研发取得重要突破，6G通信技术离我们越来越近了......

(资料图片仅供参考)

近日，中国航天科工二院25所在京完成国内首次太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验。根据中国航天科工二院25所报道，此次实验利用高精度螺旋相位板天线在110GHz频段实现4种不同波束模态，通过4模态合成在10GHz的传输带宽上完成100Gbps无线实时传输，最大限度提升了带宽利用率。

要知道的是，太赫兹通信作为新型频谱技术，可提供更大传输带宽，满足更高速率的传输需求，逐渐成为6G通信关键技术之一，因此此项突破将为我国6G通信技术发展提供重要保障和支撑。

按照目前研发进程和规划，2030年，6G就有望进入商用阶段。

从1G到6G 通信网络更替是基于什么？

每一代通信网络建设可大致分为愿景收集、技术研究、标准化、试验验证、专利化、产业化几个关键阶段。

愿景收集：基于现有通信技术，并结合相关领域的发展趋势，对下一代通信网络的设想。目标应当是满足下一个通信周期的信息社会需求，满足现有通信网络需要进一步提升的需求。（2）技术研究：确定潜在关键候选技术特性，对相关候选技术特性进行分析和解读，通信厂商启动技术研发试验。（3）标准化：国际移动通信标准化组织正式发布并冻结新一代移动通信独立组网标准。（4）试验验证：包括运营商和设备商在内的通信厂商共同合作并分配各自细分任务，完成技术方案和系统等关键验证。（5）专利化：通信厂商就各自细分研究领域的核心技术专利化。（6）产业化：新一代通信技术正式商用，新一代终端及服务投入使用。

一直以来，国内优秀通信厂商突破国外厂商的技术壁垒，使得中国技术与产品与全球接轨，加上国内拥有从基站、传输网、光通信到终端极为完善的通信产品线，实现通信全产业链的崛起，使得国内企业在标准制定上的话语权提升，也缩短了我国商用起步与国际领先的时间差距。中国逐渐迎来了从1G落后、2G跟随、3G突破、4G并跑，到5G领先可期的通信领域全产业链发展机遇。

当下时点，行业标准、双碳安全、产业模式等多重因素正推动我国新一代移动网络发展，6G或在2030年迎来规模化商用。

自从2021年6月我国发布了《6G总体愿景与潜在关键技术》白皮书以来，我国在6G技术的研发和布局方面取得了快速进展。根据2023年1月发布的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，到2030年，新一代信息技术如5G/6G、先进计算、人工智能、工业互联网等将广泛应用于能源领域。

2023年3月，在国新办主题新闻发布会上，工信部部长表示将研究制定未来产业发展行动计划，加快人形机器人的布局，并全面推进6G技术的研发。在2023年全国两会上，部长再次强调要加强国际合作，加快6G技术的研发进程。

在6G研发时间表和进程中，目前还处于早期研发阶段。根据中国联通董事长刘烈宏3月初在中国联通2022年度业绩说明会上的交流，到2025年，通过全行业的共同努力，将确定6G的愿景和主要应用场景，并开展6G的早期的关键技术的研究。

在2025年以后将转入到6G的关键技术的突破阶段，到2028年左右进入到6G的规模化商用产品的研发阶段，预计到2030年，6G开始正式商用。

6G标准化时间表数据来源：《6G：无线通信新征程》

空天地一体化网络 6G时代的首要巨变

首先，空天地一体化网络将是6G网络的核心趋势，卫星互联网在6G研发中将获重点发展。

此前从1G到5G，移动通信网络覆盖主要依靠基站增加实现。传统移动通信技术主要依靠地面固定的蜂窝基站实现网络覆盖范围的扩大。但根据2022年世界5G大会上中国信科集团副总经理陈山枝表示，全球现有的移动通信网络只覆盖了陆地表面的20%、地球总面积的6%。对于未实现信号覆盖的地域，使用地面基站的方案并不可行，一方面由于人口稀少缺乏经济性，另一方面在海洋、森林、沙漠等地区受地形限制无法建设。

全球5G覆盖分布图资料来源：OOKLA

为突破4G、5G移动通信受地形限制的缺点，构建全球无缝覆盖的星地融合立体网络已成为当前国际讨论的热点和未来趋势，星地融合网络以地面网络为基础、以卫星网络为延伸，覆盖太空、空中、陆地、海洋等自然空间，为天基、空基、陆基等各类用户的活动提供信息保障。

空天地海一体化网络场景图资料来源：《空天地海一体化网络体系架构与网络切片技术》付书航等（2021）

包括3GPP和ITU在内的国际组织已经成立了相应的工作组开展星地融合的标准化研究，我国通信标准化协会也于2019年成立了航天通信技术工作委员会开展星地一体化的研究工作。

其中，3GPP立项的非地面网络（NTN）致力于将卫星通信与5G网络融合，以实现更广阔的覆盖满足用户接入服务需求。5GNTN标准化持续演进，ITU6G标准规划已初步成型，这些均为面向6G的星地融合奠定了技术基础。

