研發取得重要突破，6G通信技術離我們越來越近了......

近日，中國航天科工二院25所在京完成國內首次太赫茲軌道角動量的實時無線傳輸通信實驗。根據中國航天科工二院25所報道，此次實驗利用高精度螺旋相位板天線在110GHz頻段實現4種不同波束模態，通過4模態合成在10GHz的傳輸帶寬上完成100Gbps無線實時傳輸，最大限度提升了帶寬利用率。

要知道的是，太赫茲通信作為新型頻譜技術，可提供更大傳輸帶寬，滿足更高速率的傳輸需求，逐漸成為6G通信關鍵技術之一，因此此項突破將為我國6G通信技術發展提供重要保障和支撐。

按照目前研發進程和規劃，2030年，6G就有望進入商用階段。

01、從1G到6G

通信網絡更替是基于什么？

每一代通信網絡建設可大致分為愿景收集、技術研究、標準化、試驗驗證、專利化、產業化幾個關鍵階段。

（1）愿景收集：基于現有通信技術，并結合相關領域的發展趨勢，對下一代通信網絡的設想。目標應當是滿足下一個通信周期的信息社會需求，滿足現有通信網絡需要進一步提升的需求。（2）技術研究：確定潛在關鍵候選技術特性，對相關候選技術特性進行分析和解讀，通信廠商啟動技術研發試驗。（3）標準化：國際移動通信標準化組織正式發布并凍結新一代移動通信獨立組網標準。（4）試驗驗證：包括運營商和設備商在內的通信廠商共同合作并分配各自細分任務，完成技術方案和系統等關鍵驗證。（5）專利化：通信廠商就各自細分研究領域的核心技術專利化。（6）產業化：新一代通信技術正式商用，新一代終端及服務投入使用。

一直以來，國內優秀通信廠商突破國外廠商的技術壁壘，使得中國技術與產品與全球接軌，加上國內擁有從基站、傳輸網、光通信到終端極為完善的通信產品線，實現通信全產業鏈的崛起，使得國內企業在標準制定上的話語權提升，也縮短了我國商用起步與國際領先的時間差距。中國逐漸迎來了從1G落后、2G跟隨、3G突破、4G并跑，到5G領先可期的通信領域全產業鏈發展機遇。

當下時點，行業標準、雙碳安全、產業模式等多重因素正推動我國新一代移動網絡發展，6G或在2030年迎來規?；逃?。

自從2021年6月我國發布了《6G總體愿景與潛在關鍵技術》白皮書以來，我國在6G技術的研發和布局方面取得了快速進展。根據2023年1月發布的《關于推動能源電子產業發展的指導意見》，到2030年，新一代信息技術如5G/6G、先進計算、人工智能、工業互聯網等將廣泛應用于能源領域。

2023年3月，在國新辦主題新聞發布會上，工信部部長表示將研究制定未來產業發展行動計劃，加快人形機器人的布局，并全面推進6G技術的研發。在2023年全國兩會上，部長再次強調要加強國際合作，加快6G技術的研發進程。

在6G研發時間表和進程中，目前還處于早期研發階段。根據中國聯通董事長劉烈宏3月初在中國聯通2022年度業績說明會上的交流，到2025年，通過全行業的共同努力，將確定6G的愿景和主要應用場景，并開展6G的早期的關鍵技術的研究。

在2025年以后將轉入到6G的關鍵技術的突破階段，到2028年左右進入到6G的規?；逃卯a品的研發階段，預計到2030年，6G開始正式商用。

6G標準化時間表 數據來源:《6G:無線通信新征程》

02?、空天地一體化網絡

6G時代的首要巨變

首先，空天地一體化網絡將是6G網絡的核心趨勢，衛星互聯網在6G研發中將獲重點發展。

此前從1G到5G，移動通信網絡覆蓋主要依靠基站增加實現。傳統移動通信技術主要依靠地面固定的蜂窩基站實現網絡覆蓋范圍的擴大。但根據2022年世界5G大會上中國信科集團副總經理陳山枝表示，全球現有的移動通信網絡只覆蓋了陸地表面的20%、地球總面積的6%。對于未實現信號覆蓋的地域，使用地面基站的方案并不可行，一方面由于人口稀少缺乏經濟性，另一方面在海洋、森林、沙漠等地區受地形限制無法建設。

全球5G覆蓋分布圖 資料來源：OOKLA

為突破4G、5G移動通信受地形限制的缺點，構建全球無縫覆蓋的星地融合立體網絡已成為當前國際討論的熱點和未來趨勢，星地融合網絡以地面網絡為基礎、以衛星網絡為延伸，覆蓋太空、空中、陸地、海洋等自然空間，為天基、空基、陸基等各類用戶的活動提供信息保障。

空天地海一體化網絡場景圖 資料來源：《空天地海一體化網絡體系架構與網絡切片技術》付書航等（2021）

包括3GPP和ITU在內的國際組織已經成立了相應的工作組開展星地融合的標準化研究，我國通信標準化協會也于2019年成立了航天通信技術工作委員會開展星地一體化的研究工作。

其中，3GPP立項的非地面網絡（NTN）致力于將衛星通信與5G網絡融合，以實現更廣闊的覆蓋滿足用戶接入服務需求。5GNTN標準化持續演進，ITU6G標準規劃已初步成型，這些均為面向6G的星地融合奠定了技術基礎。

