界首先需要就6G的产业愿景和技术需求达成共识,而2022年将是形成6G产业愿景的关键一年。图1为6G发展的大致时间表。

图1 6G发展的大致时间表图1 6G发展的大致时间表

(来源:5GIA,StrategyAnalytics)

为促进产业界合作伙伴进行广泛深入的交流讨论,推动产业共识的构建,各主要国家或地区均已推出相应的研究计划。

在我国,工信部已会同发改委、科技部指导产业界成立了IMT-2030(6G)推进组,该推进组是聚合我国产学研用力量、推动中国6G研究和开展国际交流与合作的主要平台,已于2021年6月发布了《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》。

欧盟则在2021年启动了6G研究的旗舰项目Hexa-X,其项目团队既包括诺基亚、爱立信、Orange、Telefonica、TIM等重量级通信公司,也包括西门子、英特尔等ICT技术巨头,以及大量欧洲大学和研究机构。在推动欧盟内6G技术研究的同时,Heta-X项目还将通过组织公共研讨会、编写联合白皮书和积极参与重大活动等方式,争取全球研究界、标准化机构和政策制定者之间的开放与合作。

日本政府已计划为6G研究与产业化建立总计超过500亿日元的研究基金,资助6G技术研究以及相关测试设施的开发与部署。日本还分别与美国和芬兰建立了6G研究的合作计划,计划于2026年开发6G核心技术,并于2030年开始6G商用部署。

韩国政府也计划于2021至2026年间为6G研究和产业化投入2000亿韩元资金,目标是于2026年开始非标准的6G原型部署,在2028至2030年间开始6G的商业部署。

美国国会众议院则在2021年12月通过了“未来网络法案”,要求FCC建立“6GTask Force”协调工业界、标准化组织以及联邦、州等各级政府,推动6G技术发展。

全球移动通信产业界,包括领先运营商和技术公司也均启动了6G技术研究,并纷纷发布6G研究白皮书或研究报告。可以预期,2022年将成为6G从学术研究走向产业愿景的关键之年。这一过程中,除产业界和学术界广泛深入地交流讨论,5G的规模发展,尤其是5G垂直行业应用的广泛部署,也将有助于产业界在部署实践中发现需求、凝聚共识。

移动通信代际演进

动力、惯性及挑战

在迎接5G规模发展,开始启动6G研究之时,我们也需要注意到移动通信的技术发展路径和产业生态格局正在发生历史性变化,可能对6G发展产生潜在影响。

自20世纪80年代初第一个蜂窝移动通信系统商用以来,通信网络技术,尤其是空中接口技术的发展一直是移动通信系统升级换代的主要驱动力。空中接口技术的进步是移动通信系统能力提升的关键,也成为移动通信代际更替的标志。在标准化工作正式启动之前,空中接口的关键技术往往经过了较长时间的研究积累,并已在产业界形成了基本的技术共识。例如,在第一版3GUMTS标准完成之前约十年,3G空中接口的核心技术CDMA即已开始现场技术试验;在4G标准制定之前,其核心技术OFDM、MIMO等也都经过了多年研究,学术界、产业界对其作为新一代移动通信系统的核心技术已形成基本共识。

图2 3G、4G和5G技术的发展历程图2 3G、4G和5G技术的发展历程

(来源:Orange)

市场需求也是促进移动通信系统升级换代的重要因素。历史经验表明,技术进步的步伐与市场需求的发展节奏如果能够充分吻合,就会显著加快新一代移动通信系统的推广普及速度。2G的发展恰逢移动语音通信业务走向普及,而4G技术则是在智能手机和移动互联网应用高速发展的背景之下提出的,这些都促成了2G和4G系统在全球市场的快速扩张和长期健康发展。