当前低轨星座方案为卫星互联网建设的主要方案，海内外星座建设将迈入高峰时期。

为实现基本的通信、导航、遥感功能，各国通常发射少量性能强大的大卫星到中高轨道以规避由于质量过大在低轨道运行时所存在的被拽入大气层的风险，并实现广覆盖。不过，中高轨卫星虽然具有寿命长（约15年）、单星容量大等优势，但由于其轨道离地面的物理距离过长，因此无法提供低时延通信，并且无法实现全域覆盖。

而单体寿命较短（5-10年）、单星容量较小的低轨小卫星，却能受益于低轨道离地面的距离更短带来更低传输时延，以及大规模布网带来的总容量提升而成为主流选择。

从发展阶段看，随着卫星产品向高通量转变，卫星互联网已从上世纪末的窄带通信步入至宽带互联网时代，并逐渐与地面通信网络融合，涌现出以“Starlink”、“OneWeb”为代表的企业主导的新型卫星互联网星座。

通信速率百倍增长 6G带宽继续大幅提升

6G相比5G，带宽仍有望大幅提升，6G的通信速率或将达到1Tbps，最高达到5G的100倍。

从2G到6G，每一代的移动通信都以带宽扩展为目标，通信带宽的增加意味着信道容量的增加，以支持更大的通信速率。提升带宽主要通过两种路径：一是载波频率的提升，5G首次将移动通信技术拓展到了24GHz至50GHz的毫米波频段，未来6G要实现比5G更高的速率和更大的带宽，有望在太赫兹频段进行开垦；二是频谱利用率的提升，6G阶段或将应用超大规模MIMO以及新的调制解调技术，以实现更高的频谱效率。

首先在载波频率提升方面，根据IMT-2030(6G)推进组2021年9月发布的《太赫兹通信技术研究报告》，太赫兹波是指频率在0.1~10THz(波长为3000～30μm)范围内的电磁波。太赫兹通信是指以太赫兹波的电磁波作为通信载波实现无线通信的技术。

由于太赫兹频段有超大带宽的频谱资源可以利用，支持超大速率的无线通信，因此太赫兹频段被认为是未来6G的太比特每秒（Tbps）通信速率的重要空口技术备选方案，在全息通信、微小尺寸通信、超大容量数据回传、短距超高速传输等场景中有望得到应用。

同时，利用太赫兹通信信号的超大带宽的特点，进行网络或终端设备的高精度定位和高分辨率感知成像，也是太赫兹通信应用的扩展方向；太赫兹频段的丰富的光谱信息和无损检测能力与太赫兹通信技术结合，也是6G感知-通信一体化发展的一个重大趋势。

其次在提升频谱利用率方面，由于传播衰减损耗会随频率的增加而增大，而大规模甚至超大规模天线系统可以有效地克服太赫兹频段带来的非常严重的传输衰减，未来太赫兹通信系统有望采用超大规模MIMO技术来实现室外或较远距离的增强覆盖，在高频高速的同时实现6G时代的空天地海一体化通信的应用场景。

超大规模MIMO是大规模MIMO技术的进一步演进升级，可以提供很大的空间分集，通过深度挖掘空间维度资源提升通信网络容量，将成为提升6G移动通信系统频谱效率和网络容量的关键技术。

根据IMT-2030(6G)推进组2022年9月发布的《超大规模MIMO技术研究报告》，超大规模MIMO具备在三维空间内进行波束调整的能力，从而在提供地面覆盖之外，还可以提供非地面覆盖，如覆盖无人机、民航客机甚至低轨卫星等。超大规模MIMO技术可以在更加多样的频率范围内实现更高的频谱效率、更广更灵活的网络覆盖、更高的定位精度和更高的能量效率。

太赫兹超大规模MIMO传播信道资料来源：IMT-2030（6G）推进组《太赫兹通信技术研究报告》(2021年9月)

产业链相关企业有哪些？

首先是在过去肩负打造数字底座重任的中国电信、中国移动、中国联通三大运营商。未来通信行业在数字经济时代将进一步完善信息和算力基建，保障数字基座合理建设和信息高可靠传输，并在此基础上，通过自身能力延伸，为行业和企业数字化转型赋能，因此此类企业仍将在在信息服务、数据安全、企业专网、数字化解决方案等各领域发挥自身优势。

同时，涉及PON设备、网络设备、无线基站、PCB环节的老牌通信制造业龙头中兴通讯，参与网络运维、网络规划与设计的海格通信依旧会被市场大量关注。

此外便是空天地一体化网络前的低轨卫星互联网建设。卫星互联网产业链主要包括卫星制造、火箭发射、地面设备及卫星运营四大环节，各环节将根据组网节奏自上而下受益。

卫星制造环节技术壁垒最高，组网前期优先受益卫星发射增量需求。通信卫星的主要包括卫星平台和有效载荷两部分，其中有效载荷是卫星的功能系统，由转发器及天线两部分构成。

机构认为，卫星互联网的产业链成熟度持续提升，行业迈入实质性加速阶段，预计未来产业相关催化会更加密集，重视像铖昌科技、国博电子、武汉凡谷等一些制造环节细分领域企业。

我国6G产业链 资料来源：赛迪智库