當前低軌星座方案為衛星互聯網建設的主要方案，海內外星座建設將邁入高峰時期。

為實現基本的通信、導航、遙感功能，各國通常發射少量性能強大的大衛星到中高軌道以規避由于質量過大在低軌道運行時所存在的被拽入大氣層的風險，并實現廣覆蓋。不過，中高軌衛星雖然具有壽命長（約15年）、單星容量大等優勢，但由于其軌道離地面的物理距離過長，因此無法提供低時延通信，并且無法實現全域覆蓋。

而單體壽命較短（5-10年）、單星容量較小的低軌小衛星，卻能受益于低軌道離地面的距離更短帶來更低傳輸時延，以及大規模布網帶來的總容量提升而成為主流選擇。

從發展階段看，隨著衛星產品向高通量轉變，衛星互聯網已從上世紀末的窄帶通信步入至寬帶互聯網時代，并逐漸與地面通信網絡融合，涌現出以“Starlink”、“OneWeb”為代表的企業主導的新型衛星互聯網星座。

03?、通信速率百倍增長

6G帶寬繼續大幅提升

6G相比5G，帶寬仍有望大幅提升，6G的通信速率或將達到1Tbps，最高達到5G的100倍。

從2G到6G，每一代的移動通信都以帶寬擴展為目標，通信帶寬的增加意味著信道容量的增加，以支持更大的通信速率。提升帶寬主要通過兩種路徑：一是載波頻率的提升，5G首次將移動通信技術拓展到了24GHz至50GHz的毫米波頻段，未來6G要實現比5G更高的速率和更大的帶寬，有望在太赫茲頻段進行開墾；二是頻譜利用率的提升，6G階段或將應用超大規模MIMO以及新的調制解調技術，以實現更高的頻譜效率。

首先在載波頻率提升方面，根據IMT-2030(6G)推進組2021年9月發布的《太赫茲通信技術研究報告》，太赫茲波是指頻率在0.1~10THz(波長為3000～30μm)范圍內的電磁波。太赫茲通信是指以太赫茲波的電磁波作為通信載波實現無線通信的技術。

由于太赫茲頻段有超大帶寬的頻譜資源可以利用，支持超大速率的無線通信，因此太赫茲頻段被認為是未來6G的太比特每秒（Tbps）通信速率的重要空口技術備選方案，在全息通信、微小尺寸通信、超大容量數據回傳、短距超高速傳輸等場景中有望得到應用。

同時，利用太赫茲通信信號的超大帶寬的特點，進行網絡或終端設備的高精度定位和高分辨率感知成像，也是太赫茲通信應用的擴展方向；太赫茲頻段的豐富的光譜信息和無損檢測能力與太赫茲通信技術結合，也是6G感知-通信一體化發展的一個重大趨勢。

其次在提升頻譜利用率方面，由于傳播衰減損耗會隨頻率的增加而增大，而大規模甚至超大規模天線系統可以有效地克服太赫茲頻段帶來的非常嚴重的傳輸衰減，未來太赫茲通信系統有望采用超大規模MIMO技術來實現室外或較遠距離的增強覆蓋，在高頻高速的同時實現6G時代的空天地海一體化通信的應用場景。

超大規模MIMO是大規模MIMO技術的進一步演進升級，可以提供很大的空間分集，通過深度挖掘空間維度資源提升通信網絡容量，將成為提升6G移動通信系統頻譜效率和網絡容量的關鍵技術。

根據IMT-2030(6G)推進組2022年9月發布的《超大規模MIMO技術研究報告》，超大規模MIMO具備在三維空間內進行波束調整的能力，從而在提供地面覆蓋之外，還可以提供非地面覆蓋，如覆蓋無人機、民航客機甚至低軌衛星等。超大規模MIMO技術可以在更加多樣的頻率范圍內實現更高的頻譜效率、更廣更靈活的網絡覆蓋、更高的定位精度和更高的能量效率。

太赫茲超大規模MIMO傳播信道 資料來源:IMT-2030(6G)推進組《太赫茲通信技術研究報告》(2021年9月)

04?、產業鏈相關企業有哪些？

首先是在過去肩負打造數字底座重任的中國電信、中國移動、中國聯通三大運營商。未來通信行業在數字經濟時代將進一步完善信息和算力基建，保障數字基座合理建設和信息高可靠傳輸，并在此基礎上，通過自身能力延伸，為行業和企業數字化轉型賦能，因此此類企業仍將在在信息服務、數據安全、企業專網、數字化解決方案等各領域發揮自身優勢。

同時，涉及PON設備、網絡設備、無線基站、PCB環節的老牌通信制造業龍頭中興通訊，參與網絡運維、網絡規劃與設計的海格通信依舊會被市場大量關注。

此外便是空天地一體化網絡前的低軌衛星互聯網建設。衛星互聯網產業鏈主要包括衛星制造、火箭發射、地面設備及衛星運營四大環節，各環節將根據組網節奏自上而下受益。

衛星制造環節技術壁壘最高，組網前期優先受益衛星發射增量需求。通信衛星的主要包括衛星平臺和有效載荷兩部分，其中有效載荷是衛星的功能系統，由轉發器及天線兩部分構成。

機構認為，衛星互聯網的產業鏈成熟度持續提升，行業邁入實質性加速階段，預計未來產業相關催化會更加密集，重視像鋮昌科技、國博電子、武漢凡谷等一些制造環節細分領域企業。

我國6G產業鏈 資料來源：賽迪智庫