全球移动通信产业在几十年的发展中积累了巨大的发展惯性。移动通信技术是当今人类先进工程技术的结晶,需要信息通信理论、半导体技术、复杂软件系统等诸多领域的共同协作,需要巨额资金投入以支撑持续不断的技术研究和产品开发。而系统更新换代则是对这些研发投入进行商业变现的最好机会,行业领先公司希望通过快速持续的技术迭代,保持竞争优势、拖垮竞争对手,而新兴初创企业则寄望于关键技术的突破,能够颠覆现有产业格局。

全球移动通信行业正是在技术进步、市场需求以及行业发展惯性等诸多因素的共同作用之下,以十年一代的节奏一路行至5G,并开启了6G研究的帷幕。但是我们也必须看到,互联网产业的发展以及ICT技术的融合已使移动通信产业面对的市场格局和产业生态发生巨大变化,而移动通信的技术发展也面临着基础理论进步停滞的窘境,移动通信行业的发展正面对前所未有的挑战。

在最为核心的空中接口技术领域,4G、5G技术的频谱效率已经非常接近香农信息论确定的理论极限,虽然通过采用更高的频段、更大的带宽、更多的射频通道和天线单元等手段还可进一步提升系统性能,但也可能会付出相当大的工程代价,且应用场景存在较大局限。而其它潜在关键技术,多数仍处于学术研究阶段,尚未形成足够的产业共识。

另一方面,互联网产业的蓬勃发展在带动流量消费增长、不断对网络容量提出新要求的同时,也极大地抢占了消费者通信信息消费的份额、压缩了传统通信行业的市场空间,制约了通信行业的内生性增长能力。根据StrategyAnalytics预测,未来5年全球移动运营商在消费者市场的业务收入不但不会增长,还可能出现年均0.1%的下降。目前领先运营商纷纷寄望于垂直行业市场,期望扩展业务领域实现可持续增长。但我们也必须看到,垂直行业市场并不是所谓“蓝海”,电信运营商不但需要与传统行业的系统集成商竞争,也将遭遇以公有云厂商为代表的互联网巨头的强力竞争。当前,互联网巨头不但在资本市值方面对领先电信运营商形成碾压之势,在业务收入、静利润等方面均开始超越领先电信运营商,并保持着更高的增长速度。

未来十年内,这种趋势如果不发生显著变化,则必然会影响到电信运营商对新技术的长期投入能力以及对产业链的影响力。

以6G为契机

重新定义移动通信代际演进的目标

在经过五代、四十余年的高速发展之后,全球移动通信行业正面临着全新的产业生态环境,也将服务于更为广阔的社会经济目标。

当前,全球通信产业已普遍将自身定位为现代信息社会的基础设施底座,服务对象已从人与人之间的信息沟通,转变为千行百业的万物互联。对移动通信技术演进的需求不再仅仅来自传统的电信运营商,也包括了更为多样的垂直行业和社会组织,并需要与现代信息技术有更为紧密的交互与合作,同时还要更为安全、可靠、环境友好。如此多样化的需求必然对移动通信系统的定制化能力、灵活度和敏捷性提出更高的要求。另一方面,电信运营商服务垂直行业的实践已经表明,高度定制化和灵活多样的系统需求很容易推升运营商的经营成本,影响其盈利能力。所以,在向新一代移动通信系统的演进过程中,移动通信行业不但需要追求技术进步和性能增强,可能更要考虑如何提升系统的灵活度与敏捷性,也更要关注如何控制运营成本与环境影响。

这种情况下,移动通信产业界需要重申以用户为中心的“初心”,摆脱过去几十年间积累的发展惯性,将对更高、更快、更强的空中接口技术的追求,转变为以更为经济合理的方式,服务更为广泛的社会经济目标。为达到这样的目标,移动通信行业需要秉持更为开放的心态,打破既有的行业边界,吸纳行业用户广泛参与6G技术研究与标准化,并充分借鉴各行业,尤其是IT互联网行业的先进技术成果,促进实现ICT技术的紧密融合。可能只有如此,才能充分扩展6G产业空间,满足多重复杂需求,使6G成为未来互联社会的坚实底座。

本文作者

杨光杨光

Strategy Analytics

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